DE1939005B2

DE1939005B2 - Fotoelektrische Vorrichtung zur Bestimmung der Bewegung eines Gegenstandes

Info

Publication number: DE1939005B2
Application number: DE1939005A
Authority: DE
Inventors: Gijsbertus Eindhoven Bouwhuis; Hendrik De Delft Lang
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1968-08-08
Filing date: 1969-07-31
Publication date: 1979-08-09
Also published as: JPS5245225B1; FR2016904B1; CA965499A; NL6811252A; SE356588B; BE737145A; DE1939005A1; GB1282048A; US3630622A; FR2016904A1; DE1939005C3; CH531163A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine fotoelektrische Vorrichtung zur Bestimmung der Bewegung eines mechanisch mit einem strahlungsbeugenden Raster verbundenen Gegenstands, der gegenüber einer Strahlungsquelle und Einern optischen System beweglich ist, bei der die Teilung des Rasters quer zur Bewegungsrichtung verläuft, die Strahlung der Strahlungsquelle zweimal mit dem Raster in Wechselwirkung tritt, im Strahlengang ein zum optischen System gehörendes anisotropes optisches Element, ein Modulator und ein die Strahlung nach Polarisationsrichtungen trennender Teiler zur Beaufschlagung von fotoelektrischen Wandlern angeordnet sind, welch letztere periodische und phasenmodulierte Ausgangssignale mit einer Phasendifferenz erzeugen, die von einem ganzen Vielfachen von 180" verschieden ist

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-AS 69 150 bekannt Der Modulator ist in der bekannten Vorrichtung ein schwingender Spiegel. Nach einmaliger Wechselwirkung mit dem Raster fällt die Strahlung auf den schwingenden Spiegel auf und wird in der Phase moduliert. Zwischen dem Raster und dem Spiegel befindet sich eine doppeltbrechende Quarzplatte. Die einfallende unpolarisierte Strahlung besteht, nachdem sie zweimal die Quarzplatte durchlaufen hat, aus zwei zueinander senkrecht polarisierten Strahlenbündeln. Mittels einer polarisationsempfindlichen Bündelteilungsfläche werden diese verschiedenartig polarisierten Strahlenbündel, die in periodische photoelektrische Signale mit einem gegenseitigen Phasenunterschied von 90° umgewandelt werden, räumlich voneinander getrennt

Die bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß die Modulation der Strahlung auf mechanischem Wege, nämlich durch einen schwingenden Spiegel, stattfindet Die Modulationsfrequenz ist somit beschränkt, was für hohe relative Geschwindigkeiten des Gegenstandes bei der elektronischen Verarbeitung der Signale verwickelte Schaltungen bedingen kann. Außerdem ist bei einem schwingenden Spiegel die Nullpunktstabilität ein Problem.

Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der dieser Nachteil vermieden wird.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator ein elektrooptischen oder magnetooptischer Modulator ist und daß in mindestens einem der vom Raster abgelenkten Strahlenbündel einer bestimmten Beugungsordnung, welche zwei senkrecht zueinander polarisierte Teilbündel umfaßt, eine lediglich von der Strahlung dieser bestimmten Beugungsordnung durchsetzte Phascnplatte angeordnet ist

Die Erfindung wird nachstehend näher erläutert anhand der Zeichnungen, in denen die F i g. 1 bis 5 verschiedene Ausführungsformen zeigen.

In F i g. 1 ist das verschiebbare Raster, dessen Rasterlinien senkrecht zur Zeichungsebene gedacht sind, mit 1 bezeichnet Das Raster 1 ist starr mit einem (nicht dargestellten) Gegenstand verbunden, dessen Verschiebung gemessen werden solL Das von einer Lichtquelle 2 herrührende Licht mit einer Winkelfrequenz ω wird von einem Polarisator 3 in linear polarisiertes Licht umgewandelt Die linear polarisierten Lichtstrahlen, von denen der Deutlichkeit halber nur einer dargestellt ist, werden ihrerseits von einer λ/4-Platte 4, deren eine Hauptachse mit der Polarisationsrichtung des Polarisators 3 einen Winkel von 45° einschließt, in zirkulär polarisierte Strahlen umgewandelt Diese Strahlen durchlaufen zwei in Reihe angeordnete elektrooptische Kristalle 5 und 6, deren Hauptachsen miteinander einen Winkel von 45° einschließen und die z. B. aus Kaliumsdihydrogenphosphat (KH2PO4) hergestellt sein können. Zwischen Elektroden 20 und 21 bzw. 22 und 23 des Kristalls 5 bzw. 6 wird ein axiales elektrisches Feld mit einer Größe von Ao sin Qt bzw. Λο cos Qt mit Hilfe einer Wechselspannungsquelle 14 und eines Phasenverschiebungsnetzwerkes 15 angelegt

Das aus den beiden Kristallen austretende Licht besteht bei passender Wahl der Amplitude der Spannungen an den Kristallen 5 und 6 aus linear polarisiertem Licht, dessen Polarisationsebene sich mit nahezu konstanter Winkelgeschwindigkeit Ω/2 dreht. Mit andern Worten: Das aus den Kristallen austretende Licht besteht aus zwei Komponenten, und zwar aus einem ersten zirkulär polarisierten Bündel 18 mit einer Winkelfrequenz ω und einem zweiten zirkulär polarisierten Bündel 19 mit einer Winkelfrequenz ω - fi. Das eint. Bündel ist dabei linksdrehend und das andere rechtsdrehend polarisiert.

Die zirkulär polarisierten Bündel 18 und 19 durchlaufen eine λ/4-Platte 7, die die Bündel in zwei zueinander senkrecht polarisierte Bündel mit einem Frequenzunterschied von Ω umwandelt.

