DE2253913A1 - ACOUSTIC LIGHT DEFLECTOR - Google Patents

ACOUSTIC LIGHT DEFLECTOR

Info

Publication number
DE2253913A1
DE2253913A1 DE19722253913 DE2253913A DE2253913A1 DE 2253913 A1 DE2253913 A1 DE 2253913A1 DE 19722253913 DE19722253913 DE 19722253913 DE 2253913 A DE2253913 A DE 2253913A DE 2253913 A1 DE2253913 A1 DE 2253913A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrodes
row
medium
angle
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19722253913
Other languages
German (de)
Inventor
Gerard Argant Alphonse
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RCA Corp
Original Assignee
RCA Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RCA Corp filed Critical RCA Corp
Publication of DE2253913A1 publication Critical patent/DE2253913A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/33Acousto-optical deflection devices

Description

RCA 65 117 3.November 1972RCA 65 117 November 3, 1972

U.S.Ser.No. 196,046 74 57-72 Dr.v.B/EU.S.Ser.No. 196.046 74 57-72 Dr.v.B / E

Filed: November 5, 1971Filed: November 5, 1971

RCA CorporationRCA Corporation

New York N.Y. (V.St.A.)New York N.Y. (V.St.A.)

Akustische Lichtablenkeinrichtung Acoustic light deflector

Die vorliegende Erfindung betrifft eine akustische Einrichtung zum Ablenken eines Lichtbündels mit einem akustischoptischen Medium, das in einem vom Lichtbündel durchlaufenen Strahlengang angeordnet ist, und mit mehreren elektromechanischen Wandlern, die mit einer Oberfläche des Mediums in Berührung stehen. The present invention relates to an acoustic device for deflecting a light beam with an acousto-optical medium which is traversed by the light beam Beam path is arranged, and with a plurality of electromechanical transducers that are in contact with a surface of the medium.

Eine bekannte akustische Lichtablenkeinrichtung enthält ein akustisch-optisches Medium, wie Glas oder Bleimolybdat, das im Strahlengang eines von einem Laser erzeugten Lichtbündels angeordnet ist. Auf der einen Seite des akustischoptischen Mediums ist ein elektromechanischer Wandler angeordnet, um eine mechanische Spannungswelle zu erzeugen, die sich durch das Medium ausbreitet und in diesem eine Art i?on Beugungsgittern erzeugt. Das Lichtbündel wird durch dieses Beugungsgitter gebeugt, und der Winkel zwischen dem ungebeugten Bündel und dem gebeugten oder Ausgangs1ichtbündel hängt von der Periode der mechanischen Spannungswelle (akustischen Welle) ab, also letztlich von der Frequenz des dem elektromechanischenA known acoustic light deflection device contains an acousto-optical medium, such as glass or lead molybdate, which is arranged in the beam path of a light beam generated by a laser. On one side of the acousto-optical Medium an electromechanical transducer is arranged in order to generate a mechanical tension wave, which is propagates through the medium and creates a kind of i? on diffraction grating in this. The light beam is through this diffraction grating diffracted, and the angle between the undiffracted beam and the diffracted or output beam depends on the period of the mechanical stress wave (acoustic wave), i.e. ultimately on the frequency of the electromechanical

309819/0872309819/0872

Wandler zugeführten elektrischen Signals.Converter supplied electrical signal.

