DE1949342A1

DE1949342A1 - Light deflector

Info

Publication number: DE1949342A1
Application number: DE19691949342
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl-Ing Deserno; Guenter Dipl-Ing Zeidler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-09-30
Filing date: 1969-09-30
Publication date: 1971-04-15
Also published as: DE1949342B2

Description

Lichtablenkeinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur periodischen Ablenkung eines Lichtstrahls, vorzugsweise eines linear polarisierten kohärenten Lichtstrahls, unter Verwendung eines im Strahlengang angeordneten Drehprismas, das um eine Achse zu einer Drehbewegung angetrieben ist. Light deflection device The invention relates to a device for the periodic deflection of a light beam, preferably a linearly polarized one coherent light beam, using a rotating prism arranged in the beam path, which is driven to rotate about an axis.

Einrichtungen dieser Art können beispielsweise zum Einschreiben in oder zum Abfragen einer Leseinformation aus einem elektrooptischen oder holographischen Speicher mittels eines Lichtstrahls vorgesehen werden. Auch zur holographischen Aufnahme bewegter Objekte nach dem Rasterprinzip können solche Lichtablenkeinrichtungen zur Anwendung gelangen.Facilities of this type can be used, for example, to enroll in or to query reading information from an electro-optical or holographic one Memory can be provided by means of a light beam. Also for the holographic Such light deflection devices can record moving objects according to the grid principle come into use.

Besondere Bedeutung hat die periodische Ablenkung eines Lichtstrahls mit Hilfe eines um eine Sywrretri.eachsre angetriebenen Drehprismas zur Verwirklichung eines optischen Schalters bei Riesenimpulslasern erlangt. Nur beispielsweise sei in diesem Zusammenhang auf des Buch von Dr. Röß, "Laser, Lichtverstärker und Oszillatoren", Akademische Verlagsgesellschaft, Frankfurt/Main, 1966, Kapitel 13, insbes.The periodic deflection of a light beam is of particular importance with the help of a rotating prism driven around a Sywrretri.eachsre an optical switch in giant pulse lasers. Just be an example in this context on the book by Dr. Röß, "Lasers, light amplifiers and oscillators", Akademische Verlagsgesellschaft, Frankfurt / Main, 1966, Chapter 13, esp.

Seiten 367 und 368 hingewiesen. Das Drehprisma stellt hierbei den einen der beiden, den Resonator bildendenSpiegel, und zwar den vollreflektierenden Spiegel, dar. Ein soloher Resonator woist nur bei einer vorgegebenen Drehktellung des Drehprismas eine brauchbare Güte auf, weil nur in dieser bestimmten Stellung ein in der optischen Achse des Resonaters ankommender Lichtstrahl vom Drehprisme zum auderen Spiegel wiederum in der optischen Achse reflektiert wird. Das Drehprisma schaltet mit anderen Worten die Güte des@optischen Resonators zwischen einem vernachlässigbar kleinen und einem sehr großen Wert im Rhythmus einer Umdrehung um, wodurch im Zeitraum einer geringen Güte das im optischen Resonator angeordnete stimulierbare Medium zu sehr hohen Inversionswerten gepumpt werden kann und im gegen diesen Zeitraum sehr kurzen Zeitraum einer hohen Güte des optischen Resonators die gespeicherte Energie in Form eines Lichtimpulses sehr kleiner Dauer in der Größenordnung von Nanosekunden abgibt.Pages 367 and 368 pointed out. The rotating prism represents the one of the two mirrors forming the resonator, namely the fully reflecting one Mirror. A solo resonator is only present at a given rotational position of the rotating prism has a useful quality, because only in this particular position a light beam from the rotating prism arriving in the optical axis of the resonator to the other mirror again reflected in the optical axis will. In other words, the rotating prism switches the quality of the @optical resonator between a negligibly small and a very large value in the rhythm of one Rotation around, whereby in the period of a low quality that in the optical resonator arranged stimulable medium can be pumped to very high inversion values and in a very short period of time compared to this period of high quality of the optical Resonator the stored energy in the form of a light pulse of very short duration on the order of nanoseconds.