Das Raster 1 teilt die zueinander senkrecht polarisierten Bündel in kohärente Teilbündel. Insbesondere werden Teilbündel der Ordnung —1, 0 und +1 hergestellt. Die Teilbündel fallen über eine plankonvexe Linse 16 auf einen Hohlspiegel 9 auf. Weil der Krümmungsmittelpunkt der konvexen Grenzfläche der Linse 16 mit dem Krümmungsmittelpunkt des Hohlspiegels 9 zusammenfällt, sind die am Spiegel 9 reflektierten Strahlen nach Brechung an der kovexen Grenzfläche der Linse 16 wieder zu den durch die Linse 16 zu dem Spiegel 9 gehenden Strahlen parallel. Der Teilstrahl der Ordnung 0 ist dadurch unwirksam gemacht, daß eine absorbierende Schicht 17 auf dem Spiegel 9 angebracht ist

im Wege des Teilbündels der Ordnung —! ist eine λ/4-Platte 8 unter einem Winkel von 45° zu zwei Teilbündeln 18' und 19' angeordnet. Das Teilbündel 18' mit einer Winkelfrequenz ω, dessen Polarisationsrichtung senkrecht zu der Zeichnungsebene ist, ist nach Durchlaufen der λ/4-PIatte 8, Reflexion am Spiegel 9 und einem zweiten Durchgang durch die λ/4-Platte 8 in ein Bündel 28' mit einer Winkelfrequenz ω und einer zu der Zeichnungsebene parallelen Polarisationsrichtung umgewandelt, denn das Bündel hat gleichsam eine λ/2-Platte durchlaufen. Auf entsprechende Weise wird das Teilbündel 19' mit einer Winkelfrequenz ω — Ω und einer zu der Zeichnungsebene parallelen Polarisationsrichtung in ein Teilbündel 29' mit einer Winkelfrequenz ω — Ω und einer zu der Zeichnungsebene senkrechten Polarisationsrichtung umgewandelt

Die Teilbündel 18" und 19" der Ordnung +1 werden vom Spiegel 9 reflektiert Der aus dem Bündel 19" entstandene Strahl 29" behält selbstverständlich die Winkelfrequenz ω — Ω und die gleiche Polarisationsrichtung, und zwar parallel zu der Zeichnungsebene. Der aus dem Bündel 18" entstandene Strahl 28" behält die Winkelfrequenz ω und die gleiche Polarisationsrichtung, und zwar senkrecht zu der Zeichnungsebene.

Sämtliche Teilstrahlen, nämlich 28', 28", 29' und 29", werden am Raster 1 wieder abgelenkt Die gleichgerichteten kohärenten Strahlen der Ordnung (—1, -1), die aus den Teilstrahlen 28' und 29' entstehen, und die Strahlen der Ordnung (+1, +1 \ die aus den Teilstrahlen 28" und 29" entstehen, fallen auf einen Strahlenteiler 10, der aus zwei Teilen 41 und 42 besteht, die längs einer Fläche 43 zusammengekittet sind, welche Fläche in bezug auf die Hauptachsen der A/4-Platte 7 die richtige Orientierung aufweist und z. B. senkrecht zu der Zeichnungsebene ist Die Fläche 43 ist mit einer Verspiegelung versehen, die aus dünnen Schichten mit abwechselnd hohem und niedrigem Brechungsindex besteht Der Einfallswinkel« der kohärenten Bündel auf die Fläche 43 ist derart gewählt, daß an der Grenzfläche zwischen den Schichten mit hohem und mit niedrigem Brechungsindex das Licht etwa unter dem Brewster-Winkel einfällt Durch passende Wahl der Dicke der Schichten wird erreicht, daß das Licht, dessen Schwingungsrichtung in der Zeichnungsebene liegt, größtenteils durchgelassen wird, während das Licht, dessen Schwingungsrichtung senkrecht zur Zeichnungsebene verläuft, größtenteils reflektiert wird.

Das durchgelassene licht enthält eine Komponente mit einer Frequenz ω und eine Komponente mit einer Frequenz ω — Ω, wobei eine Komponente (ω) dem Bündel der Ordnung (—1, —1) und die andere Komponente (ω —Ω) dem Bündel der Ordnung (+I₁ + 1) entnommen ist Ähnliches gilt für das reflektierte Licht mit der Maßgabe, daß in diesem Falle die Komponente mit der Frequenz ω — Ω dem Bündel der Ordnung (-1, -1) und die Komponente mit der Frequenz ω dem Bündel der Ordnung (+1, +1) entnommen sind.

s Es läßt sich nachweisen, daß das dem Detektor 11 bzw. 12 entnommene Signal Ii bzw. h, das von dem reflektierten bzw. von dem durchgelassenen Licht erzeugt wird, als:

bzw. als

/i = const + a sin (fit—8 π zip) h = const + b sin (Ωί+ 8 π z/p)

geschrieben werden kann. Dabei stellt a bzw. b die Amplitude der Wechselspannungskomponente des Signals h bzw. I₁ dar, während ζ die Verschiebung des Rasters und pdie Periode des Rasters bezeichnen.

Wenn die Nulldurchgänge der Signale detektiert und einem Zähler 13 zugeführt werden, ist es einleuchtend, daß jede Verschiebung Δζ = p/16 einen zusätzlichen

Nulldurchgang, entweder von I\ oder von 4 herbeiführt. Da die Frequenz Ω verhältnismäßig hoch gewählt

werden kann, ist die die Meßsignale verarbeitende elektronische Apparatur verhältnismäßig einfach.

In der Vorrichtung nach F i g. 1 kann die Reihenschal-

tung der elektrooptischen Kristalle 5 und 6 durch eine Reihenschaltung zweier magnetooptischer Kristalle ersetzt werden, welche Reihenschaltung zwischen zwei λ/4-Platten mit gleichen Hauptachsen eingeschlossen ist, während zwischen den magnetooptischen Kristallen eine λ/4-Platte angebracht ist, deren Hauptachse mit denen der anderen Platten Winkel von 45° einschließen. In den den Faraday-Effekt ausnützenden magnetooptischen Kristallen werden Magnetisierungen, und zwar B\ - B₀ sin Ωί bzw. B₂ = Bb cos Ωί, erzeugt, die zu der Fortpflanzungsrichtung der den betreffenden Kristall durchlaufenden Strahlung parallel oder nahezu parallel sind. Die Amplitude ßb wird derart groß gewählt, daß sich die Polarisationsebene des auf den betreffenden Kristall auffallenden linear polarisierten Lichtes bei diesem Wert der Magnetisierung um 45° dreht

