DE1954696B2

DE1954696B2 - Vorrichtung zur Umwandlung zirkulär polarisierter Strahlung in linear polarisierte Strahlung mit sich drehender Polarisationsebene

Info

Publication number: DE1954696B2
Application number: DE1954696A
Authority: DE
Inventors: Theodorus Hendrikus Eindhoven Peek (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1968-11-08
Filing date: 1969-10-30
Publication date: 1979-12-20
Also published as: FR2022875B2; NL6815909A; CA948750A; US3609007A; SE358972B; DE1954696A1; DE1954696C3; BE741378A; GB1289154A; FR2022875A2

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Umwandlung zirkulär oder nahezu zirkulär polarisierter Strahlung in linear oder nahezu linear polarisierte Strahlung mit einer Polarisationsebene, die sich mit einer konstanten oder nahezu konstanten Winkelgeschwindigkeit dreht, in welcher das Licht in Reihe 2/1 — 1 elektrooptische Kristalleinheiten, an die elektrische Spannungen anlegbar sind, durchläuft, wobei /i>2 und eine ganze Zahl ist, nach Patent 1797378.

Eine derartige Vorrichtung wurde in dem Hauptpatent beschrieben. Die Linearität der aus der Reihenschaltung austretenden linear polarisierten Strahlung wird verbessert und die Schwankungen der Geschwindigkeit, mit der sich die Polarisationsebene der austretenden Strahlung dreht, werden verringert, je nachdem die Anzahl elektrooptischer Kristalle zunimmt. Die Vorrichtung nach Fig. 2 des erwähnten Patentes, die eine Reihenschaltung dreier elektrooptischer Kristalle enthält, ist somit günstiger als die Vorrichtung nach Fig. 1 dieses Patentes, die zwei Kristalle enthält. Wie in dem vorerwähnten Patent angegeben, werden noch günstigere Ergebnisse erzielt, wenn die Anzahl der verwendeten Kristalle größer als 3 ist.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 2 des Hauptpatentes 1797378 werden statt zweier Kristalle drei Kristalle benötigt, so daß verhältnismäßig hohe elektrische Spannungen erforderlich sind. Über dem mittleren Kristall steht eine Spannung mit einer Amplitude, die gleich dem Zweifachen der Amplitude der Spannung an den äußeren Kristallen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der geringe elektrische Spannungen erforderlich sind und Einstellschwierigkeiten der Phasen der verschiedenen elektrischen Spannungen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß nur η elektrooptische Kristalle in der Vorrichtung angeordnet sind, daß sich dem η-ten Kristall ein Reflexions-Element anschließt, das die aus der Reihe der /i-Kristalle austretende Strahlung nach Reflexion in entgegengesetzter Richtung durch die Reihe der Kristalle zurückwirft, und daß die Amplitude der an den n-ten Kristall anlegbaren Spannung so gewählt ist, daß der entsprechende optische Weglängenunterschied erst nach dem zweimaligen Durchlaufen dieses Kristalls dem Weglängenunterschied der vollen «-ten elektrooptischen Kristaileinheit nach Patent 1797378 entspricht.

Die Erfindung wird für ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die aus der Strahlungsquelle 1 austretende natürliche Strahlung wird von der Linse 2 kollimiert und von dem Polarisator 3 in parallele linear polarisierte Strahlen umgewandelt. Der Einfachheit halber ist nur ein einziger Strahl des Strahlenbündels dargestellt. Vor dem Durchlaufen des halbdurchlässigen Spiegels 5 fällt das linear polarisierte Bündel auf die λ/4-Platte 6 auf. Die mit Pfeil 7 angedeutete Hauptrichtung der A/4-Platte schließt mit der mit dem Pfeil 4 angedeuteten Durchlaßrichtung des Polarisators 3 einen Winkel von 45 ° ein. Die aus der λ/4-Platte 6 austretende Strahlung ist also zirkulär polarisiert. Diese Strahlung durchläuft die Reihenschaltung zweier den Pockels-Effekt aufweisender elektrooptischer Kristalle 8 und 11, deren Hauptrichtungen mit den Pfeilen 9 und 12 angedeutet sind und miteinander einen Winke¹ von 45° einschließen.