Die Drehgeschwindigkeit des Drehprismas und damit die Ablenkgeschwindigkeit des Lichtstrahls können mit Rücksicht auf das Antriebsaggregat einerseits und die Belastbarkeit des Drehprismas durch die Fliehkräfte nicht beliobig@gesteigert werden. Gerade für die Anwendung solcher Einrichtungen als optische Schalter bei Riesenimpulslasernkommt es auf eine hohe Ablenkgeschwindigkeit des Lichtstrahls insofern in hohem Maße an, als die Größe der Ablenkgeschwindigkeit des Lichtstrahls die Flankensteilheit des sich ausbildenden Licht impulses im Bereich einer Sollstellung des Drehprismas unmittelbar beeinflußt. Es kommt, mit anderen Worten, hier darauf an, daß der optische Schalter so schnell wie möglich den Resonator öffnet und nach einer geraumen ZeiB wiederum sperrt Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Einrichtung der einleitend beschriebenen Art, insbesondere hinsicht lich ihrer Anwendung bei Riesenimpulslasern, eine weitere Lösung anzugeben, die es mit einfachen Mitteln bei vernachlässigbaren Schalterverlusten ermöglicht, bei gegebener Drehgeschwindigkeit des Drehprismas die Ablenkgeschwindigkeit des Lichtstrahls um ganze Vielfachs hiervon zu erhöhen.The speed of rotation of the rotating prism and thus the speed of deflection of the light beam can with regard to the drive unit on the one hand and the The load-bearing capacity of the rotating prism cannot be increased by the centrifugal forces. Especially for the use of such devices as optical switches in giant pulse lasers it depends to a large extent on a high deflection speed of the light beam, as the size of the deflection speed of the light beam is the slope of the developing light pulse in the area of a target position of the rotary prism immediately influenced. In other words, what matters here is that the optical switch As soon as possible the resonator opens and after a long time again locks The invention is based on the object for a device of the introductory described type, especially with regard to their application in giant pulse lasers, another solution to indicate that it is negligible by simple means Switch losses enabled at a given speed of rotation of the rotating prism to increase the deflection speed of the light beam by many times that.

Ausgehend von einer Einrichtung zur periodischen Ablenkung eines Lichstrahls, vorzugsweise eines linear polarisierten kohärenten Lichtstrahls, unter Verwendung eines im Strahlengang angeordneten Drehprismas, das um eine Achse zu einer Drehbewegung angetrieben ist, wird diese Aufgabe gemaß der Erfindung dadurch gelöst, daß dem Drehprisma wenigstens ein feststehendes Pristr;a zugeordnet ist, das in einem vorgegebenen Abstand zum Drehprisma angeordnet ist, und daß die Gestaltung der Prismen wie auch die Anordnung der Prismen sowohl gegenseitig als auch zum ankommenden Lichtstralll so gewählt ist, daß in wenigstens einer bestimmten Drehstellung des Drehprismas der durch die Prismenanordnung hindurchtretende Dichtstrahl in einem Zyklus nacheinander das Drehprisma, das feststehende Prisma und wiederum das Drehprisma bzw. umgekehrt durchläuft, und zwar ein oder mehrmals.Based on a device for the periodic deflection of a light beam, preferably a linearly polarized coherent light beam, using a rotating prism arranged in the beam path, which rotates around an axis is driven, this object is achieved according to the invention in that the Rotary prism is assigned at least one fixed Pristr; a, which is in a predetermined Distance to the rotating prism is arranged, and that the design of the prisms as well the arrangement of the prisms both to each other and to the incoming Lichtstralll is chosen so that in at least one specific rotational position of the rotary prism the sealing beam passing through the prism arrangement in one cycle one after the other the rotating prism, the fixed prism and in turn the rotating prism or vice versa runs through, one or more times.

Bei der Erfindung wird von der Dr@@@@@@@@ susgegangen, da bei abwechselnder Reflexion eines Lichtstrahls an einer 8 drehten und an einer feststehenden Fläche die AblenKgeschwindigkeit des Lichtstrahls jeweils um den Faktor vier gegenüber der Winkelgeschwindigkeit der gedrehten Fläche erhöht wird.In the case of the invention, the Dr @@@@@@@@ will go from the Dr, as with alternating Reflection of a light beam on a rotated and on a fixed surface the deflection speed of the light beam by a factor of four the angular velocity of the rotated surface is increased.

Da hohe Anforderungen an die Genaungkeit einerseits der Abmessungen der Prismen und andere@@eite an ihre gegenseitige Anordnung gestellt werden, ist es zwechmäßig, die Prismen der Prismenanordnung als Polygonprismen mit polierten ebenen Seitenflächen auszuführen.There are high demands on the accuracy of the dimensions on the one hand the prisms and other sides are placed in their mutual arrangement it is two-way, the prisms of the prism arrangement as polygon prisms with polished execute flat side surfaces.

Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich dann, wenn das Drehprisma, das hinsichtlich der Drehachse eine hohe Symmetrle aufweist, regelmäßig und gleichseitig mit zur Drehachse parallelen, polierten ebenen Seitenflächen gestaltet w:iid. Bei dieser ausbildung des Drehprismas können für in der Normalebene zur Drehachse abgelenkten Lichtstrahl alle Se-itenflachen sowohl brechend als auch totalreflektierend wirken.Particularly favorable conditions arise when the rotating prism, which has a high symmetry with regard to the axis of rotation, regular and equilateral designed with polished flat side surfaces parallel to the axis of rotation w: iid. at This training of the rotating prism can be used for in the normal plane light beam deflected to the axis of rotation, both refracting and refracting all side surfaces have a totally reflective effect.

Wird ein hoher Vervielfältigungsfaktor gewzünschtS dann kann dies in einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß zwei oder mehr feststehende Prismen in einem vorgegebenen Abstand vom Drehprisma angeordnet werden, die hierbei um das Drehprisma herum so aufgestellt sind, daß der Strahlumlauf-Zyklus Drehprisma - festehendes Prisma - Drehprisma zwischen Eingang des Lichtstrahls in und Austritt des Lichtstrahls aus der Prismenanordnung nacheinander für die einzelnen feststehenden Prismen erfolgt.If a high multiplication factor is desired, then this can be done can be achieved in a simple manner that two or more fixed prisms be arranged at a predetermined distance from the rotating prism, which in this case around the Rotating prism are set up around so that the beam circulation cycle Rotary prism - fixed Prism - rotating prism between the entrance of the light beam in and the exit of the light beam takes place from the prism arrangement one after the other for the individual fixed prisms.