In der Vorrichtung nach Fig.2 sind Elemente, die denen nach F i g. 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Die aus der λ/4-Platte 4 austretenden zirkulär polarisierten Strahlen durchlau fen den elektrooptischen Kristall 5, der z. B. aus Kaliumdihydrophosphat hergestellt sein kann. Zwischen den Elektroden 20 und 21 des Kristalls 4 wird ein axiales elektrisches Feld mit einer Größe von Aisinßf mit Hilfe einer Wechselspannungsquelle 14 angelegt Die

so zirkulär polarisierte Strahlung kann vor dem Durch-gang durch den Kristall 5 z. B. an der Stelle A in zwei zueinander senkrecht polarisierte Strahlenbündel mit einer Größe von A\ cos ωί und A\ sin ωί geteilt werden. Im Kristall wird eines der Bündel gegenüber dem anderen verzögert Denn der Brechnungsindex für eines der Bündel, z.B. das Bündel, dessen Polarisationsrichtung zu der Zeichnungsebene parallel ist und das durch .Aicoscot dargestellt ist, nimmt zu, während der Brechnungsindex für das andere Bündel, das durch At sin ωί dargestellt ist abnimmt, und zwar um einen Betrag, der eine Funktion der augenblicklichen Feldstärke Ao sin Ωί ist Nach Durchgang durch den Kristall 5, z. B. an der Stelle B, können die beiden Bündel durch

bzw.

cos (ωί + b sin Ωί)

sin ((at-

dargestellt werden.

Das Raster 1 teilt die Bündel in kohärente Teilbündel, die über die plankonvexe Linse 16 auf den Spiegel 9 auffallen. Die beiden zueinander senkrecht polarisierten Teilbündel der Ordnung -1 durchlaufen, bevor sie am Spiegel 9 reflektiert werden, die λ/4-Platte 8 unter einem Winkel von 45°. Vor dem Durchgang durch die λ/4-Platte, z. B. an der Stelle C__t, wird das Teilbündel, dessen Polarisationsrichtung zu der Zeichnungsebene parallel ist, durch:

A₂ cos (ωί = b sin ßf- 2 nzlp)

dargestellt, während das Teilbündel, dessen Polarisationsrichtung zu der Zeichnungsebene senkrecht ist, durch:

A₂ sin (ωί — b sin ßi — 2 π zip)

dargestellt wird.

Die beiden zueinander senkrecht polarisierten Teilbündel der Ordnung +1 können vor ihrer Reflexion am Spiegel 9, z. B. an der Stelle C₊\, durch:

10

15

A₂ cos (ωί + b sin ßf + 2 π zip) A₂ sin (ωί— b sin ßi + 2 π z/p)

Reflexion z. B. an der Stelle D₊ 1, kann das Teilbündel mit einer zu der Zeichnungsebene parallelen Polarisationsrichtung durch:

Λ3 cos (eof+£ sin Qt+2 π z/p)

und kann das Teilbündel mit einer zu der Zeichnungsebene senkrechten Polarisationsrichtung durch:

A3 sin (ωί— b sin ßf+2 itz/p)

dargestellt werden. Es sei noch bemerkt, daß das Teilbündel der Ordnung 0 dadurch unwirksam gemacht wird, daß eine absorbierende Schicht 17 auf dem Spiegel 9 angebracht wird.

Sämtliche Teilbündel werden am Raster 1 wieder abgelenkt. Gleichgerichtete kohärente Teilbünde! der Ordnung (-1, -1) und der Ordnung (+1, +1), die aus den Teilbündeln an der Stelle D-1 bzw. aus den Teilbündeln an der Stelle D₊ 1 gebildet werden, treten aus dem Raster aus. Diese Teilbündel können, z. B. an der Stelle Edurch:

dargestellt werden. Das Vorzeichen des Terms 2 π zip wird einerseits durch die gewählte positive z-Richtung des Rasters 1 und andererseits durch die Asymmetrie der flachen Wellenfronten der Bündel der Ordnung — 1 und +1 in bezug auf die Rasterstruktur bestimmt.

Die im Wege der beiden zueinander senkrecht polarisierten Teilbündel der Ordnung — 1 angeordnete λ/4-Platte 8 wird von diesen beiden Teilbündeln zweimal durchlaufen. Diese Bündel haben dann gleichsam eine λ/2-Platte durchlaufen. Nach dem zweiten Durchgang, z.B. an der Stelle D_i, kann das Teilbündel mit einer zu der Zeichnungsebene parallelen Polarisationsrichtung durch:

Ai sin (ωί— b sin Ωί—2π z/p)

dargestellt werden, während das Teilbündel mit einer zu der Zeichnungsebene senkrechten Polarisationsrichtung durch:

A3 cos (ωί + b sin ßf — 2 π zip)

dargestellt werden kann.

Die am Spiegel 9 reflektierten Teilstrahlen der Ordnung +1 behalten ihre Polarisationsrichtung. Nach

25

und bzw. durch:

und Atsm(a)t—bsm Ωί—Απ zip)
Λ4 cos (ωί + b sin ßf—4 π zip) Ai, cos (ωί + b sin ßf+4 nzlp) A* sin (ωί- b sin ßf+4 π zip)

dargestellt werden. Die erste von je zwei Größen entspricht einem TeÜbündel, das in einer zu der Zeichnungsebene parallelen Richtung polarisiert ist, während die zweite von je zwei Größen einem in einer zu der Zeichnungsebene senkrechten Richtung polarisierten Teilbündel entspricht Der zusätzliche Term 2 π zip wird wieder durch die Ablenkung am Raster 1 herbeigeführt

In dem polarisationstrennenden Teilprisma 10 werden an der Diagonalebene 43 die Teilbündel mit einer zu der Zeichnungsebene parallelen Polarisationsrichtung von den Teilbündeln mit einer zu der Zeichnungsebene senkrechten Polarisationsrichtung getrennt Die ersteren werden durchgelassen und in der Photozelle 12 aufgefangen, während die letzteren völlig oder nahezu völlig reflektiert werden und auf die Photozelle 11 auffallen. Die Summe der ersteren Teilbündel als Funktion der Zeit ist:

A₄. sin (ωί — b sin Qt — 4πζ/ρ) + A₄. cos (wt + b sin Qt + 4πζ/ρ) = 2A₄. sin (ωί + π/4) sin (— b sin Qt - 4πζ/ρ + π/4).

