DE1952953A1

DE1952953A1 - Electro-optical light modulator

Info

Publication number: DE1952953A1
Application number: DE19691952953
Authority: DE
Inventors: Hudson Kenneth Clifford; Burton Gardner Thomas
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1968-10-21
Filing date: 1969-10-21
Publication date: 1970-09-17

Description

Elektro-optischer Lichtmodulator Die vorliegende Erfindung betrifft einen mit Reflexion arbeitenden, elektro-optischen Kristall-Lichtmodulator mit einer Modulationsanordnung zum Erzeugen eines elliptisch polarisierten Ausgangslichtbündels aus einem linear polarisierten, unmodulierten Eingangslichtbündel, das sich in einer vorgegebenen ersten Richtung. ausbreitet, die der Richtung des Ausgangslichtbündels entgegengesetzt ist. Electro-optic light modulator The present invention relates to a reflective electro-optic crystal light modulator with a Modulation arrangement for generating an elliptically polarized output light beam from a linearly polarized, unmodulated input light beam that is in a predetermined first direction. propagates that of the direction of the output light beam is opposite.

Es sind elektro-optische Lichtmodulatoren bekannt, die einen oder mehrere transparente Kristalle enthalten, deren Brechungsindex-Ellipsoide durch ein angelegtes elektrisches Feld geändert werden können. Der erreichbare Modulationsgrad hängt von der elektrischen Feldstärke und damit von der Amplitude der Modulationsspannung, sowie von der in Wellenlängen gerechneten optischen Weglänge in den elektro-optischen Kristallen ab. Bei der Modulation tritt eine unerwünschte dielektrische Erwärmung der modulierenden Kristalle auf, die eine Funktion des anliegenden elektrischen Feldes und der Länge der Kristalle ist. There are electro-optical light modulators known that one or contain several transparent crystals whose refractive index ellipsoids pass through an applied electric field can be changed. The achievable degree of modulation depends on the electric field strength and thus on the amplitude of the modulation voltage, as well as the optical path length calculated in wavelengths in the electro-optical Crystals. An undesirable dielectric heating occurs during the modulation of modulating crystals, which is a function of the adjacent electrical Field and the length of the crystals.

Um die dielektrische Erwärmung kleinzuhalten, ist es daher wünschenswert, mit verhältnismässig kleinen elektrischen Feldstärken und einer optischen Weglänge, die im Vergleich zu den Abmessungen des Kristalles verhältnismässig groß ist, arbeiten zu können. Dies kann dadurch erreicht werden, daß man dem elektro-optischen Modulator mit Reflexion betreibt, d.h. einen Spiegel verwendet, der am einen Ende der modulierenden Kristalle angeordnet ist und das aus diesen austretende Licht wieder in diese reflektiert, so daß es die Kristalle ein zweites Mal in der entgegengesetzten Richtung durchläuft. Hierdurch wird die effektive Länge des optischen Weges ohne Vergrösserung der Länge der modulierenden Kristalle verdoppelt. Bei einer solchen Reflexionsanordl nung fällt jedoch das aus dem Modulator austretende modulierte Ausgangslichtbündel praktisch mit dem unmodulierten Eingangslichtbündel zusammen, wenn auch beide Lichtbündel sich in entgegengesetzten Richtungen ausbreiten. Man muß daher bei einem mit Reflexion arbeitenden elektro-optischen Modulator irgendwelche Maßnahmen vorsehen, um das modulierte Ausgangs lichtbündel vom unmodulierten Eingangs lichtbündel zu trennen. In order to keep the dielectric heating small, it is therefore desirable to with relatively small electric field strengths and an optical path length, which compared to relative to the dimensions of the crystal being able to work is great. This can be achieved by using the electro-optical Modulator operates with reflection, i.e. uses a mirror at one end the modulating crystals and the light emerging from them again reflected in this, so that it the crystals a second time in the opposite one Direction passes through. This will reduce the effective length of the optical path without Increasing the length of the modulating crystals doubled. With such a Reflexionsanordl voltage falls, however, the modulated emerging from the modulator Output light bundle practically combined with the unmodulated input light bundle, even if both light beams spread in opposite directions. Man must therefore have any in an electro-optical modulator operating with reflection Take measures to reduce the modulated output light beam from the unmodulated input to separate light bundles.