Bei einer besonderen Ausführungsform nach der Erfindung, bei der von einer mehrfachen abwechselnden Reflexion an einer gedrehten und an einer feststehenden Fläche Gebrauch gemacht wird, die Prismenanordnung also aus dem Drehprisma und einem feststehenden Prisma besteht, ist die Grundfläche des Drehprismas ein regelmäßiges Dreieck und auch die Grundfläche des festehenden PriSmas ein Dreieck.In a particular embodiment according to the invention, in which of a multiple, alternating reflection on one rotated and one fixed Area is made use of, the prism arrangement so from the rotating prism and a There is a fixed prism, the base of the rotating prism is a regular one Triangle and also the base of the fixed prism a triangle.

Wie umfangreiche, der Erfindung zugrunde liegende Untersuchungen ergeben haben, ist es besonders vorteilhaft, die Grundfläche des Drehprismas als regelmäßiges Viereck und auch die Grundfläche des feststehenden Prismas bzw. der feststehenden Prismen als Viereck auszubilden.As shown by extensive investigations on which the invention is based it is particularly advantageous to have the base of the rotating prism as regular Square and also the base of the fixed prism or the fixed Train prisms as a square.

Sowohl die Richtung des in die Prismenanordnung eintretenden als auch des aus der Prismenanordnung austretenden Lichtstrahls sind durch die spezielle Ausgestaltung des Drehprismas und die ihm zugeordneten feststehenden Prismen vorgegeben. Wird unabhangig von der Prismenanordnung eine vorgegebene Richtung des ein- und austretenden Lichtstrahls gewünscht, so kann dies in einfacher und vorteilhafter Weise dadurch erreicht werden daß wenigstens ein weiteres, einer Änderung der Richtung des Lichtstrahles dienendes feststehendes Prisma geeigneter Konfiguration als Strahlein-und/oder Strahlausgang der Prismenanordnung vorgesehen wird0 Um die Strahlverluste beim Durchgang durch die Prismenanordnung in vernachlässigbar kleinen Grenzen zu halten, wird in Weiterbildung der Erfindung die Prismenanordnung so bemessen, daß einerseits der Winkel, unter dem der Lichtstrahl in einer bestimmten Drehstellung des Drehprismas die ihn brechenden Flachen der Prismenanordnung durchsetzt, für sämtliche brechenden Flächen gleich dem Brewsterwinkel ist und andererseits die Strahlumlenkung innerhalb eines der Prismen durch Totalreflexion erfolgt.Both the direction of entering the prism array and of the light beam emerging from the prism arrangement are due to the special Design of the rotary prism and the fixed prisms assigned to it specified. Is independent of the prism arrangement a predetermined direction of the one and exiting light beam desired, so this can be done in simpler and can advantageously be achieved in that at least one further, a change Fixed prism of suitable configuration serving the direction of the light beam is provided as a beam inlet and / or beam outlet of the prism arrangement0 To the Beam losses when passing through the prism arrangement are negligibly small To keep limits, the prism arrangement is dimensioned in a further development of the invention so that that on the one hand the angle at which the light beam in a certain rotational position of the rotary prism penetrates the refracting surfaces of the prism arrangement for all refractive surfaces is equal to the Brewster angle and on the other hand the Beam deflection takes place within one of the prisms by total reflection.

Die Verwendung einer solchen Lichtablenkeinrichtung als Güteschalter innerhalb des optischen Resonators eines impulsförmig betriebenen Lasers, insbesondere eines Riesenimpulslasers,nach der Erfindung, erbringt neben einer erheblichen zeitlichen Verkürzung der Ubergangsphasen dieses Schalters vom offenen in den geschlossenen Zustand,und umgekehrt, mehrere Vorteile, Im Gegensatz zur Verwendung eines der Resonatorspiegel als Drehspiegel kann hier auch der zweite Resonatorspiegel ruhend angebracht werden. Er ist dadurch in Form und Gewicht nicht begrenzt und kann nach Bedarf mit einer beliebig aufwendigen Justiervorrichtung versehen werden, Die Lichtablenkeinrichtung nach der Erfindung,und zwar in ihrer vom Brewsterwinkel Gebrauch machenden Anordnung der den Lichtstrahl brechenden Flächen der PolygonprismenXbedarf ihrerseits praktisch keine interferometrischen Justierung der Ablenkprismen zueinander und bezüglich der Resonatorspiegel, weil die Fresnelverluste bei Verstimmen des Brewsterwinkels um aB um den Wertag nur sehr langsam mit 1 -cos 2ta, anwachsen. Ein zusätzlicher Vorteil der als Güteschalter verwendeten Lichtablenkeinrichtung ist in der hierdurch ermöglichten wesentlich verkürzten Bauform des optischen Resonators zu erblicken.The use of such a light deflection device as a Q-switch within the optical resonator of a pulsed laser, in particular a giant pulse laser, according to the invention, yields a considerable time in addition to Shortening of the transition phases of this switch from open to closed State, and vice versa, several advantages, as opposed to using one of the resonator mirrors The second resonator mirror can also be attached here as a rotating mirror. It is not limited in shape and weight and can be used with a arbitrarily complex adjustment device can be provided, the light deflection device according to the invention, in their arrangement making use of the Brewster angle the surfaces of the polygon prisms X which refract the light beam are practical for their part no interferometric adjustment of the deflecting prisms with respect to one another and with respect to one another the resonator mirror, because the Fresnel losses when detuning the Brewster angle by aB by the value day only grow very slowly with 1 -cos 2ta. An additional Advantage of being a quality switch used light deflector is in the significantly shortened design of the optical resonator made possible by this to behold.

Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen soll die Erfindung im folgenden noch näher er-13utert werden.Based on the embodiments shown in the drawing the invention will be discussed in more detail below.

In der Zeichnung bedeuten Fig. 1 eine Laseranordnung mit einem ersten Ausführungsbeispiel für eine als optischer Schalter verwendete Lichtablenkeinrichtung nach der Erfindung; Fig. 2 eine erste Erweiterung einer Lichtablenkeinrichtung nach Fig. 1; Fig. 3 eine weite Erweiterung einer Lichtablenkeinrichtung nach Fig. 1; Fig. 4 eine Variante der Lichtablenkeinrichtung nach Fig. 3 Fig. 5 ein, die erhöhte Lichtablenkgescherindigkeit der Lichtablenkeinrichtung nach der Figo 1 erläuterndes Diagramm; Fig. 6 eine Laseranordnung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel für eine als optischer Schalter verwendete Lichtablenkeinrichtung nach der Erfindung.In the drawing, FIG. 1 shows a laser arrangement with a first Exemplary embodiment of a light deflection device used as an optical switch according to the invention; Fig. 2 shows a first extension of a light deflection device according to Fig. 1; 3 shows a further expansion of a light deflection device according to FIG. 1; 4 shows a variant of the light deflection device according to FIG. 3, FIG. 5, the increased Lichtablenkgescherindigkeit the light deflection device according to Figo 1 explanatory Diagram; 6 shows a laser arrangement with a second exemplary embodiment for a used as an optical switch light deflection device according to the invention.

In Fig. 1 besteht die Laseranordnung 7 aus einem gepumpten aktiven, stabförmigen Medium 7', das innerhalb eines optischen Resonators angeordnet ist.. Der optische Resonator besteht seinerseits aus einem ersten vollreflektierenden Spiegel 8, der hierbei unmittelbar auf =das eine Ende des stabförmigen, stimulierbaren Mediums 7' aufgebracht ist.In Fig. 1, the laser arrangement 7 consists of a pumped active, rod-shaped medium 7 ', which is arranged within an optical resonator. The optical resonator in turn consists of a first fully reflective one Mirror 8, which is here directly on = one end of the rod-shaped, stimulable Medium 7 'is applied.