Die Summe der letzteren Teilbündel ist als Funktion der Zeit:

A4 cos (ωί + b sin Qt — 4πζ/ρ) + A₄. sin (ωί — b sin Qt + 4nz/p) = 2A₄. sin (ωί + π/4) sin (— b sin Qt + 4πζ/ρ + π/4).

Für die Intensitäten gilt:

/1 ~ sm²(-banüt-4nz/p+nl4)

I₂ ~ ssa^-bsmQt+An ζ/ρ+π/4).
Die Wechselkomponenten von /1 und I₂ sind proportional zu:

cos (—2 b sin ßf— 8 π ζ/ρ+π/7)
cos (-2 ösin ßf+8jr ζφ+ίτ/2).

Diese Signale werden von der Photozelle 12 bzw. 11 in elektrische Signale umgewandelt, die auf übliche

Weise verarbeitet werden. Ändert sich ζ mit p/32, so wird entweder ein zusätzlicher Nulldurchgang von I\ oder ein zusätzlicher Nulldurchgang von I₂ erhalten.

In der Vorrichtung nach Fi g. 2 kann die Reihenschaltung der λ/4-Platte 4 und des elektrooptischen Kristalls 5 durch die Reihenschaltung eines magnetooptischen, den Faraday-Effekt ausnützenden Kristalls und einer λ/4-Platte, deren Hauptachse mit der des Polarisators 3 einen Winkel von 45° einschließt, ersetzt werden. Im

magnetooptischen Kristall wird eine Magnetisierung B= Sb sin Ωί erzeugt, die zu der Fortpflanzungsrichtung des Strahlenbündels im Kristall parallel oder nahezu parallel ist. Die Polarisationsebene des aus dem Polarisator 3 austretenden linear polarisierten Bündels dreht sich im magnetooptischen Kristall über einen Winkel proportional zu sin Ω f. In der dem Kristall nachgeordneten λ/4-Platte wird die linear polarisierte Strahlung wieder in nahezu zirkulär polarisierte Strahlung umgewandelt, die in zwei zueinander senkrecht polarisierte Komponenten

IO

A\ cos (ü)t+ sin Qt) A\ sin (ωί—6 sin Qt)

zerlegt werden kann.

Der optische Teil der Vorrichtung nach Fig.3 ist größtenteils gleich dem der Vorrichtung nach F i g. 2. Der einzige Unterschied besteht darin, daß im Teilbündel der Ordnung +1 eine λ/8- Platte 24 angeordnet ist, die in der Vorrichtung nach F i g. 2 fehlt. Die Hauptachsen der λ/8-Platte sind zu der Zeichnungsebene parallel.

An der Stelle C-\ kann wieder das Teilbündel der Ordnung — 1, dessen Polarisationsrichtung zu der Zeichnungsebene parallel ist,durch:

A₂ cos (ωί+ b sin Qt-2 π zip)

dargestellt werden, während das Teilbündel, dessen Polarisationsrichtung zu der Zeichnungsebene senkrecht ist, durch:

Ai sin (ωί— b sin Ωί— 2 π zip)

dargestellt werden kann. Auf entsprechende Weise kann an der Stelle C₊1 das Teilbündel der Ordnung +1, dessen Polarisationsrichtung zu der Zeichnungsebene parallel ist, durch:

A-i cos (ωί+ b sin Ωί+2 π zip) Az sin (ωί— b sin Ωί+ 2 π zip)

40

dargestellt werden.

Die Teilbündel der Ordnung —1 durchlaufen wiederum zweimal die λ/4-Platte 8 unter 45°, so daß an der Stelle D_i das Teilbündel mit einer zu der Zeichnungsebene parallelen Polarisationsrichtung durch:

A₃ sin (ωί- b sin Ωί-2 π zip)
und das Teilbündel mit einer zu der Zeichnungsebene

10

15

20

25 senkrechten Polarisationsrichtung durch:
/43cos(ü)i+/>sinßi— 2 π zip)

dargestellt wird. Die Teilbündel der Ordnung +1 durchlaufen zweimal die λ/8-Platte 24, deren Hauptachse zu der Polarisationsrichtung eines der Teilbündel parallel ist. Tatsächlich durchlaufen diese Teilbündel, die am Spiegel 9 reflektiert werden, somit eine λ/4-PIatte. Für eines der Teilbündel hat sich die Weglänge also in bezug auf das andere Teilbündel λ/4 geändert. An der Stelle D+i kann das Teilbündel mit einer zu der Zeichnungsebene parallelen Polarisationsrichtung somit durch:

Ai cos {ωί + b sin Ωί+ 2 πζ/ρ)

und das Teilbündel mit einer zu der Zeichnungsebene senkrechten Polarisationsrichtung durch:

A3 cos (ωί— b sin Qt+2 π zip)

dargestellt werden.

Sämtliche Teilbündel werden am Raster 1 wieder abgelenkt. Aus dem Raster 1 treten gleichgerichtete Kohärente, aus den Teilbündeln an der Stelle D_i gebildete Teilbündel der Ordnung (—1,-1) und aus den Teilbündeln an der Stelle D₊₁ gebildete Teilbündel der Ordnung (+1,+I) aus. Diese Teilbündel können z. B. an der Stelle Edurch:

30

35

und

bzw. durch:

und A4 sin (ωί — b sin Ωί—4 π zip)
/44COs(ü)i+Z>sinfii—4 π zip) A4 cos (ωί +b sin Qt+A π zip) A4 cos (ωί- b sin ßi+4 π zip)

dargestellt werden. Die erste von je zwei Größen stellt ein in einer zu der Zeichnungsebene parallelen Richtung polarisiertes Teilbündel dar, während die zweite von je zwei Größen ein in einer zu der Zeichnungsebene senkrechten Richtung polarisiertes Teilbündel darstellt

In dem Strahlenteiler 10 werden an der Fläche 43 die Teilbündel mit einer zu der Zeichnungsebene parallelen Polarisationsrichtung wieder von den Teilbündeln mit einer zu der Zeichnungsebene senkrechten Polarisationsrichtung getrennt

Die Summe der ersteren Teilbündel, die auf die Photozelle 12 fallen, ist als Funktion der Zeit:

A₄. sin (ωί — b sin Qt — 4πζ/ρ) + A₄. cos (ωί + b sin Qt + Απζ/ρ) 4)sin(—bsinöl —4πζ/ρ + π/4).