Nachteilig an den bekannten akustischen Lichtablenkeinrichtungen ist ihr sehr begrenzter Ablenkbereich. Die vom ankommenden Lichtbündel gebeugte Lichtmenge ist nämlich nur dann maximal, wenn das ankommende Lichtbündel genau im Bragg-Winkel zur Ausbreitungsrichtung der das Beugungsgitter bildenden akustischen Schwingung im akustisch-optischen Medium bildet. Wenn die Schallfrequenz erhöht wird, um den Ablenkwinkel des gebeugten Lichtes zu vergrößern, nimmt der Anteil des gebeugten Lichtes ab, da das ankommende Licht bei größeren Ablenkwinkeln unter einem anderen Winkel einfallen müßte, um der Bragg -Bedingung zu genügen. Der Winkelbereich, in den ein Lichtbündel gebeugt (abgelenkt) werden kann, ist daher bei den bekannten Einrichtungen auf einen Bereich von etwa 5 Milliradian begrenzt, wenn ein vernünftiger Beugungswirkungsgrad gewährleistet sein soll.The disadvantage of the known acoustic light deflection devices is their very limited deflection range. the The amount of light diffracted by the incoming light bundle is only maximal if the incoming light bundle is exactly at the Bragg angle for the direction of propagation of the acoustic oscillation forming the diffraction grating in the acoustic-optical medium. When the frequency of sound is increased in order to increase the deflection angle of the diffracted light, the proportion of the diffracted light increases Since the incoming light would have to be incident at a different angle at larger deflection angles, in order to meet the Bragg condition to suffice. The angular range into which a light beam can be diffracted (deflected) is therefore with the known ones Devices limited to a range of about 5 milliradians if reasonable diffraction efficiency can be assured target.

Es ist jedoch auch schon bekannt, daß der Ablenkbereich dadurch vergrößert werden kann, daß man die Ausbreitungsrichtung der Schallenergie im akustisch-optischen Medium mit der Frequenz des dem Wandler zugeführten elektrischen Stg-r nales ändert. Eine Einrichtung, bei der die Ausbreitungsrichtung der Schallwelle so geändert wird, daß sie für die verschiedenen Ablenkrichtungen jeweils der Bragg-Bedingung genügt, ist aus der US-PS 3 502 879 bekannt. Diese Ablenkeinrichtung enthält mehrere Wandler, die in einer Reihe angeordnet sind und mit einer Oberfläche des akustisch^optischen Mediums in Berührung stehen. Bei Änderungen der Signalfrequenz kann die Ausbreitungsrichtung der akustischen Schwingungen durch Änderung der Phasenbeziehungen der den verschiedenen Wandlern zugeführten elektrischen Signale um einen vorgegebenen Betrag geändert werden.However, it is already known that the deflection range can be increased by changing the direction of propagation of the sound energy in the acousto-optical medium with the frequency of the electrical signal supplied to the transducer. A device in which the direction of propagation of the sound wave is changed so that it satisfies the Bragg condition for the various deflection directions is known from US Pat. No. 3,502,879. This deflection device contains several transducers which are arranged in a row and are in contact with a surface of the acoustic-optical medium. When the signal frequency changes, the direction of propagation of the acoustic oscillations can be changed by a predetermined amount by changing the phase relationships of the electrical signals fed to the various transducers.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu-3098 19/0872The object of the present invention is to-3098 19/0872

grunde, akustische Lichtablenkeinrichtungen der oben angegebenen Art hinsichtlich des erzielbaren Ablenkbereiches weiter zu verbessern.basic, acoustic light deflection devices of the type specified above with regard to the achievable deflection range to improve.

Diese Aufgabe wird durch eine akustische Einrichtung der eingangs genannten Art gelöst/ die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Wandler entsprechende leitende Dünnschichtelektroden, die in einer ersten Reihe angeordnet sind und mit einer Oberfläche des Mediums in innigem" Kontakt stehen, ferner ein piezoelektrisches Kristallplättchen, dessen eine Seite mit den Dünnschichtelektroden verbunden ist, und weiterhin eine zweite Reihe von Elektroden, die mit einer der genannten Seite entgegengesetzten Seite des Kristallplättchens verbunden sind, enthalten und daß die Elektroden der ersten Reihe bezüglich der der zweiten Reihe gestaffelt und sie überlappend angeordnet sind. ·This task is performed by an acoustic device of the aforementioned type solved / characterized is that the transducers have corresponding conductive thin-film electrodes, which are arranged in a first row and with a Surface of the medium are in "intimate" contact, furthermore a piezoelectric crystal plate, one side of which is connected to the thin-film electrodes, and further a second Series of electrodes connected to a side of the crystal plate opposite to the said side, and that the electrodes of the first row are staggered with respect to those of the second row and are arranged in an overlapping manner are. ·

Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und im folgenden erläutert. Further developments and refinements of the invention are characterized in the subclaims and explained below.