Der zweite teildurchlassige Spiegel ist ein Mehrfachetalon 8', das hierbei außerhalb der eigentlichen Laseranordnung 7 vorgesehen ist. Eine Blende 7" begrenzt die aus dem spiegelfreien Ende des stabförmigen stimulierbaren Mediums 7' austretende Strahlung 9, die über die noch zu beschreibende Lichtablenkvorrichtung nach der erfindung zwischen dem Spiegel 8 und dem Mehrfachetalon 8' hin und her reflektiert wird unter gleichzeitigem Durchtritt eines Teiles dieser Strahlung durch das Mehrfachetalon 8' in den Außenraum. Die im Strahlengang der stimuleiten Strahlung 9 angeordnete Lichtablenkvorrichtung besteht aus einem mit der Winkelgeschwindigkeit w in Pfeilrichtung um eine Achse senkrecht zur Zeichenebene rotierenden Drehprisma 1 mit quadratischer Grundfläche und parallel zur Drehachse verlaufenden ebenen polierten Seitenflächen. Dem Drehprisma 1 ist ein feststehendes Prisma 2 mit rechteckiger Grundfläche und trapezförmigem -Querschnitt zugeordnet. Die Anordnung des feststehenden Prismas 2 zum Drehprisma 1, wie auch die relative Lage seiner brechenden Flächen zum Drehprisma 1 sind so gewählt, daß in der in Fig. 1 angegebenen Drehstellung des Drehprismas 1 und in jeder um 900 oder ganze Vielfache hiervon abweichenden Drehwinkelstellung der dargestellte Strahlenverlauf gegeben ist. Die in die Prismenanordnung aus dem Drehprisma 1 und dem feststehenden Prisma 2 eintretende Strahlung 9 trifft unter dem Brewsteazinkel aBauf die linke obere Seitenfläche des Drehprismas auf und tritt, lineare Polarisation der stimulierten Strahlung 9 in der Zeichenebene vorausgesetzt, vollständig in das Drehprisma ein, wird an der rechten oberen Seitenfläche unter Ausnutzung der Totalreflexion zur rechten unteren Seitenfläche hin abgelenkt tritt dort wiederum unter dem Brewsterwinkela3 aus und unter dem gleichen Winkel in das feststehende Prisma 2 ein, Wie der weitere Strahlverlauf zeigt, erfolgt Strahlumlenkung an der Grundfläche des feststehenden Prismas 2 durch Totalreflexion und Austritt aus der linken Seitenfläche wiederum unter dem Bretlsteratinkelç Die Strahlung tritt dann unter dem gleichen Winkel wiederum in das Drehprisma 1 über die linke untere Seitenfläche ein, wird an der rechten oberen Seitenfläche unter Ausnutzung der Totalreflexion umgelenkt und tritt dann endgültig als Lichtstrahl 9' aus der Prismenanordnung an der rechten oberen Seitenfläche wiederum unter dem Breustenrinkel aus; Der Durchgang der stimulierten Strahlung durch das Drehprisma 1, das feststehende Prisma 2 und wiederum durch das Drehprisma 1 zwischen dem Eintritt der Strahlung in die Prismenanordnung und ihrem Austritt gegen das Mehrfache talon 8 hin bewirkt eine gegenüber der Winkelgeschwindigkeit w um den Faktor vier erhöhte Ablenkgeschwindigkeit der Strahlung zwischen Ein- und Austritt.The second partially transparent mirror is a multiple etalon 8 ', the this is provided outside the actual laser arrangement 7. An aperture 7 "limits the out of the mirror-free end of the rod-shaped stimulable medium 7 'emerging radiation 9, which via the light deflection device to be described according to the invention between the mirror 8 and the multiple etalon 8 'back and forth is reflected with simultaneous passage of part of this radiation the multiple etalon 8 'in the outer space. The radiation conducted in the path of the stimuli 9 arranged light deflector consists of one with the angular velocity w rotary prism rotating in the direction of the arrow about an axis perpendicular to the plane of the drawing 1 with a square base and polished planes running parallel to the axis of rotation Side faces. The rotating prism 1 is a fixed prism 2 with a rectangular Base area and trapezoidal cross-section assigned. The arrangement of the fixed Prism 2 to the rotating prism 1, as well as the relative position of its refractive surfaces to the rotary prism 1 are chosen so that in the rotary position indicated in FIG of the rotating prism 1 and in each deviating by 900 or whole multiples thereof Rotation angle position the beam path shown is given. The in the prism array Radiation 9 entering from the rotating prism 1 and the stationary prism 2 strikes under the Brewstean angle aB on the upper left side surface of the rotating prism and occurs, linear polarization of the stimulated radiation 9 in the plane of the drawing assuming that it is completely in the rotating prism, it is on the upper right-hand side surface deflected using total reflection to the lower right side surface there again emerges at Brewster's angle a3 and at the same angle into the fixed prism 2. As the further beam path shows, the beam is deflected at the base of the fixed prism 2 by total reflection and exit the left side face in turn under the Bretlsteratinkelç The radiation occurs then turn into the rotating prism 1 over the lower left at the same angle Side surface, is on the upper right side surface using total reflection deflected and then finally emerges as a light beam 9 'from the prism arrangement the right upper side surface again under the Breustenrinkel; The passage the stimulated radiation through the rotating prism 1, the fixed prism 2 and again through the rotating prism 1 between the entry of the radiation into the prism arrangement and their exit towards the multiple talon 8 brings about an opposite to the angular velocity w deflection speed of the radiation increased by a factor of four between input and Exit.

Hinsichtlich der Blende 7" der Laseranordnung 7 ist diese Erhöhung der Ablenkgeschwindigkeit sogar um den Faktor acht höher als die Winkelgeschwindigkeit X des Drehprismas 1 weil ja der am Mehrfachetalon 8' reflektierte Anteil zwi schen Austritt aus der Laseranordnung 7 und Wiedereintritt in die Laseranordnung die Lichtablenkeinrichtung zweimal durchläuft.With regard to the diaphragm 7 ″ of the laser arrangement 7, this is an increase the deflection speed is even higher by a factor of eight than the angular speed X of the rotating prism 1 because yes the portion reflected between the multiple etalon 8 ' The light deflecting device exits the laser arrangement 7 and re-enters the laser arrangement runs twice.