Die Summe der letzteren Teilbündel, die auf die Photozelle 11 fallen, ist als Funktion der Zeit:

A₄. cos (ωί + b sin Qt — Λπζ/ρ) + A\ cos (ωί — b sin Qt + 4πζ/ρ) S ωί cos (b sin Qt-Λπζ]ρ).

Für die Intensitäten der Teilbündel gilt:
J₁ ~ sin² (— b sin Qt — 4πζ/ρ 4-π/4) und I₂ ~ cos² (b sin Qt- 4πζ/ρ)

Die Wechselkomponenten von I₁ und I₂ sind zu cos (— 2b sin fii — 8πζ/ρ + π/2) = sin (2b sin Qt + 8πζ/ρ) bzw. cos (2b sin Qt- 8πζ/ρ) proportional.

Es handelt sich hier wieder um zwei Signale, die einen Phasenunterschied von 90° aufweisen und also auf einfache Weise die Richtung anzeigen. Die Signale sind moduliert, so daß bei stillstehendem Raster 1 dennoch ein Wechselspannungssignal erzeugt wird. Bei einer Verschiebung Az = P/32 tritt wieder ein Nulldurchgang entweder von h oder von I₂ auf.

In der Vorrichtung nach F i g. 3 kann, ebenso wie in der Vorrichtung nach F i g. 2, die Reihenschaltung der λ'4-Platte 4 und des elektrooptischen Kristalls 5 durch die Reihenschaltung eines magnetooptischen, den Faraday-Effekt ausnützenden Kristalls, in dem die Magnetisierung B = flbsin Ωί erzeugt wird, und einer λ/4-Platte, deren Hauptrichtung mit der des Polarisators 3 einen Winkel von 45° einschließt, ersetzt werden.

In der Vorrichtung nach Fig.4 sind Elemente, die denen nach F i g. 1 entsprechen, wieder mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet Das von der Lichtquelle 2 herrührende Licht mit einer Kreisfrequenz ω wird vom Polarisator 3 in linear polarisiertes Licht umgewandelt, dessen Polarisationsrichtung z. B. zu der Zeichnungsebene parallel ist An der Stelle A kann das Bündel durch: A\ sin ωί dargestellt werden. Das Raster 1 teilt das Bündel in kohärente Teilbündel, die über die plankonvexe Linse 16 auf den Hohlspiegel 9 auffallen. Das Teilbündel der Ordnung -1 kann z. B. an der Stelle B-\ durch:

Az sin (ωί—2 π zip)

und das Teilbündel der Ordnung +1, z. B. an der Stelle ß+i durch:

Α2%να(ωί+π zip)

dargestellt werden. Das Bündel der Ordnung 0 ist wieder dadurch unwirksam gemacht, daß eine absorbierende Schicht 17 auf dem Spiegel 9 angebracht ist

Bevor die Teilbündel der Ordnung +1 und — 1 auf den Spiegel 9 fallen, durchlaufen sie je eine λ/8-Platte 30 bzw. 31, deren Hauptachsen zueinander senkrecht sind und mit der Polarisationsrichtung der Teilbündel einen Winkel von 45° einschließen. Nach Reflexion am Spiegel 9 durchlaufen die Teilbündel wieder die λ/8-Platte 30 bzw. 31. Sie haben dann effektiv eine λ/4-Platte durchlaufen. Jedes der beiden linear polarisierten Lichtbündel ist infolge des Durchgangs durch eine solche λ/4-Platte in ein zirkulär polarisiertes Bündel umgewandelt Da die Hauptachsen der λ/8-Platten 30 und 31 zueinander senkrecht sind, ist das eine Bündel, ζ. B. das der Ordnung — 1 und z. B. an der Stelle C-I, ein rechtsdrehend zirkulär polarisiertes Bündel mit der Phase: (ωί—2 π z/p) und ist das andere Bündel, z. B. an der Stelle C-1, ein linksdrehend zirkulär polarisiertes Bündel mit der Phase: (ωί+ 2 π zip)

Die kohärenten Teilbündel werden am Raster 1 wieder abgelenkt Aus dem Raster 1 treten gleichgerichtete kohärente aus den Teilbündeln an der Stelle C-1 gebildete Teilbündel der Ordnung (— 1, — 1) und aus den Teilbündeln an der Stelle C₊1 gebildete Teilbündel der Ordnung (+1, +1) aus. Die gleichgerichteten Teilbün del können, z. B. an der Stelle D, durch ein rechtsdrehend zirkulär polai isiertes Bündel mit der Phase (ωί—4π zip) und ein linksdrehend zirkulär polarisiertes Bündel mit der Phase (ωί+4π zip) dargestellt werden. Der Phasenunterschied der beiden

ίο Bündel beträgt φ — 8 π zip. Die Summe der Bündel kann durch eine linear polarisierte Schwingung dargestellt werden, bei der die Lage α der Polarisationsebene eine lineare Funktion des Abstandes

Z-.OL =

-Απ zip

Die linear polarisierte Schwingung fällt auf einen den Faraday-Effekt ausnützenden magnetooptischen Kristall. Die Drehung der Polarisationsebene der auf den Kristall fallenden linear polarisierten Strahlung ist eine lineare Funktion der im Kristall erzeugten Magnetisierung B= Bo sin Ωί. Die Lage der Polarisationsebene des aus dem magnetooptischen Kristall austretenden linear polarisierten Bündels, z. B. an der Stelle E, kann also durch:

« (z, t) = C] -4 π z/p+ß, sin flf

dargestellt werden. Die linear polarisierte Schwingung kann auch auf die Reihenschaltung der λ/4-Platte 33, des elektrooptischen ζ. B. aus Kaliumdihydrogenphosphat hergestellten Kristalle 32 und der λ/4-Platte 34 fallen. Die Hauptachsen der λ/4-Platten 33 und 34 sind zueinander parallel, während die Hauptachse des Kristalls 32 mit denen der Platten 33 und 34 einen Winkel von 43° einschließt An den Kristall 32 wird eine Wechselspannung V = V₀ sin Ω t aus der Wechselspannungsquelle 50 angelegt, derart daß die von der Spannung im Kristall erzeugte Feldstärke zu der Fortpflanzungsrichtung der

Strahlung im Kristall 32 parallel ist

Die Lage der Polarisationsebene des aus der λ/4-Platte 34 austretenden linear polarisierten Bündels, z. B. an der Stelle E, kann also durch

x(z,t) = C\ -4 η z/p+ß sin Ωί

dargestellt werden. Ein isotroper halbdurchlässiger Spiegel 35 teilt das Bündel in zwei Teilbündel. Ein Teilbündel fällt. durch den Polarisator 36 auf die Photozelle 38, während das andere Teilbündel durch den

so Polarisator 37 auf die Photozelle 39 fällt Die Polarisationsrichtungen der Polarisatoren 36 und 37 schließen miteinander einen Winkel von 45° ein.