Der Erfindungsgedanke und seine Ausgestaltungen und Weiterbildungen werden nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigen:The concept of the invention and its refinements and developments will now be explained using exemplary embodiments explained in more detail with reference to the drawing; show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer akustischen Lichtablenkeinrichtung mit gegenüber entsprechenden bekannten Einrichtungen vergrößertem Ablenkbereich, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;Fig. 1 is a schematic representation of an acoustic Light deflection device with an enlarged deflection area compared to corresponding known devices, according to a Embodiment of the invention;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teiles de.s Wandlers der Einrichtung gemäß Fig. 1 und2 shows an enlarged sectional view of part of the transducer of the device according to FIGS

Fig. 3 und 4 Diagramme, auf die zur Erläuterung der Arbeitsweise der Einrichtung gemäß Fig. 1 Bezug genommen werden wird.3 and 4 are diagrams to which reference is made to explain the mode of operation of the device according to FIG will be.

309819/0872309819/0872

Die in Fig. 1 als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellte Einrichtung enthält ein akustisch-optisches Medium 10, das aus Hasser, Glas, Quarz oder irgend einem anderen geeigneten photoelastischen Material bestehen kann, das für das abzulenkende Licht durchlässig ist und eine effektive Ausbreitung von akustischen Schwingungen oder Spannungswellen gewährleistet. Ein Ende des Mediums 10 ist mit einer elektromechanischen Wandleranordnung 12 versehen, um Schallschwingungen zu erzeugen, die sich durch das Medium 10 zu einem akustischen Abschluß 13 durchlaufen. Die Wandleranordnung 12 besteht aus einer ersten Reihe diskreter Elektroden 14, 15, 16 und 17, einem piezoelektrischen Plättchen 20 und einer zweiten Reihe diskreter Elektroden 22, 23 und 24. Die Endelektroden 14 und 17 sind durch Leitungen 26 und 27 mit einer frequenzveränderlichen elektrischen Spannungsquelle 28 verbunden.The device shown in Fig. 1 as an embodiment of the invention contains an acousto-optical Medium 10, which may be made of hater, glass, quartz, or any other suitable photoelastic material that for the light to be deflected is permeable and an effective propagation of acoustic oscillations or voltage waves guaranteed. One end of the medium 10 is provided with an electromechanical transducer arrangement 12 for sound vibrations to generate, which pass through the medium 10 to an acoustic closure 13. The transducer assembly 12 is made a first row of discrete electrodes 14, 15, 16 and 17, a piezoelectric plate 20 and a second row discrete electrodes 22, 23 and 24. The end electrodes 14 and 17 are connected by leads 26 and 27 with a variable frequency electrical voltage source 28 connected.