Die Ablenkgeschwindigkeit der Strahlung 9, die nach Fig. 1 für eine Strahlrichtung den vierfachen Wert der Winkelgeschwindigkeit X des Drehprismas 1 beträgt, kann dadurch auf den sechsfachen Wert gesteiert erden, daß, wie das in Fig. 2 angedeutet ist, ein zweites feststehendes Prisma 3 vorgesehen wird, das am Umfang des Drehprismas 1 gegenüber dem feststehenden Prisma 2 um 900 versetzt ist. Die ankommende Strahlung 9 durchläuft nunmehr, wie in Fig. 1 dargestellt, zunächst das Drehprisma 1,anschließend das feststehende Prisma 2 und kehrt von da wiederum in das Drehprisma -1 zurück. Dieser Zyklus wird anschließend über das feststehende Prisma 3 wiederholt, bevor die Strahlung endgültig aus der Prismenanordnung wieder austritt, Eine entsprechende Anordnung für eine gegenüber der Winkelgeschwindigkeit U des Drehprismas 1 um dem Faktor acht erhöhte Ablenkgeschwindigkeit der Strahlung zeigt Fig0 3.The deflection speed of the radiation 9, which is shown in FIG. 1 for a Beam direction four times the value of the angular velocity X of the rotating prism 1 is, can be gestured to six times the value that, as in Fig. 2 is indicated, a second fixed prism 3 is provided, which is on The circumference of the rotating prism 1 is offset by 900 relative to the fixed prism 2. The incoming radiation 9 now first passes through, as shown in FIG. 1 the rotating prism 1, then the fixed prism 2 and then returns again back into the rotating prism -1. This cycle is then fixed over the Prism 3 repeats before the radiation finally out of the prism arrangement exits again, a corresponding arrangement for a versus angular velocity U of the rotating prism 1 by a factor of eight increased deflection speed of the radiation Fig0 3 shows.

Hier wird von drei feststehenden Prismen 2, 3 und 4 Gebrauch gemacht, die am Umfang des Drehprismas 1 in gleichen Abständen jeweils um9S m Umfangsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind.Use is made here of three fixed prisms 2, 3 and 4, those on the circumference of the rotating prism 1 at equal intervals around 9S m in the circumferential direction are arranged offset from one another.

Wie die Fig. 1 bis 3 deutlich machen, ist der Winkel zwischen der in die Prismenanordnung eintretenden Strahlung 9 und der aus ihr austretenden Strahlung 9' von der Konfigurast ion der die Lichtablenkeinrichtung darstellenden Prismenanordnung bestimmt. Wird unabhängig von der Prismenanordnung keine Winkeländerung zwischen der eingangsseitig zugeführten Strahlung 9 und der ausgangsseitig abgegebenen Strahlung 9' gewünscht bzw. soll der Winkel zwischen Ein-und Ausgangsstrahlung 180° betragen, so kann dies für eine Anordnung nach Fig. 3, wie auch für die Anordnungen nach Fig. 1 und 2 dadurch herbeigeführt werden, daß am Umfang des Drehprismas 1 weitere feststehende Prismen vorgesehen werden, die den gewünschten geradlinigen Verlauf zwischen e ingangsse it iger und ausgangsseitiger Strahlung herbeiführen. In Fig. 4, deren Anordnung im wesentlichen der An-Anordnung nach der Fig. 3 entspricht, sind zwei weitere feststehende Prismen 5 und 6 vorgesehen, von denen das feststehende Prisma 6 mit trapezförmiger Grundfläche den Eingang und das feststehende Prisma 5 mit ebenfalls trapezförmiger Grundfläche den Ausgang der Lichtablenkeinrichtung abgibt.As FIGS. 1 to 3 make clear, the angle between the radiation 9 entering the prism arrangement and the radiation exiting from it 9 'of the configuration of the prism arrangement representing the light deflection device certainly. There is no change in angle regardless of the prism arrangement between the radiation 9 supplied on the input side and the radiation emitted on the output side 9 'desired or the angle between input and output radiation should be 180 °, so this can be done for an arrangement according to FIG. 3, as well as for the arrangements according to FIG. 1 and 2 are brought about that on the circumference of the rotating prism 1 more fixed Prisms are provided that the desired straight course between e ingangsse cause it iger and exit radiation. In Fig. 4, their arrangement essentially corresponds to the arrangement according to FIG. 3, there are two more stationary ones Prisms 5 and 6 provided, of which the fixed prism 6 with trapezoidal Base the entrance and the fixed prism 5 with also trapezoidal Base area emits the output of the light deflection device.