Die Ausgangssignale der Photozellen, die der Intensität des auffallenden Teiibündels proportional sind, haben die Form:

S₁ = C₂ + Ssin 2a.(z,t) = C₂ + S sin (2C, -8πζ/ρ + 2ß sin Qt) bzw. S₂ = C₂ + S cos 2«(z,t) = C₂ + Scos [2C₁ - &πζ/ρ + 2ß sin Qt).

Bei einer Verschiebung des Rastes über einen Abstand Az= p/16 tritt wieder ein Nulldurchgang entweder von S\ oder von Si auf. Dem Stand «o der Polarisationsebene des aus dem Raster 1 austretenden linear polarisierten Lichtbündels kann eine zeitlineare Drehung zugeordnet werden, so daß die Lage der Polarisationsebene als Funktion der Zeit χ = txo+ct wird. Die elektrische Verarbeitung der aus den Detektoren 38 und 39 austretenden Signale wird dann einfacher.

In der Vorrichtung nach Fig.5 fällt das aus der Lichtquelle 45 austretende Bündel unpolarisierten Lichtes nach Reflexion am Hohlspiegel 46 durch eine kleine Öffnung 47 im Hohlspiegel 48 oder in dessen Nähe. Durch die einfache oacr zusammengesetzte plankonvexe Linse 49 fällt dab Licht dann auf das

Reflexionsraster SO. Der Abstand des Hohlspiegels 46 von der lichtquelle 45 ist derart, daß die Lichtquelle 45 nahezu in der öffnung 47 abgebildet wird. Die öffnung 47 liegt nahezu im Brennpunkt der plankonvexen Linse 49, so daß auf das Raster 50 parallele Lichtstrahlen fallen. Das Raster 50 ist als ein reflektierendes Phasenraster ausgebildet Es besteht z.B. aus einem Glassubstrat 70, auf dem eine periodische Linienstruktur 71 aus Aluminium angebracht ist Die Höhe der Linienstruktur 71 variiert um eine Periode p. Der Höhenunterschied zwischen benachbarten Linien ist derart, daß der Phasenunterschied zwischen an benachbarten Linien reflektierten Lichtstrahlen π oder nahezu π Radiane beträgt

Am Reflexionsraster 50 werden kohärente Teilbündel der Ordnung — 1 und +1 reflektiert, die durch

und nach Reflexion der Bündel an den Stellen 72 und 73 des Spiegels 43, von den zugehörigen Teilbündel durchlaufen werden, beträgt die Gesamtphasenänderung das Zweifache der oben erwähnten Werte. Für die am Spiegel 48 reflektierten und zum Raster 50 gehenden Bündel gelten die folgenden Ausdrücke: -

Das Teilbündel der Ordnung — 1 mit einer zu der Zeichnungsebene parallelen Polarisationsrichtung:

Λι sin (ωί—2 η ζ/ρ) Αχ sin (ωί+2 η ζ/ρ)

dargestellt werden können. Diese Teilbündel werden auf die Stelle 72 bzw. 73 des Hohlspiegels 48 fokussiert und dann wieder zum Raster 50 reflektiert Unmittelbar vor den Stellen 72 und 73 sind im Wege des Teilbündels die elektrooptischen Kristalle 60 und 61, die z. B. aus Kaliumdihydrogenphosphat hergestellt sein können, angeordnet Mit Hilfe einer (nicht dargestellten) Wechseispannungsquelle wird ein axiales elektrisches Feld mit einer Größe von Ao sin Ωί an die Kristalle 60 und 61 angelegt.

Wenn angenommen wird, daß das auf den Kristall 60 bzw. 61 fallende Bündel in zwei zueinander senkrecht polarisierte Teilbündel geteilt ist so wird eines der Bündel im betreffenden Kristall in bezug auf das andere Teilbündel in diesem Kristall verzögert Der Brechungsindex eines der Bündel, z. B. desjenigen Bündels, dessen Polarisationsrichtung zu der Zeichnungsebene parallel ist, nimmt zu, während der Brechungsindex für das andere Bündel abnimmt, und zwar um einen Betrag, der eine Funktion der augenblicklichen Feldstärke A sin Ωί ist Die Phasenverzögerung im Kristall 60 für das Teilbündel, dessen Polarisationsrichtung zu der Zeichnungsebene parallel ist, beträgt

Δψ\ = φ sin Ωί,

während die Phasenverzögerung für das Teilbündel, dessen Polarisationsrichtung zu der Zeichnungsebene senkrecht ist,

A₂ sin (ωί—2 π ζ/ρ+2 φ sin Qt)

Das Teilbündel der Ordnung —1 mit einer zu der Zeichnungsebene senkrechten Polarisationsrichtung:

A₂ sin (or— 2 η z/p- 2 φ an Qt)

Das Teilbündel der Ordnung +1 mit einer zu der Zeichnungsebene parallelen Polarisationsrichtung:

A₂ sin (ωί+2 π ζ/ρ-2 ψ sin Qt)

Das Teilbündel der Ordnung +1 mit einer zu der Zeichnungsebene senkrechten Polarisationsrichtung:

A₂ sin (ωί+2 π ζ/ρ+2 φ sin Qt). Diese viei Teilbündel durchlaufen die Linse 49 und

werden nochmals am Phasenraster 50 reflektiert Von den am Phasenraster zweimal reflektierten Teilbündeln werden diejenigen Teilbündel selektiert, die nach

Reflexion auf die öffnung 47 abgebildet werden, d. h. die Teilbündel der Beugungsordnungen (— 1, — 1) und (+1,

+1 )■ Jenseits der öffnung 47, somit z. B. an der Stelle der

Linse 51, können diese Bündel wie folgt dargestellt

werden:

Das Teilbündel der Ordnung (—1, —1) mit einer zu der Zeichnungsebene parallelen Polarisationsrichtung:

A3sin(ü>f— 4 π z/p+2 φ sm Qt).