Bei solchen elektro-opti3chen-Lichtmodulatoren ist es ausserdem unabhängig davon, ob sie mit Reflexion betrieben werden oder nicht, erforderlich, daß das unmodulierte Eingangslichtbündel in einer bestimmten Richtung bezüglich der kristallographischen Achsen der modulierenden Kristalle im Modulator linear polarisiert ist und daß das aus dem Modulator austretende modulierte Ausgangslichtbündel, das entsprechend dem dem Modulator zugeführten Modulationssignal elliptisch polarisiert ist, mittels eines Analysators in ein intensitätsmoduliertes Lichtbündel umgewandelt wird. Bei einem mit Reflexion arbeitenden Lichtmodulator ist es ziemlich schwierig, das Eingangs lichtbündel richtig zu polarisieren sowie eine einwandfreie Analyse des elliptisch polarisierten, modulierten Ausgangslichtbündels zu erreichen und gleichzeitig das Eingangs lichtbündel vom Ausgangs lichtbündel zu trennen. Auch wenn man von einem bereits richtig polarisierten Eingangslichtbündel ausgeht, benötigt man eine Anzahl getrennter, verhältnismässig komplizierter Einrichtungen zur Trennung des Eingangslichtbündels vom Ausgangslichtbündel und zur Analyse des elliptisch polarisierten Ausgangslichtbündels, um dieses in ein intensitätsmoduliertes Bündel zu verwandeln. In the case of such electro-optical light modulators, it is also independent of whether they are operated with reflection or not, require that the unmodulated Input light bundle in a certain direction with respect to the crystallographic Axis of the modulating crystals in the modulator is linearly polarized and that the modulated output light bundle emerging from the modulator, corresponding to the the modulation signal supplied to the modulator is elliptically polarized, by means of an analyzer is converted into an intensity-modulated light beam. at a light modulator working with reflection it is quite difficult to get the input to polarize light bundles correctly as well as a perfect analysis of the elliptical polarized, modulated output light beam and at the same time that Separate the input light bundle from the output light bundle. Even if you are from one If the input light bundle is already correctly polarized, a number is required separate, relatively complicated devices for separating the input light beam from the output light beam and for analysis of the elliptically polarized Output light beam in order to transform this into an intensity-modulated beam.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und eine einzige Einrichtung anzugeben, die in Zusammenarbeit mit einer elektro-optischen Modulationsanordnung, die mit Reflexion arbeitet, gleichzeitig das Eingangslichtbündel für die mit Reflexion arbeitende elektro-optiw suche Modulationsanordnung richtig polarisiert, die zusammenfallenden, sich in entgegengesetzten Richtungen ausbreitenden Eingangs-und Ausgangslichtbündel der Modulationsanordnung räumlich trennt und das elliptisch polarisierte, modulierte Ausgangslichtbündel von der Reflex-Nodulatoranordnung in ein intensitätsmoduliertes Ausgangslichtbündel verwandelt. The present invention is based on these disadvantages to eliminate and to specify a single body working with an electro-optical modulation arrangement that works with reflection, at the same time the input light bundle for the electro-optical search modulation arrangement that works with reflection properly polarized, the coincident, going in opposite directions propagating input and output light bundles of the modulation arrangement spatially and separates the elliptically polarized, modulated output light bundle from the reflex nodulator arrangement transformed into an intensity-modulated output light beam.

Diese Aufgabe wird gemdss der Erfindung bei einem elektro-optischen Lichtmodulator der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Modulationsanordnung eine optische Einrichtung zugeordnet ist, die sowohl das unmodulierte Eingangslichtbündel aus einem in einer zweiten vorgegebenen Richtung einfallenden Lichtbündel als auch ein lineares polarisiertes intensittsmoduliertes Ausgangssignallichtbündel, dessen Polarisationsrichtung auf der Polarisationsrichtung des Eingangslichtbündels senkrecht steht und das sich in einer Richtung ausbreitet, die einen von Null verschiedenen Winkel mit der zweiten Richtung bildet, aus dem elliptisch polarisierten, modulierten Ausgangslichtbündel erzeugt. This object is achieved according to the invention in an electro-optical Light modulator of the type mentioned above achieved in that the modulation arrangement an optical device is assigned to both the unmodulated input light bundle from a light bundle incident in a second predetermined direction as well as a linear polarized intensity-modulated output signal light bundle whose Direction of polarization perpendicular to the direction of polarization of the input light beam and that spreads in a direction other than zero Forms angle with the second direction, from the elliptically polarized, modulated Output light beam generated.