Anstelle eines regelmäßigen Polygonprismas mit vier Ecken 7 wie es als Drehprisma 1 in den Fig. 1 bis 4 dargestellt ist, könnten auch regelmäßige Polygonprismen mit einer größeren Eckenzahl verwendet werden. Entsprechend der Eckenzahl können dann auch noch mehr feststehende Prismen im Sinne einer Erhöhung des Vervielfältigungsfaktors der um die Winkelgeschwindigkeit des Drehprismas erhöhten Ablenkgeschwindigkeit vorgesehen werden0 Wie sich jedoch zeigt, ergeben sich bei Polygonprismen mit höherer Eckenzahl, unter Berücksichtigung der sonstigen Bedingungen, insbesondere derjenigen, die den Übergang der Strahlung von einem Medium ins andere unter de Brewsterwinkel betrifft, relativ große Abmessungen für derartige Drehprismen. Mit Rücksicht auf die mit der vierten Potenz des Radius wachsenden Uiriwuchtkräfte reduziert sich die maximal zulässige Drehzahl ganz erheblich Außerdem steigen mit zunehmendem Glasvolumen der Prismenanordnung die Absorptionsverluste im Glas unverhältnismäßig stark an, Jedoch führen auch Drehprismen mit einer minimalen Eckenzahl n=3 in manchen Anwendungsfällen zu Schwierigkeiten0 Bei einem regelmäßigem Polygonprisma mit drei Ecken läßt sich zwar das Glasvolumen relativ klein halten, jedoch besteht hier das Erfordernis, Glassorten mit relativ hohem Brechungsindex zu venrenden, wenn die Prismenanordnung die gewünschten, anhand von Fig0 1 beschriebenen Eigenschaften haben soll Werden hohe Anforderungen hinsichtlich der optischen und der chemischen Beständigkeit solcher Gläser gestellt, dann ist es sehr schwierig, ein geeignetes Glas mit dem erforderlichen hohen Brechungsindex zu finden Somit stellen Drehprismen mit quadratischer Grundfläche ein gewisses Optimum für eine derartige Lichtablenkeinrichtung dar.Instead of a regular polygon prism with four corners 7 like this is shown as a rotating prism 1 in Figs. 1 to 4, could also regular polygon prisms with a larger number of corners can be used. Corresponding the number of corners can then also have more fixed prisms in the sense of an increase the multiplication factor of the increased by the angular velocity of the rotating prism Deflection speed can be provided 0 However, as it turns out, Polygon prisms with a higher number of corners, taking into account the other conditions, especially those who are the transition of radiation from one medium to another under de Brewster's angle concerns, relatively large dimensions for such rotating prisms. Taking into account the Uiri forces increasing with the fourth power of the radius the maximum permissible speed is reduced quite considerably increasing glass volume of the prism arrangement, the absorption losses in the glass are disproportionate strong, however, rotating prisms with a minimal number of corners n = 3 also lead in some Difficulty use cases0 In the case of a regular polygon prism with three The glass volume can be kept relatively small in corners, but it does exist here Requirement to use glasses with a relatively high refractive index if the Prism arrangement the desired, with reference to Fig0 1 described properties Will have high requirements in terms of optical and chemical Given the resistance of such glasses, then it is very difficult to find a suitable one To find glass with the required high refractive index thus make rotating prisms with a square base a certain optimum for such a light deflection device represent.

Zur noch besseren Verdeutlichung der durch die erfindungsgemäße Lichtablenkvorrichtung gegenüber der Winkelgeschwindigkeit des Drehprismas erhöhten Lichtablenkgescwindigkeit sind in Fig. 5 über der Zeit t die Lichtamplitude A eines Lichxstrahls konstanter Intensität für eine bestimmte Sollrichtung des über die Lichtablenkeinrichtung abgelenkten Lichtstrahls für ein Drehprisma mit quadratischer Grundfläche bei einer Winkelgeschwindigkeit w einmal (Kurve a) ohne feststehendes Prisma und zum anderen Mal (Kurve b) mit einem feststehenden Prisma in der Anordnung nach Fig. 1 aufgetragen. Wie der Vergleich der Kurve a mit der Kurve b erkennen. läßt, wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Dauer des Lichtimpulses bei gleichzeitiger Versteilerung derAnstiegs- und der Abfallflanke erheblich verkürzt. Bei Verwendung einer Anordnung nach den Fig. 2 oder 3 wird die Dauer des Lichtimpulsas bei gleichzeitiger weiterer Versteilerung der Flanken zunehmend kürzer.For an even better illustration of the light deflecting device according to the invention compared to the angular speed of the rotating prism increased light deflection speed In FIG. 5, the light amplitude A is over the time t Lichx ray constant intensity for a specific target direction of the light deflection device deflected light beam for a rotating prism with a square base at a Angular velocity w once (curve a) without a fixed prism and on the other Times (curve b) plotted with a fixed prism in the arrangement according to FIG. 1. As can be seen by comparing curve a with curve b. leaves, is in the invention Arrangement of the duration of the light pulse with a simultaneous steepening of the and the trailing edge is shortened considerably. When using an arrangement according to the Fig. 2 or 3 shows the duration of the light pulse with simultaneous further steepening the flanks increasingly shorter.