An den Kristall 8 wird eine Wechselspannung K₁ = K„sin wt aus der Wechselsspannungsquelle 10 und an den Kristall 11 wird eine Wechselspannung K₂ = K₀COs wt aus der Wechselspannungsquelle 13 gelegt. Auch kannz. B. eine einzige Quelle verwendet und eine Phasenverschiebungsschaltung in der Leitung zwischen der Quelle und einem der Kristalle angeordnet werden. Die Spannungen K₁ und K₂ sind derart angelegt, daß die von der Spannung am Kristall 8 bzw. 11 erzeugte Feldstärke parallel zu der Fortpflanzungsrichtung der Strahlung im Kristall ist.

Die aus dem Kristall 11 austretende Strahlung wird an dem flachen Spiegel 14 reflektiert. Die Strahlung durchläuft dann die Kristalle 11 und 8 in entgegengesetztem Sinne und wird über den halbdurchlässigen Spiegel 5 zu dem photoelektrischen Detektorsystem 15 geführt. In der Zeichnung ist das am Spiegel 14 reflektierte Bündel wieder mit einem einzigen Strahl angegeben, der der Deutlichkeit halber gegen den auf den Spiegel 14 auffallenden Strahl verschoben ist.

Die Amplitude K₀ der an die Kristalle 8 und 11 angelegten Spannung ist derart groß, daß zirkulär polarisierte auf den Kristall 8 bzw. 11 auffallende Strahlung bei einer Spannung gleich 2 K₀ in linear polarisierte Strahlung umgewandelt werden würde.

Da die Phasenverschiebung des Lichts in einem anisotropen Element, insbesondere einem elektrooptischen Kristall, bei nochmaligem Durchlaufen desselben nach Reflexion der Strahlung linear zunimmt, kann der Kristall 8 bzw. 11 zusammen mit seiner in bezug auf den Reflektor 14 spiegelbildlichen Abbildung gleichsam als ein einziger Kristall betrachtet werden.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung weist die gleichen Eigenschaften wie die Vorrichtung nach Fig. 2 der Hauptanmeldung auf. Denn der Kristall 8 in dieser Zeichnung kann mit dem Kristall 25 nach Fig. 2 verglichen werden, während der Kristall

11 zusammen mit seinem Spiegelbild mit dem Kristall 26 und die spiegelbildliche Abbildung des Kristalls 8 mit dem Kristall 27 verglichen werden kann.

Die Amplitude der Spannung am Kristall 11 beträgt aber nur die Hälfte der Spannung am Kristall 26. Außerdem sind die Phasen der an den Kristall 8 und an dessen spiegelbildliche Abbildung angelegten Wechselspannungen automatisch einander gleich. Schwierigkeiten bei der Einstellung ergeben sich also nicht.

Bei einer Ausführungsform, bei der die Kristalle 8 und 11 aus Kaliumdideuteriumphosphat (KDDP) bestanden, war V₀ = 2 kV. Die Wellenlänge der Strahlung war λ = 6328 AE.

Es versteht sich, daß im allgemeinen eine Vorrichtung nach der Hauptanmeldung mit 2n — l Kristallen (n>2) durch eine Vorrichtung mit η Kristallen und einem sich daran anschließenden Umkehr-Element ersetzt werden kann.

Als Umkehr-Element kann außer einem flachen

Spiegel z. B. ein sogenanntes Katzenauge verwendet

ίο werden. Ein Katzenauge ist aus einer Linse und einem in der Brennebene der Linse angeordneten flachen oder hohlen Spiegel aufgebaut.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zur Umwandlung zirkulär oder nahezu zirkulär polarisierter Strahlung in linear oder nahezu linear polarisierte Strahlung mit einen Polarisationsebene, die sich mit einer konstanten oder nahezu konstanten Winkelgeschwindigkeit dreht, in welcher das Licht in Reihe 2« — 1 ulektrooptische Kristalleinheiten, an die elektrische '-o Spannungen anlegbar sind, durchläuft, wobei n>2 und eine ganze Zahl ist, nach Patent 1797378, dadurch gekennzeichnet, daß nur η elektrooptische Kristalle in der Vorrichtung angeordnet sind, daß sich dem η-ten Kristall ein Reflexions-Element anschließt, das die aus der Reihe der /ι Kristalle austretende Strahlung nach Reflexion in entgegengesetzter Richtung durch die Reihe der Kristalle zurückwirft, und daß die Amplitude der an den η-ten Kristall anlegbaren Spannung so gewählt ist, daß der entsprechende optische Weglängenunterschied erst nach dem zweimaligen Durchlaufen dieses Kristalls dem Weglängenunterschied der vollen «-ten elektrooptischen Kristalleinheit nach Patent 1797 378 entspricht.