Vorzugsweise besteht die einzige optische Einrichtung, die die oben erwähnten Funktionen alle ausübt, aus einem geeignet orientierten, abgewandelten Glan-Foucault-Prisia. Preferably the only optical device consists of the above functions mentioned, exercising all, from a suitably oriented, modified Glan-Foucault-Prisia.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten, bevorzugten Ausführungsbespieles der Erfindung mit einem abgewandelten Glan-Foucault-Prisma, das mit einem elektro-optischen Teilbündel-Reflex-Modulator zusammenarbeitet; Fig. 2 eine Stirnansicht des abgeänderten Glan-Foucault-Prisma, aus der dessen Orientierung bezüglich der Kristalle der Modulator-Anordnung ersichtlich ist; Fig. 3 eine genauere Darstellung des abgeänderten Glan-Foucault-Prismas sowie dessen Orientierung bezüglich der verschieb denen Lichtbündel, die dieses Prisma durchlaufen, und Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, das eine Abwandlung des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispieles darsteilt. The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, show it: Fig. 1 is a schematic representation of a first, preferred Exemplary embodiment of the invention with a modified Glan-Foucault prism, which cooperates with an electro-optical sub-beam reflex modulator; Fig. Figure 2 is an end view of the modified Glan-Foucault prism showing its orientation can be seen with respect to the crystals of the modulator arrangement; Fig. 3 is a more detailed one Representation of the modified Glan-Foucault prism and its orientation in relation to the shift those light bundles that pass through this prism, and Fig. 4 a second Embodiment of the invention which is a modification of that shown in FIG Exemplary embodiment represents.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung bilden ein Calcit-Polarisations-BUndelteiler 10 elektro-optische Modulations kristalle 12 und -14, eine Bündeljustierungsoptik 16 und ein Spiegel 18 einen Reflektions-TeilbUndel-Lichtmodulator.Als Lichtquelle für den Modulator dient ein Laser 22. Zwischen diesem Laser 22 und dem elektro-optischen Modulator ist ein abgewandeltes Glanz Foucault-Prisma 20 mit der dargestellten Orientierung angeordnet. In the arrangement shown in FIG. 1, a calcite polarization bundle splitter is formed 10 electro-optical modulation crystals 12 and -14, a bundle adjustment optics 16 and a mirror 18 a reflection partial bundle light modulator. As a light source a laser 22 is used for the modulator. Between this laser 22 and the electro-optical one The modulator is a modified Glanz Foucault prism 20 with the orientation shown arranged.

Wie die Stirnansicht in Fig. 2 deutlicher zeigt, ist das Glan-Foucault-Prisma 20 bezüglich der Winkellage des Bündelteilers 10 und der modulierenden elektro-optischen Kristalle 12 und 14 des elektro-optischen Modulators um 450 um seine-horizontale Achse gedreht.As the front view in Fig. 2 shows more clearly, is the Glan-Foucault prism 20 with respect to the angular position of the beam splitter 10 and the modulating electro-optical Crystals 12 and 14 of the electro-optic modulator at 450 µm from its -horizontal Axis rotated.

Wie anhand von Fig, 3 noch genauer erläutert werden wird, durchsetzt das Eingangs lichtbündel 24 vom Laser 22 das abgewandelte Glan-Foucault-Prisma 20 auf seinem Weg zum Calcit-Polarisations-Bündelteiler 10 ohne Richtungsänderung. Durch den Bündelteiler wo wird das EingangslichtbAndel in zwei Teilbündel aufgeteilt, von denen das eine den modulierenden elektro-optischen Kristall 12 und das andere den modulierenden elektro-optischen Kristall 14 durchläuft. As will be explained in greater detail with reference to FIG. 3, enforced the input light bundle 24 from the laser 22 the modified Glan-Foucault prism 20 on its way to the calcite polarization beam splitter 10 without changing direction. The bundle splitter where the entrance light bundle is divided into two partial bundles divided up, one of which has the modulating electro-optic crystal 12 and the other the modulating electro-optic crystal 14 passes through.