Die erste Reihe von Elektroden 14, 15, 16 und ist bezüglich der zweiten Reihe von Elektroden 22, 23 und 24 gestaffelt und sie überlappend angeordnet. Hierdurch ergibt sich eine Reihenanordnung von effektiv diskreten Wandlerelementen, die jeweils aus überlappenden Teilen von Elektroden der ersten und zweiten Reihe sowie dem dazwischen liegenden Volumen des z.B. aus einem Kristall bestehenden piezoelektrischen Plättchens 20 bestehen. Z.B. bilden die überlappenden Teile der Elektroden 14 und 22 ein'erstes Wandlerelement 30. Die überlappenden Teile der Elektroden 50 und 22 bilden ein zweites Wandlerelement 31. Wenn die Endelektroden 14 und 17 mit der Spannungsquelle 28 verbunden sind, wird jedes zweite Wandlerelement 30 in einer räumlichen Phase und die dazwischen liegenden Wandlerelemente 31 in der entgegengesetzten Phase erregt. Bei einem bestimmten Momentanwert der Wechselspannung kann z.B. also das elektrische Feld in den Wandlerelementen 30 in der Zeichnung nach unten gerichtet sein, während dann gleichzeitig das elektrische Feld in den dazwischenliegenden Wandlerelementen 31 nach oben gerichtet ist. Die Schallwellen 38 breiten sich daher durch das Medium 10 in einer RichtungThe first row of electrodes 14, 15, 16 and 16 is relative to the second row of electrodes 22, 23 and 24 staggered and arranged to overlap. This results in a series arrangement of effectively discrete transducer elements, each consisting of overlapping parts of electrodes of the first and second row as well as the one in between Volume of the piezoelectric plate 20 made of a crystal, for example. E.g. the overlapping Parts of the electrodes 14 and 22 form a first transducer element 30. The overlapping parts of the electrodes 50 and 22 form a second transducer element 31. When the end electrodes 14 and 17 are connected to the voltage source 28, every second Transducer element 30 in one spatial phase and the transducer elements 31 in between in the opposite phase excited. At a certain instantaneous value of the alternating voltage, for example, the electric field in the transducer elements 30 be directed downward in the drawing, while then at the same time the electric field in the intermediate Converter elements 31 is directed upwards. The sound waves 38 therefore propagate through the medium 10 in one direction

30981 9/087230981 9/0872

aus, deren Winkel von der Frequenz der von der Spannungsquelle 28 erzeugten Spannung abhängt.from whose angle depends on the frequency of that of the voltage source 28 generated voltage depends.

Bei der Herstellung der am einen Ende des akustisch-optischen Mediums 10 angeordneten Mehrelement-Wandleranordnung 12 kann man folgendermaßen vorgehen: Man stellt ein großes Plättchen 20 aus einem Stück eines piezoelektrischen Kristalls, z.B. Lithiumniobat, mit einer glatt geläppten Oberfläche her, die auf eine glatt geläppte Endfläche des akustischoptischen Mediums paßt. Das Medium 10 und das Plättchen 20 werden dann mit ausgerichteten Masken, die die gewünschte erste Reihe von Elektroden 14 bis 17 definieren, in einer Vakuumkammer angeordnet. Die einander zugeordneten Flächen werden beide mit Gold und Chrom in einer Dicke von wenigen tausend Angström-Einheiten metallisiert und dann mit einer etwa gleich dicken Indiumschicht überzogen. Nun werden das Medium 10 und das aus dem piezoelektrischen Kristall bestehende Plättchen 20 miteinander verbunden, indem man die mit Indium überzogenen Oberflächen im Vakuum für einige Minuten mit einer Kraft von etwa 280During the production of the multi-element transducer arrangement arranged at one end of the acousto-optical medium 10 12 one can proceed as follows: A large plate 20 is made from a piece of a piezoelectric Crystal, e.g. lithium niobate, with a smoothly lapped surface that fits on a smoothly lapped end face of the acousto-optical medium. The medium 10 and the wafer 20 become then with aligned masks defining the desired first row of electrodes 14-17 in a vacuum chamber arranged. The associated faces are both coated with gold and chrome to a thickness of a few thousand angstrom units metallized and then coated with an indium layer of approximately the same thickness. Now the medium becomes 10 and that out the piezoelectric crystal existing platelets 20 connected to each other by the surfaces coated with indium in a vacuum for a few minutes with a force of about 280

2
bis 350 kp/cm zusammendrückt. Auf diese Weise wird also die erste Reihe von Elektroden der Mehrelement-Wandleranordnung 12 und eine gut schallübertragende Verbindung zwischen dem piezoelektrischen Material und dem akustischen Medium gebildet. Das am Medium angebrachte piezoelektrische Material kann dann durch Schleifen und Läppen auf eine gewünschte Dicke entsprechend den vorgesehenen Schallschwingungsfrequenzen gebracht werden. Für Frequenzen in der Größen-Ordnung von 150 MHz kann die Dicke etwa 25 ym betragen.
2
compresses up to 350 kp / cm. In this way, the first row of electrodes of the multi-element transducer arrangement 12 and a good sound-transmitting connection between the piezoelectric material and the acoustic medium are formed. The piezoelectric material attached to the medium can then be brought to a desired thickness according to the intended sound oscillation frequencies by grinding and lapping. For frequencies in the order of magnitude of 150 MHz, the thickness can be about 25 μm.

