DE2152631C3 - Brewsterscheibe zur Auskopplung einer Komponente mit bestimmter Polarisationsrichtung eines bezüglich seiner Polarisation modulierten Lichtstrahls Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brewsterscheibe zur Auskopplung einer Komponente mit bestimmter Polarisationsrichtung eines bezüglich seiner Polarisation modulierten Lichtstrahls.

Für die Amplituden- bzw. Pulsmodulation von Laserlicht verwendet man vorteilhaft Einkristalle, die den linearen elektrooptischen Effekt (Pockelseffekt) aufweisen.

Das Anlegen der Modulationsspannung bewirkt im Kristall eine elektrisch induzierte Doppelbrechung, und der vorher linear polarisierte Laserstrahl, der in entsprechende Kristallrichtungen einfällt, tritt als elliptisch polarisiertes Licht aus dem Kristall heraus. Der Kristall kann entweder innerhalb oder außerhalb des Laserresonators angebracht werden. Zur Erhöhung des Modulationseffektes wird mit Hilfe einer entsprechenden Anordnung der modulierte Teil des Laserstrahls erst nach Hin- und Rücklauf durch den Modulator ausgekoppelt.

Zur Auskopplung des modulierten Anteils der Lichtenergie aus dem System Laser-Modulator, d. h. dem Anteil der elliptisch polarisierten Lichtwelle, der senkrecht zur ursprünglichen Polarisationsrichtung des Lasers schwingt, verwendet man vorteilhaft eine Brewsterplatte. Die Brewsterplatte wird unter dem sogenannten Brewsterwinkel φ B = arc tg η (η Brechungsindex des Plattenmaterials) in dem Strahlengang angebracht, und zwar so, daß die Einfallsebene mit der Polarisationsrichtung des Lasers parallel steht. Während der Anteil der Lichtwelle vom Modulator, der parallel zu der Einfallsebene schwingt, ungeschwächt .jie Brewsterplatte durchtritt, wird der dazu senkrecht polarisierte Anteil an der Platte, je nach Brechzahl des Plattenmaterials, verschieden stark reflektiert und verläßt das System Laser-Modulator als eine Lichtwelle mit 100%> Modulationstiefe.

Der Nachteil dieser Anordnung ist darin zu sehen, daß der senkrecht zur Einfallsebene polarisierte Anteil, der in die Platte hineintritt, zwischen den Grenzflächen der Platte hin und her reflektiert wird, wobei jedesmal ein Teil des Strahles die Platte verläßt, was zur Ausbildung eines mit dem modulierten Hauptstrahl parallelen Strahlenbündels führt. Diese Nebenstrahlen, die nicht mit dem Hauptstrahl zusammenfallen, sind bei einer weiteren Verarbeitung, z. B. Laserverstärkung des Hauptstrahles, von sehr störender Wirkung.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Brewsterscheibe der eingangs genannten Art so auszubilden, daß störende Nebenstrahlen zu dem ausgekoppelten Hauptstrahl vermieden werden. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Scheibe ein prismatischer Körper mit parallelogrammförmigem Querschnitt in der Einfallsebene des Lichts und mit zur Einfallsebene des Lichts senkrechten Kanten ist, daß die Abmessungen des Parallelogramms und der Auftreffpunkt des modulierten Lichtstrahls so gewählt sind, daß der in den Körper eindringende und dort weiterreflektierte Teil des Lichtstrahls zuerst an der gegenüberliegenden Fläche, dann an den beiden Seitenflächen reflektiert und zum Auftreffpunkt zurückgeführt wird.

In einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, daß die einander gegenüberliegenden Seiten verspiegelt sind.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausfühnngsbeispiels näher erläutert. Die Figur der Zeichnung zeigt die Draufsicht eines Ausführungsbeispiels des Erfindungsgegenstandes in schematischer Darstellung.

Die Brewsterscheibe setzt sich aus einer parallelogrammartigen Scheibe 10 zusammen, deren gegenüberliegende Winkel 2 · (90 - ψB) bzw. 2φΒ sind, wobei (j B den Brewsterwinkel des verwendeten Scheibenmaterials darstellt. Die die Ebene 13 flankierenden Seitenflächen 11, 12 sind verspiegelt. Die Abmessungen aller Seitenflächen 11 bis 14 des Parallelogramms 10 — der Stärke und der Länge nach — richten sich nach dem Durchmesser des verwendeten bzw. zur Verwendung kommenden Laserstrahls. Jedes zur Verwendung kommende optische Material besitzt einen eigenen Brewsterwinkel bei fester Wellenlänge.

Der Strahl 20, der parallel zur Einfallsebene polarisiert ist und unter dem Brewsterwinkel, in unserem Beispiel φΒ = 55,3°, bei η = 1,458 (Quarz bei etwa 6328 A), auf die Seite 13 der Scheibe 10 einfällt, passiert die Scheibe ohne Reflexionen und tritt durch den Modulationskristall 40 hindurch. Nach einer Reflexion an dem Spiegel 41 passiert der Strahl den Modulator 40 zum zweiten Mal und fällt als elliptisch polarisierte Lichtwelle 22 auf die Seite 14. Der Anteil der Lichtwelle 22, der parallel zur Einfallsebene schwingt, läuft wieder ohne Reflexionsverluste durch die Scheibe. Der dazu senkrecht polarisierte Anteil wird teilweise reflektiert und verläßt das System als der Hauptstrahl 23. Der in die Scheibe eindringende Teilstrahl desselben Polarisationszustandes fällt auf die Seite 13 und geht teilweise durch diese Fläche hindurch in Richtung zum Laser zurück. Der andere Teil wird reflektiert, und zwar senkrecht zu dem einfallenden Strahl 20, weil dieser Strahl 20 unter dem Brewsterwinkel auf die Seitenfläche 13 fällt. Aus dem Brewsterschen Gesetz ergibt sich zwangläufig diese Tatsache. Sodann fällt der Teilstrahl auf die verspiegelte Seitenfläche 11, wird dort wieder reflektiert und auf die Spiegelfläche der Seitenfläche 12 geworfen, von wo er auf die Fläche 14 weiterreflektiert wird und mit dem Hauptstrahl 20 wieder zusammenfällt. Ein Teil des Strahles wird an der Fläche 14 in die Scheibe 10 hineinreflektiert, wo sich der Vorgang wiederholt, bis der Strahl völlig aus dem Prisma ausgekoppelt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Brewsterscheibe zur Auskopplung einer Komponente mit bestimmter Polarisationsrichtung eines bezüglich seiner Polarisation modulierten Lichtstrahls, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (10) ein prismatischer Körper mit parallelogramm förmigem Querschnitt in der Einfallsebene des Lichts und mit zur Einfallsebene des Lichts senkrechten Kanten ist, daß die Abmessungen des Parallelogramms und der Auftreffpunkt des modulierten Lichtstrahls so gewählt sind, daß der in den Körper eindringende und dort weiterreflektierte Teil des Lichtstrahls zuerst an der gegenüberliegenden Fläche (13), dann an den beiden Seitenflächen (11, 12) reflektiert und zum Auftreffpunkt zurückgeführt wird.

2. Brewsterscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen (11, 12) verspiegelt sind.