An die modulierenden Kristalle 12 und 14 wird jeweils ein elektrisches Feld angelegt, dessen Richtung senkrecht auf der Ebene steht, die die Ausbreitungsrichtung des den Kristall durchlaufenden Lichtbündels und die Polarisationsrichtung des elektrischen Vektors dieses Bündels enthält. Die Polaritäten der an die modulierenden Kristalle angelegten Signale sind in bezug aufeinander so gewählt, daß der Brechungsindex des einen Kristalles für das durchlaufende Licht vergrössert und gleichzeitig der Brechungsindex des anderen Kristalles für das durchlaufende Licht verkleinert wird. The modulating crystals 12 and 14 are each connected to an electrical Field applied, the direction of which is perpendicular to the plane that is the direction of propagation of the light beam passing through the crystal and the direction of polarization of the electrical one Contains vector of this bundle. The polarities of the modulating crystals applied signals are chosen with respect to one another so that the refractive index of the one crystal for the passing light enlarged and at the same time the The refractive index of the other crystal for the light passing through is reduced.

Das an der rechten Seite der Kristalle 12 und 14 austretende Licht durchsetzt die Bündeljustierungsoptik 16, wird vom Spiegel 18 reflektiert, durchläuft wieder die Bündeljustierungsoptik 16 und läuft dann durch die modulierenden Kristalle 12 und 14 in einer der ursprünglichen Richtung entgegengesetzten Richtung wieder zurück. The light emerging on the right side of crystals 12 and 14 passes through the bundle adjustment optics 16, is reflected by the mirror 18, passes through again the bundle adjustment optics 16 and then passes through the modulating crystals 12 and 14 again in a direction opposite to the original direction return.

Die beiden Teilbündel werden nach ihrem Austreten aus dem linken Ende der Kristalle 12 und 14 durch den Polarisations-Bündelteiler 10 zu einem elliptisch polarisierten modulierten Bündel vereinigt und treffen dann auf die rechte Endfläche des abgewandelten Glan-Foucault-Prismas 20 auf. Wie weiter unten noch genauer erläutert werden wird, entsteht dabei ein intensitätsmoduliertes Ausgangslichtbündel 26, das in der durch den gestrichelten Pfeil dargestellten Richtung austritt. The two sub-bundles become after exiting the left one End of the crystals 12 and 14 through the polarization beam splitter 10 to an elliptical shape polarized modulated bundle and then hit the right end face of the modified Glan-Foucault prism 20. As explained in more detail below becomes, an intensity-modulated output light bundle 26 is created, which exits in the direction shown by the dashed arrow.

Die Bündeljustierungsoptik 16 dient dazu, die Ruhearbeitspunkt intensität des Ausgangsbündels beim Fehlen modulierender Signale an den Kristallen 12 und 14 einzustellen. The bundle adjustment optics 16 is used to adjust the rest work point intensity of the output beam in the absence of modulating signals on crystals 12 and 14 to adjust.

Das abgewandelte Glan-Foucault-Prisma 20 ist in Fig.3 in einer Lage dargestellt, die bezüglich der Darstellungen in Fig. 1 und 2 jeweils um 450 gedreht ist, so daß die Seite des abgewandelten Glan-Foucault-Prismas 20 in Fig. 3 in der Zeichenebene liegt. In Fig. 3 ist die Polarisätionskomponente einer Lichtwelle in der .Vertikalrichtung als kurzer senkrechter Strich und die Polarisationskomponente einer Lichtwelle in einer Richtung senkrecht zur Papierebene als Punkt dargestellt. Jede spezielle Lichtschwingung kann eine oder beide Polarisationskomponenten enthalten. The modified Glan-Foucault prism 20 is in one position in FIG shown, each rotated by 450 with respect to the representations in FIGS is, so that the side of the modified Glan-Foucault prism 20 in Fig. 3 in the Drawing plane lies. In Fig. 3, the polarization component of a light wave is in the vertical direction as a short vertical line and the polarization component a light wave in a direction perpendicular to the plane of the paper as a point. Each particular light oscillation can contain one or both polarization components.