Nachdem die endgültige Dicke des piezoelektrischen Plättchens erreicht ist, wird die zweite Reihe von Elektroden 22, 23 und 24 in versetzter Anordnung bezüglich der ersten Reihe von Elektroden, wie dargestellt, durch Metallisierung auf der freiliegenden Oberfläche gebildet. An den Endelektroden werden dann durch Löten, Silberpaste oder Druckverbindung Drähte angebracht,, die die Leitung in 26 und 27 bilden.After the final thickness of the piezoelectric plate is reached, the second set of electrodes is made 22, 23 and 24 in a staggered arrangement with respect to the first row of electrodes, as shown, by means of metallization formed on the exposed surface. Wires are then attached to the end electrodes by soldering, silver paste or pressure connection attached, which form the line in 26 and 27.

3098 1 9/08723098 1 9/0872

Die Abmessungen der Mehrelement-Wandleranordnung werden so bemessen, daß Gleichlauf zv/ischen dem Winkel der Ausbreitungsrichtung des einen aus den Schallwellen 38 bestehenden Bündels erster Ordnung im Medium 10 und dem Winkel zwischen dem ankommenden Lichtbündel und dem Schallwellenbündel, der für die Erfüllung der Bragg-Bedingung und eine wirksame Ablenkung in einem großen Bereich von Lichtbündelablenkv/inkeln erforderlich ist, gewährleistet wird. Zu Beginn wird eine Bragg-Bezugsfrequenz f festgesetzt, bei der der Gleichlauf mit dem SiaLlwellenbündel beginnen soll. Durch diese Bragg-Bezugsfrequenz v/ird der Einrichtwinkel α= γ- f bestimmt, wobei λ die Wellenlänge des Lichts und ν die Schallgeschwindigkeit im akustisch-optischen Medium sind. Die Dicke des Wandlers bzw. Kristallplättchens wird so gewählt, daß seine Resonanz bei einer Frequenz f. , die größer als f ist, liegt. Die Abmessung d (Fig. 2) jedes Paares von Wandlerelementen ist durch die FormelThe dimensions of the multi-element transducer arrangement are dimensioned in such a way that synchronism zv / ischen the angle of the direction of propagation of the first order bundle consisting of the sound waves 38 in the medium 10 and the angle between the incoming light bundle and the sound wave bundle, which is necessary for the fulfillment of the Bragg Condition and effective deflection in a large range of light beam deflection / angles is required, is guaranteed. At the beginning, a Bragg reference frequency f is set at which the synchronization with the SiaLl wave bundle should begin. The set-up angle α = γ- f is determined by this Bragg reference frequency v / λ, where λ is the wavelength of the light and ν is the speed of sound in the acoustic-optical medium. The thickness of the transducer or crystal plate is chosen so that its resonance is at a frequency f. Which is greater than f. The dimension d (Fig. 2) of each pair of transducer elements is given by the formula

f -ff -f

gegeben, wobei λ = v/f die Schallwellenlänge im akustischoptischen Medium bei der Bezugsfrequenz ist.given, where λ = v / f is the sound wavelength in the acousto-optical Medium is at the reference frequency.

Der Ablenkwinkelbereich U in Radian ist bei dispersionslosen Verhältnissen durch die FormelThe deflection angle range U in radians is given by the formula for dispersion-free conditions

gegeben, wobei w die Länge der Reihe von Wandlerelementen ist, Je kleiner die Länge w ist, umso größer ist dergiven, where w is the length of the row of transducer elements. The smaller the length w, the greater the

3098 1 9/08723098 1 9/0872

Winkelbereich und umso kleiner ist aber auch der Wirkungsgrad der Lichtbeugung. Es ist zweckmäßig, \i so zu wählen, daß sich ein Wirkungsgrad von etwa 50% ergibt. Für eine hochfrequente Steuerleistung in der Größenordnung von 0,5 bis 1 Watt im Frequenzbereich zwischen 60 und 500 MHz kann w im Bereich von 6 bis 12 mm liegen.Angular range and the smaller is the efficiency of light diffraction. It is advisable to choose \ i so that an efficiency of about 50% results. For a high-frequency control power in the order of magnitude of 0.5 to 1 watt in the frequency range between 60 and 500 MHz, w can be in the range from 6 to 12 mm.