Das Teilbündel der Ordnung ( —1, -1) mit einer zu der Zeichnungsebene senkrechten Polarisationsrichtung:

= —ψ sinßi

Die Hauptachse des Kristalls 61 ist zu der des Kristalls 60 senkrecht Die Phasenänderung im Kristall 61 für das Teilbündel, dessen Polarisationsrichtung zu der Zeichnungsebene parallel ist, beträgt dann:

Δφ₃ — —Δψ\ = —gjsinßi,

während die Phasenänderung für das Teilbündel, dessen Polarisationsrichtung zu der Zeichnungsebene senkrecht ist, dann

Aqn = Δψ2 = φ sin Ωί beträgt. Da die beiden Kristalle zweimal, und zwar vor

Ai sin (ωί—4 η ζ/ρ—2 φ sin Qt)

Das Teilbündel der Ordnung (+1, +1) mit einer zu der Zeichnungsebene parallelen Polarisationsrichtung:

Az sin (ωί+4 π ζ/ρ— 2 φ sin Qt)

Das Teilbündel der Ordnung (+1, +1) mit einer zu der Zeichnungsebene senkrechten Folarisationsrichtung:

A3 sin (ω f + 4 π z/p+2 φ sin Ω t)

Diese vier Teilbündel fallen auf den Strahlungsteiler 52. An der Diagonalebene 55, die mit einer aus dünnen Schichten mit abwechselnd hohem und niedrigem Brechungsindex bestehenden Verspiegelung versehen ist, werden die Teilbündel, deren Polarisationsebene zu der Zeichnungsebene parallel ist, durchgelassen und fallen durch die Linse 56 auf die Photozelle 58. Die Teilbündel, deren Polarisationsebene zu der Zeichnungsebene senkrecht ist, fallen durch die Linse 57 auf die Photozelle 59. Für die Summe der ersteren Teilbündel gilt:

A₃ sin (ι»t - 4πζ/ρ + 2ψ sin Ωί) + A₃ sin (rut + 4πζ/ρ - 2q sin Ωί) = 2A₃ sin ωί cos (4πζ/ρ - 2q sin Ωί). Für die Summe der letzteren Teilbündel gilt: A₃ sin (f.-f - 4.τζ/η - 2« sin Qt) + A₃ sin {-t + 4πζ/ρ + 2? sin Of) = 2A₃ sin >■<( cos (4 π z/n + 2σ sin fit).

Die elektrischen Signale, die von der Photozelle 58 bzw. 59 erzeugt werden, sind der Intensität der der betreffenden Photozelle zugeführten Strahlung proportional, so daß der Wechselteil zu

cos (8?r z/p—4 φ sin Qt) cos (8 η z/p+4 φ sin Qt)

proportional ist

Wenn im Wege der Strahlenbündel der Ordnung — 1 bzw. +1 zwischen dem elektrooptischen Kristall 60 bzw. 61 eine λ/16-Platte 62 bzw. 63 angeordnet ist, deren Hauptachsen zu der des Kristalls 60 bzw. 61 parallel sind, welche Platten zweimal durchlaufen werden und effektiv λ/8-Platten sind, kann nachgewiesen werden, daß eines der elektrischen Signale in bezug auf das andere um 90° in der Phase verschoben ist so daß diese Signale mit

cos (8 π z/p—4 φ sin Qt) sin (8 π z/p+4 φ sin nt)

proportional sind. Eine gleiche Verschiebung um 90° wird erhalten, wenn im Wege eines der Strahlenbündel

der Ordnung —1 und +1 eine λ/8-Platte angeordnet ist Eine Richiungsdetektion kann nun auf einfache Weise erfolgen.

Die Reihenschaltung des elektroooptischen Kristalls 60 und der A/16-Platte 62 bzw. des elektrooptischen Kristalls 61 und der λ/16-Platte 63 kann wieder durch einen magnetooptischen Kristall ersetzt werden. Die in den Kristallen erzeugte» Magnetisierungen betragen dann

bzw.

sinßf -B₀-Bi sin Qt

Der konstante Term Bo führt eine Faraday-Rotation von 45°/4 = 1Γ15' herbei. Im Lichtwege vor der Linse 51 ist eine λ/4-Platte angeordnet die die zirkulären Bündelkomponenten in lineare Komponenten umwandelt Die Kombination der Kristalle und der λ/4-Platte vor der Linse 51 veranlaßt ihrerseits das Auftreten zweier Signale, die einen gegenseitigen Phasenunterschied von 90° aufweisen.

Es versteht sich, daß die Raster in der Vorrichtung nach der Erfindung sowohl Reflexions- als auch Transmissionsraster sein können.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Fotoelektrische Vorrichtung -zur Bestimmung der Bewegung eines mechanisch mit einem strahlungsbeugenden Raster verbundenen Gegenstands, der gegenüber einer Strahlungsquelle und einem optischen System beweglich ist, bei der die Teilung des Rasters quer zur Bewegungsrichtung verläuft, die Strahlung der Strahlungsquelle zweimal mit dem Raster in Wechselwirkung tritt, im Strahlengang ein zum optischen System gehörendes anisotropes optisches Element, ein Modulator und ein die Strahlung nach Polarisationsrichtungen trennender Teiler zur Beaufschlagung von fotoelektrischen Wandlern angeordnet sind, welch letztere periodische und phasenmodulierte Ausgangssigsale mit einer Phasendifferenz erzeugen, die von einem ganzen Vielfachen von 180° verschieden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator ein elektrooptischen oder magnetooptischer Modulator ist und daß in mindestens einem der vom Raster abgelenkten Strahlenbündel einer bestimmten Beugungsordnung, welche zwei senkrecht zueinander polarisierte Teilbündel umfaßt, eine lediglich von der Strahlung dieser bestimmten Beugungsordnung durchsetzte Phasenplatte (8; 8,24; 30,31; 62,63) angeordnet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrooptische Modulator mindestens einen elektrooptischen Kristall (5; 32) enthält