Das abgewandelte Glan-Foucault-Prisma 20 enthält, wie dargestellt, zwei getrennte Teilprismen 30 und 32, die aus einem doppelt brechenden Material , wie Calcit, bestehen und in einer bestimmten Lage in bezug aufeinander mit einem dazwischen liegenden Luftspalt 34 durch Elemente 36 und 38 gehalten werden, die mit den Teilprismen 30 und 32 verkittet oder auf andere Weise verbunden sind. Die optische Achse beider Teilprismen 30 und 32 des abgewandelten Glan-Foucault-Calcit-Prismas 20 verläuft in vertikaler Richtung, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Ausserdem verlaufen die rechte und die linke Seitenfläche des Prismas 20 senkrecht. Eine gerade M-N, die senkrecht auf den den Luftspalt 34 begrenzenden Rändern steht, bildet mit der Horizontalen einen Winkel f1 bildet und die obere sowie die untere Seite des Prismas 20 bildenden selben Winkel i mit den Rändern des Luftspalts 34. The modified Glan-Foucault prism 20 contains, as shown, two separate partial prisms 30 and 32, which are made of a double refractive material , like calcite, exist and in a certain position with respect to each other with a intermediate air gap 34 are held by elements 36 and 38, the with the partial prisms 30 and 32 cemented or otherwise connected. the optical axis of both partial prisms 30 and 32 of the modified Glan-Foucault-calcite prism 20 runs in the vertical direction, as shown in FIG. 3. Besides that the right and left side surfaces of the prism 20 extend perpendicularly. A straight M-N, which is perpendicular to the edges delimiting the air gap 34, forms with the horizontal forms an angle f1 and the upper and lower sides of the Prism 20 forming the same angle i with the edges of the air gap 34.

Das durch die linke Seitenfläche des Prismas 20 eintretende Eingangslichtbündel 24 vom Laser 22 enthält, wie in Fig. 3 dargestellt ist, eine Komponente E1 die parallel zur vertikal verlaufenden optischen Achse-polarlsiert ist und eine Komponente 01 , die senkrecht zur vertikalen optischen Achse polarisiert ist. Das von einem Laser emittierte Licht ist gewöhnlich linear polarisiert. Bei idealer Orientierung des Lasers bezüglich des abgewandelten Glan-Foucault-Prismas 20 könnte also das ganze Licht vom Laser parallel zur vertikal verlaufenden optischen Achse des Prismas 20 polarisiert sein, so daß dann die senkrecht auf der optischen Achse stehende Komponente fehlen würde. In der Praxis lässt sich jedoch auch bei sorgfältiger Orientierung kaum vermeiden, daß wenigstens ein kleiner Prozentsatz des Laser lichtes senkrecht zur optischen Achse polarisiert ist. The input light beam entering through the left side surface of the prism 20 24 from the laser 22 contains, as shown in FIG. 3, a component E1 which is parallel is polarized to the vertical optical axis and a component 01 polarized perpendicular to the vertical optical axis. That from a laser emitted light is usually linearly polarized. With the ideal orientation of the Lasers with regard to the modified Glan-Foucault prism 20 could do the whole thing Light from the laser parallel to the vertical optical axis of the prism 20 be polarized so that then the perpendicular to the optical axis standing component would be missing. In practice, however, it can also be used more carefully Orientation hardly avoid that at least a small percentage of the laser light is polarized perpendicular to the optical axis.