Bei der laseranordnung nach Fig. 6 mit einer Lichtablenkeinrichtung nach der Erfindung wird hinsichtlich der Laseranordnung und dem optischen Resonator von den gleichen Elementen Gebrauch gemacht wie bei der Anordnung nach Fig. 1o Gleiche Teile sind mit gleichem Bezugszeichen versehen, so daß sich, soweit Übereinstimmung besteht, eine weitere Erörterung erübrigt. Die als optischer Schalter verwendete Lichtablenkeinrichtung besteht wiederum aus einem Drehprisma 1', das im vorliegenden Ball jedoch die Grundfläche eines gleichzeitigen Dreiecks aufweist. Das feststehende Prisma hat ebenfalls ein Dreieck als-Grundfläche, besitzt jedoch größere Abmessungen. Die Lichtablenkeinrichtung ist auch hier wiederum für eine Drehstellung des mit der Winkelgeschwindigkeit w um eine Achse senkrecht ur Zeichenebene rotierenden Drehprismas 1' darge$tellt, in der die Lichtablenkeinrichtung den aus dem vollreflektierenden Spiegel 8 und dem Mehrfachetalon 8' bestehenden optischen Resonator im Sinne der Anregung eines impulsförmigen, stimulierten Lichtstrahls periodisch aktiviert. Die. Anordnung ist wieder so bemessen, daß für sämtliche, die Strahlung brechenden Flächen sowohl des Drehprismas 1' als auch des feststehenden Prismas 2' die Winkelbedingung nach Brester erfüllt ist. Die von der Laseranordnung 7' ausgehende Strahlung 9 trifft zuerst auf das feststehende Prisma 2s auf, wird über eine Strahlumlenkung durch Totalreflexion zum Drehprisma 1' geleitet und von dort nach Durchgang durch. das Drehprisma zum feststehendenPrisma 2' zurückgelenkt. Nach einem zweiten Umlauf tritt sodann die Strahlung aus dem feststehenden Prisma 2' aus. Im Bereich: der Auftreffstelle ist ein weiteres Prisma 2' vorgesehen.In the laser arrangement according to FIG. 6 with a light deflection device according to the invention with regard to the laser arrangement and the optical resonator made use of the same elements as in the arrangement according to FIG. 1o same Parts are provided with the same reference numerals so that where they match there is no need for further discussion. The one used as an optical switch Light deflection device in turn consists of a rotating prism 1 ', which in the present case Ball, however, has the base of a simultaneous triangle. The fixed Prism also has a triangle as a base, but has larger dimensions. The light deflection device is also here again for a rotary position of the the angular velocity w rotating around an axis perpendicular to the plane of the drawing Rotary prism 1 'shown, in which the light deflecting device from the fully reflective Mirror 8 and the multiple etalon 8 'existing optical resonator in the sense of Excitation of a pulse-shaped, stimulated Light beam periodically activated. The. Arrangement is again dimensioned so that for all, the radiation refractive surfaces of both the rotating prism 1 'and the fixed prism 2 'the angle condition according to Brester is fulfilled. The one emanating from the laser arrangement 7 ' Radiation 9 hits the fixed prism 2s first and is deflected by a beam guided by total reflection to the rotating prism 1 'and from there after passage through. the rotating prism is directed back to the fixed prism 2 '. After a second round the radiation then emerges from the fixed prism 2 '. In the field of Another prism 2 'is provided.

das die austretende Strahlung 9' in eine zur eintretenden Strahlung 9 parallele Richtung umlenkt. Entsprechend einer zweimaligen Reflexion der Strahlung an einer drehenden und an einer feststehenden Fläche ist dieLichtablenkgeschwindigkeit der Ausgangsstrahlung 9' um den Faktor sechs der Winkelgeschwindigkeitw des Drehprismas 1' erhöht.that the exiting radiation 9 'in a to the incoming radiation 9 deflects parallel direction. Corresponding to a double reflection of the radiation on a rotating and on a stationary surface is the speed of light deflection of the output radiation 9 'by a factor of six of the angular velocity w of the rotating prism 1 'increased.

9 Patentansprüche 6 Figuren9 claims 6 figures

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Device for periodic deflection a light beam, preferably a linearly polarized coherent light beam, using a rotating prism arranged in the beam path that rotates around an axis is driven to a rotary movement, d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that the rotating prism (1, 1 ') is assigned at least one fixed prism (2, 2') is, which is arranged at a predetermined distance from the rotary prism, and that the Design of the prisms as well as the arrangement of the prisms both mutually and also for the incoming light beam is chosen so that in at least one certain Rotation position of the rotating prism of the light beam passing through the prism arrangement the rotating prism, the fixed leaning prism and again in one cycle passes through the rotating prism or vice versa, one or more times.

2. Device according to claim 1, characterized in that the prisms (i, lt, 2, 2 ', 3, 4) of the prism arrangement Polygon prisms with polished flat side surfaces are.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the rotating prism (1, 1 '), which has a high degree of symmetry with regard to the axis of rotation, regular and equilateral with polished, flat side surfaces parallel to the axis of rotation is designed.

4. Device according to one of the preceding claims, wherein the two or more fixed prisms arranged at a predetermined distance from the rotating prism are, characterized in that the fixed prisms (2, 3, 4) around the rotating prism (1) are set up around so that the beam rotation cycle is rotating prism - fixed Prism - rotating prism between the entrance of the light beam in and the exit of the light beam takes place from the prism arrangement one after the other for the individual fixed prisms.

5. Device according to one of claims 1 to 9, with a fixed Prism, characterized in that the base of the rotating prism (1 ') is a regular one Triangle and also the base of the fixed prism (2 ') is a triangle.

6. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the base of the rotating prism (1) is a regular square and also the base the fixed prism (2) or the fixed prisms (2, 3, 4) a square is.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that at least one other, a change in the direction of the light beam is used Fixed prism (5, 6, 2 ") suitable configuration as a beam inlet and / or Beam output of the prism arrangement is provided.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized by such a dimensioning of the prism arrangement that on the one hand the angle under which the light beam in a certain rotational position of the rotating prism breaks it Surfaces of the Prism arrangement interspersed, for all refractive Areas equal to the Breweter angle (αB) and on the other hand the beam deflection takes place within one of the prisms by total reflection.

9. Use of a device according to one of the preceding claims as an optical Q switch within the optical resonator (8, 8 ') one after the laser principle working optical transmitter or amplifier.