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrooptische Modulator aus zwei λ/4-Platten (33 und 34) gleicher Orientierung besteht, zwischen denen der elektrooptische Kristall (32) mit einer Orientierung, die von der der λ/4-Platten (33 und 34) ure 45° verschieden ist, angeordnet ist und daß an den Kristall (32) eine elektrische Wechselspannung gelegt ist. w

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den elektrooptischen Kristall (32) eine sägezahnförmige Spannung derart angelegt ist, daß der Spannungsunterschied zwischen dem Höchstwert und dem Mindestwert der sägezahnförmigen Spannung einer Phasenanisotropie von 360° der linear polarisierten Strahlung entspricht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrooptische Modulator aus drei elektrooptischen Kristallen besteht, und daß die Hauptachse des mittleren Kristalls mit den zueinander parallelen Hauptachsen der beiden übrigen Kristalle einen Winkel von 45° einschließt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reihenschaltung aus (2/ + 1) elektrooptischen Kristallen vorgesehen ist, derart, daß die Hauptachse der geradzahligen Kristalle mit der der ungeradzahligen Kristalle einen Winkel von 45° einschließt (/: geradzahlig).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung an den ungeradzahligen Kristallen der Reihenschaltung und die Spannung an den geradzahligen Kristallen einen gegenseitigen Phasenunterschied von 90° aufweisen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der Spannung an jedem der äußeren Kristalle einem Wegunterschied von nahezu einer Viertelwellenlänge im betreffenden Kristall entspricht, während die Amplitude der Spannung am mittleren Kristall einem Wegunterschied von nahezu einer Halbwellenlänge in diesem Kristall entspricht

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2—8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kristall aus mehreren Teilkristallen besteht und daß die Amplitude der Spannung an jedem Teilkristall um einen Faktor kleiner als die am ungeteilten Kristall ist, und daß dieser Faktor mit der Anzahl der Teilkristalle identisch ist

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Phasenplatte eine βλ/4-Platte ist, die vom betreffenden Bündel zweimal durchlaufen wird (n: ungeradzahlig).

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—9, dadurch gekennzeichnet,, daß in einem der vom Raster (1) abgelenkten Bündel als Phasenplatte eine π λ/4-Platte (8) und in einem anderen vom Raster (1) abgelenkten Bündel eine ιτΐΛ/8-Platte (24) angeordnet sind, derart, daß die Hauptachsen der Platten (8 und 24) miteinander einen Winkel von 45° einschließen (7n,n: ungeradzahlig).

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—9, dadurch gekennzeichnet, daß in den beiden vom Raster (1) abgelenkten Bündeln je eine η λ/8-Platte (30 bzw. 31) angeordnet ist derart, daß die Hauptachsen der Platten (30 und 31) miteinander einen Winkel von 90° einschließen (n: ungeradzah-

13. Vorrichtung nach eimern der Ansprüche 1—9, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrooptische Modulator (60) in dem vom Raster (50) abgelenkten Bündel der bestimmten !Beugungsordnung und ein zweiter elektrooptischer Modulator (61) in einem zweiten vom Raster (50) abgelenkten Bündel einer zweiten Beugungsordnung derart angeordnet sind, daß die Hauptachsen der beiden Kristalle der Modulatoren miteinander einen Winkel von 90° einschließen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet daß die beiden vom Raster (50) abgelenkten Bündel eine πλ/16-Platte (62 bzw. 63) durchlaufen, deren Hauptachse zu der des im betreffenden Bündel angeordneten elektrooptischen Krisfalls(60bzw. 61) parallel ist (n: ungeradzahlig).

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet daß in einem der vom Raster abgelenkten Bündel eine η Λ/8-Platte angeordnet ist, deren Hauptachse zu der des im betreffenden Bündel angeordneten elektrooptischen Kristalls (60 bzw. 61) parallel ist (n: ungeradzahlig).

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetooptische Modulator mindestens einen iinagnetooptischen Kristall enthält

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetooptische Modulator drei magnetooptische Kristalle enthält, die je zwischen η λ/4-Platten eingeschlossen sind, deren Hauptachsen einander gleich sind oder miteinander einen Winkel von 90° einschließen, und daß die Hauptachsen der η λ/4-Platten, die den mittleren Kristall einschließen, mit den Hauptachsen der die äußeren Kristalle einschließenden η λ/4-Platten einen Winkel von 45° bilden (n: ungeradzahlig).

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17,

dadurch gekennzeichnet, daß im Kristall bzw. in den Kristallen eine Magnetisierung mit einem sägezahnförmigen Verlauf erzeugt wird, deren Extrema einer Drehung über 180° der Lage der Polarisationsebene linear polarisierter Strahlung entsprechen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetooptische Modulator die Reihenschaltung zweier magnetooptischer Kristalle enthält, welche Reihenschaltung zwischen zwei π A/4-Platten mit gleichen Hauptachsen eingeschlossen ist, während zwischen den magnetooptischen Kristallen eine π A/4-Platte angebracht ist, deren Hauptachsen mit denen der übrigen Platten einen Winkel von45° einschließen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 16,17,18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator die Reihenschaltung von (2Λ/+1) magnetooptischen Kristallen enthält (N: geradzahlig).

21. Vorrichtung nach Anspruch 17,18,19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderliche wechselnde Magnetisierung, die in den geradzahligen Kristallen erzeugt wird, gegenüber der in den ungeradzahligen Kristallen erzeugten Magnetisierung einen Phasenunterschied von 90° aufweist

22. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Amplituden der in den geradzahligen Kristallen erzeugten Magnetisierungen und die Summe der Amplituden der in den ungeradzahligen Kristallen erzeugten Magnetisierungen eine Drehung der Polarisationsebene gleich 180° herbeiführen.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16—22, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetooptische Modulator in dem vom Raster abgelenkten Bündel der bestimmten Beugungsordnung und ein zweiter magnetooptischer Modulator in einem zweiten vom Raster abgelenkten Bündel einer zweiten Beugungsordnung angeordnet sind und daß die Modulatoren einander entgegengesetzte Magnetisierungen erzeugen.