Der Winkel Sl ist so gewählt, daß er für das in der Richtung polarisierte Lichtbündel im Kristall grösser als der kritische Winkel (totaler Reflexionswinkel) und für das in der E1-Richtung polarisierte Bündel im Prisma 32 kleiner als der kritische Winkel ist. Wenn das Eingangslichtbündel vom Laser also die Grenzfläche zwischen dem Teilprisma 32 und dem Luftzwischenraum 34 erreicht, wird das in der O1-Richtung polarisierte Licht totalreflektiert, es tritt dann aus der unteren Seite des Bündels senkrecht zu dieser aus. Wenn der Winkel f s gleich dem Brewster-Winkel wäre, würde die ganze in der E1-Richtung polarisierte komponente des Eingangslichtbündels vom Laser durch den Luftzwischenraum 34 in das Teilprisma 30 gelangen. SI kann jedoch nicht gleich dem Brewster-Winkel gemacht werden, da dieser für die O1-Polarisationskomponente kleiner als der kritische Winkel ist. Daher tritt zwar der grösste Teil TE1 der Polarisationskomponente E1 durch den Luft zwischenraum 34 in das Teilprisma 30 ein und aus dessen rechter Seitenfläche senkrecht aus, ein kleiner Teil RE1 (mindestens 2S) der Polarisationskomponente E1 des Eingangslichtes vom Laser wird jedoch von der Grenzfläche zwischen dem Teilprisma 32 und dem Luftspalt 34 reflektiert. Diese reflektierte Polarisationskomponente RE1 wird, wie dargestellt, an der Unterseite des Teilprismas 32 gebrochen. The angle S1 is chosen so that it is polarized in the direction Light bundle in the crystal larger than the critical angle (total angle of reflection) and for the bundle polarized in the E1 direction in the prism 32 smaller than that critical angle is. So when the input light beam from the laser crosses the interface Reached between the partial prism 32 and the air gap 34, this is in the O1-direction polarized light totally reflected, it then emerges from the lower side of the bundle perpendicular to this. When the angle f s equals Brewster's angle the entire component of the input light bundle polarized in the E1 direction would be get from the laser through the air gap 34 into the partial prism 30. However, SI can cannot be made equal to Brewster's angle, since this is for the O1 polarization component is smaller than the critical angle. Therefore, although most of the TE1 occurs Polarization component E1 through the air gap 34 into the partial prism 30 and from its right side face vertically, a small part RE1 (at least 2S) the polarization component E1 of the input light from the laser is, however, from the interface between the partial prism 32 and the air gap 34 is reflected. These reflected polarization component RE1 is, as shown, at the bottom of partial prism 32 broken.

Das in dem Bündelteiler 10 (Figur 1) des elektro-optischen Modulators eintretende Lichtbündel besteht also ausschließlich aus der Komponente TE1, die aus der rechten Seitenfläche des Glan-Foucault-Prismas 20 austritt. Das Eingangslichtbündel vom Laser wird also durch das Glan-Foucault-Prisma 20 in einer gewünschten Richtung linear polarisiert und eine etwa vorhandene unerwünschte Polarisationskomponente Ol im Eingangslichtbündel wird beseitigt. That in the beam splitter 10 (Figure 1) of the electro-optical modulator incoming light bundle consists exclusively of the component TE1, which emerges from the right side surface of the Glan-Foucault prism 20. The entrance light beam from the laser is thus through the Glan-Foucault prism 20 in a desired Direction linearly polarized and any unwanted polarization component present Oil in the entrance light beam is eliminated.

Bei der Beschreibung der Fig. 1 und 2 war erwähnt worden, daß das abgewandelte Glan-Foucault-Prisma 20 um 450 bezüglich des Bündelteilers 10 gedreht ist. Die'Polarisationsrichtung des Bündels TE1 , das aus dem Prisma 20 austritt und durch die linke Seitenfläche des Bündelteilers 10 eintritt, ist also zwar paralle zur optischen Achse des Prismas 20, sie bildet doch einen Winkel von 450 bezüglich der optischen Achse desCalcit-Polarisations-Bündelteilers 10. Dies ist notwendig , um eine gleichmässige Aufteilung des Einganglichtbündels auf die beiden elektro-optisch modulierenden Kristalle 12 und 14 zu gewährleisten. In the description of FIGS. 1 and 2 it was mentioned that the modified Glan-Foucault prism 20 rotated by 450 with respect to the beam splitter 10 is. The direction of polarization of the beam TE1 emerging from the prism 20 and enters through the left side surface of the bundle splitter 10, is thus parallel to the optical axis of the prism 20, but it forms an angle of 450 with respect to the optical axis of the calcite polarization beam splitter 10. This is necessary to evenly distribute the entrance light beam between the two electro-optically modulating crystals 12 and 14 to ensure.

Das reflektierte, modulierte Licht, das aus der linken Seitenfläche des Bündelteilers 10 austritt, wird normalerweise elliptisch polarisiert sein und Polarisationskomponenten -E2 sowie 02 enthalten. Die relative Intensität der beiden Polarisation -komponenten hängt von der Jeweiligen Amplitude des an den module renden Kristallen des Modulators liegendem Modulationssignal ab. The reflected, modulated light emanating from the left side surface of the beam splitter 10 exits will normally be elliptically polarized and Polarization components -E2 and 02 included. The relative intensity of the two Polarization -components depends on the respective amplitude of the ends of the modules Crystals of the modulator lying modulation signal.

l Wie Fig. 3 zeigt, durchsetzt das reflektierte modulierte te Lichtbündel 24' vom Bündelteiler 10, das aus den Polarisations: komponenten E2 und b2 besteht, in horizontaler Richtung durch das Teilprisma 30 zu der an den Luftspalt 34 angrenzenden Oberfläche des Teilprismas 30. Die Polarisationskomponente O2 des reflektierten modulierten Bündels 24' wird ähnlich wie beim Eingangslichtbündel 24 totalreflektiert und tritt dann als das gewünschte modulierte Ausgangslichtbündel 26 senkrecht aus der Oberseite des Prismas 20 aus. Ausserdem wird die Polarisationskomponente E2 des reflektierten Bündel 24' in einem durchgelassenen Teil TE2 der aus der linken Fläche des Prismas austritt,. As shown in FIG. 3, the reflected modulated light beam passes through 24 'from the beam splitter 10, which consists of the polarization components E2 and b2, in the horizontal direction through the partial prism 30 to the adjacent to the air gap 34 Surface of the partial prism 30. The polarization component O2 of the reflected modulated beam 24 'is totally reflected similarly to the input light beam 24 and then emerges perpendicularly as the desired modulated output light bundle 26 the top of the prism 20 from. In addition, the polarization component E2 of the reflected beam 24 'in a transmitted part TE2 of the left Surface of the prism emerges.

und einen reflektierten Teil RE2 , der aus der oberen Seite des Prismas austritt, dort jedoch , wie dargestellt, gebrochen wird, aufgeteilt.and a reflected part RE2 emerging from the upper side of the Prism exits, but there, as shown, is broken, divided.

Wegen der Orientierung der optischen Achse des Prismas 20 und des Winkels der Austrittsfläche bilden die Achsen des gewünschten modulierten Ausgangslichtbündels 26 und des ungewünschten reflektierten Teiles RE2 einen Winkel miteinander, so daß das unerwünschte reflektierte Bündel gleich beseitigt werden kann Dies kann durch eine Abschirmung 40 geschehen, die im Weg des Bündels RE2 angeordnet ist. Because of the orientation of the optical axis of the prism 20 and the The angles of the exit surface form the axes of the desired modulated output light beam 26 and the undesired reflected part RE2 make an angle with each other so that the unwanted reflected bundle can be eliminated right away. This can be done by a shield 40 is done, which is arranged in the path of the bundle RE2.

Es ist selbstverständlich wünschenswert, die Intensität der beiden reflektierten Bündelteile RE1 und RE2 möglichst klein zu halten, indem man den Winkel b1 soweit wie es unter der Einschränkung , daß er mindestens so gross wie der kritische Winkel für die Polarisationskomponente 0, jedoch kleiner als der kritische Winkel für die Polarisationskomponente E sein muß, an den Brewster-Winkel annähert. Beispielsweise ist bei einer Wellenlänge der von einem Argon-Laser emittierten Strahlung der Brewster-Winkel 33,850 und der kritische Winkel für die Polarisationskomponente 0 des Lichtbündels im abgewandelten Glan-Foucault-Prisma ist 36,800. Für diesen speziellen Fall wurde der Winkel bI gleich 36,850 gemacht, also 30 grösser als der Brewster-Winkel und nur 0,050 grösser als der kritische Winkel für die Polarisationskomponente 0. Der Grund dafür, daß zu um 0,050 grösser als der kritische Winkel gemacht wurde, besteht darin, daß eine gewisse Toleranz für das durchlauf ende Licht , das nicht ideal senkrecht zur optischen Achse des Kristalles verläuft, vorgesehen werden muss. It is of course desirable to have the intensity of the two to keep reflected bundle parts RE1 and RE2 as small as possible by reducing the angle b1 as far as it is with the restriction that it is at least as large as the critical Angle for the polarization component 0, but smaller than the critical angle for the polarization component E must be approximates to the Brewster angle. For example is the Brewster angle at a wavelength of the radiation emitted by an argon laser 33.850 and the critical angle for the polarization component 0 of the light beam in the modified Glan-Foucault prism is 36.800. For this particular case it was made the angle bI equal to 36.850, i.e. 30 larger than the Brewster angle and only 0.050 larger than the critical angle for the polarization component 0. The The reason why it was made 0.050 larger than the critical angle is In that there is a certain tolerance for the light passing through, which is not ideal runs perpendicular to the optical axis of the crystal, must be provided.

Das Prisma 20 bewirkt also im Effekt eine räumliche Trennung des das modulierte Ausgangssignal darstellenden Lichtbündels 26 vom Laser-Eingangslichtbündel 24. Ausserdem wirkt das Prisma als Polarisations-Analysator, der das elliptisch polarisierte modulierte Ausgangs lichtbündel vom Strahlteiler 10 in das intensitätsmodulierte Ausgangssignal-Lichtbündel 26 verwandelt. The prism 20 thus effects a spatial separation of the the light beam 26 representing the modulated output signal from the laser input light beam 24. In addition, the prism acts as a polarization analyzer, which makes the elliptical polarized modulated output light bundle from beam splitter 10 in the Intensity-modulated output signal light bundle 26 transformed.

Das Prisma 20 arbeitet bezüglich der es durchsetzenden Lichtbündel vollstäridig reziprok. Das Eingangslichtbündel 24 vom Laser und das modulierte Ausgangslichtbündel 26 können daher bezüglich des Prismas20 miteinander vertauscht werden, wie Figur 4 zeigt, wo ein Eingangslichtbündel 24a von einem Laser 22a auf die obere Seite des Prismas 20 fällt und das das Ausgangssignal darstellende modulierte Ausgangs lichtbündel 26a aus der linken Fläche des Prismas 20 austritt. In diesem Falle ist der Laser 22a jedoch so orientiert, daß die Polarisationsrichtung der von ihm emittierten Strahlung möglichst genau mit der O-Richtung zusammenfällt, da das Eingangslichtbündel 24 nicht senkrecht zur optischen Achse des Prismas 20 verläuft, wie es bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung der Fall war. Das modulierte Ausgangslichtbündel 26a in der TE2-Richtung polarisiert. The prism 20 operates with respect to the light bundles passing through it full strength reciprocal. The input light beam 24 from the laser and the modulated output light beam 26 can therefore be interchanged with one another with regard to the prism 20, as shown in FIG 4 shows where an input light beam 24a from a laser 22a hits the upper side of the prism 20 falls and the modulated output representing the output signal light bundle 26a emerges from the left surface of the prism 20. In this case it is however, the laser 22a is oriented so that the polarization direction of the emitted by it Radiation coincides as exactly as possible with the O-direction, since the input light bundle 24 does not run perpendicular to the optical axis of the prism 20, as is the case with the FIG Fig. 1 shown arrangement was the case. The modulated output light beam 26a polarized in the TE2 direction.

Claims

With reflective electro-optical crystal light modulator with a modulation arrangement for generating an elliptically polarized output light beam from a linearly polarized, unmodulated input light bundle that turns into propagates in a predetermined direction, which is the direction of the output light beam the opposite is that of the modulation arrangement (10 to 18 an optical device (20) is assigned to both the unmodulated Input light bundle for the modulation arrangement from one predetermined in a second Direction of incident light bundle (24,24a) as well as a linearly polarized, intensity-modulated Output signal light bundle (26,26a), the direction of polarization of which is on the direction of polarization of the input light beam is perpendicular and propagates in a direction which forms a non-zero angle with the second direction from which elliptically polarized, modulated output light beam generated.

2.) Light modulator according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e I n e t that the first direction is the same as the second direction.

3.). Light modulator according to claim 1, d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the direction of propagation of the intensity-modulated light beam (26,26a) is opposite to the first direction.

4.) Light modulator according to claim 1, 2 or 3, g e -k e n n z e i c h n e t d u r c h a laser light source to generate the in the second Direction of the spreading light beam (24,24a), which is at least approximately parallel to the direction of polarization of the unmodulated input light beam is linearly polarized.

5.) Light modulator according to claim 1, 2 or 3, d a -d ü r c h g e it is not stated that the optical device is a modified Glan-Foucault prism is whose optical axis is perpendicular to the first direction.

6.) Light modulator according to claim 5, d a d u r c h g et k e n n z e i c h n e t that the prism (20) has two parts (30,32) made of a birefringent one Contains material, which are separated by a gap (34), which with the optical Axis forms an angle (b1), which is between the critical angle for the ordinary Ray of the light bundle incident from the first direction and the critical ones Angle for the extraordinary ray of the incident in the first direction Light beam (24) and at the same time as close as possible to Brewster's angle.

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