Im Betrieb der Einrichtung gemäß Fig. 1 läßt man ein ankommendes Lichtbündel, z.B. von einem nichtdargestellten Laser, längs eines Strahlenganges 34 durch das akustisch-optische Medium 10 fallen, aus dem das Lichtbündel normalerweise längs eines Strahleng?mges 36 "nullter Ordnung" austritt. Wenn die Spannungsquelle 68 ein Signal vorgegebener Frequenz über die Leitungen 26 und 27 an die Elektroden 14 und 17 der Wandler anordnuxj 12 liefert, erzeugt die Wandleranordnung akustische Schwingungen, die sich durch das akustisch-optische Medium 10 zum Abschluß 13 ausbreiten. Die das Medium 10 durchlaufenden Schallschwingungen 38 sind in Fig. 1 durch parallele Linien dargestellt, die Wellenfronten lioher mechanischer Spannuna zu einem vorgegebenen Zeitpunkt entsprechen. Die dargestellten Schallschwingunqen haben eine solche Äusbreitungsrichtung, daß die sich ausbreitenden Wellenfronten parallel zu einer Bezugsgeraden 40 verlaufen.In the operation of the device according to Fig. 1, an incoming light beam, for example from one not shown, is allowed Laser, fall along a beam path 34 through the acousto-optical medium 10, from which the light beam normally emerges along a "zero order" beam path 36. if the voltage source 68 sends a signal of a predetermined frequency via the lines 26 and 27 to the electrodes 14 and 17 of the transducer anordnuxj 12 supplies, the transducer arrangement generates acoustic signals Vibrations which propagate through the acousto-optical medium 10 to the end 13. Those passing through the medium 10 Sound vibrations 38 are shown in Fig. 1 by parallel lines, the wave fronts to less mechanical tension correspond to a predetermined point in time. The illustrated Schallschwingunqen have such a direction of propagation that the propagating wave fronts run parallel to a straight reference line 40.

Der Strahlengang 34 des ankommenden Lichtbündels bildet bei der Darstellung in Fig. 1 den Winkel α mit der Bezugsgeraden 40, wobei der. Winkel α der Bragg-Winkel ist, bei dem sich ein Maximum an Beugung erster Ordnung ergibt. Das gebeugte Ausgangslxchtbündel erster Ordnung verläuft längs eines Stralileng^nges 42, der einen Winkel β mit der Bezugsgeradeh bildet. Der Winkel 3 ist gleich dem Braggwinkel ά. Solange also die Wandleranordnung 20 durch die Spannungsquelle 28 nicht erregt wird, verläuft das ankommende Lichtbündel 34 längs des -~rahlenganges 36 nullter Ordnung. Wenn jedoch die Handleranorar-m-r 20 mit einer Spannung vorgegebener Frequenz von derIn the illustration in FIG. 1, the beam path 34 of the incoming light beam forms the angle α with the reference straight line 40, with the. Angle α is the Bragg angle, at which results in a maximum of first order diffraction. The first-order diffracted output light bundle runs along a Stralileng ^ nges 42, which forms an angle β with the reference straight line forms. The angle 3 is equal to the Bragg angle ά. So long so the converter arrangement 20 through the voltage source 28 is not is excited, the incoming light beam 34 runs along the - ~ rahlenganges 36 zeroth order. However, if the handleranorar-m-r 20 with a voltage of a predetermined frequency of the

309819/0872309819/0872

Spannungsauelle 28 erregt wird, wird das längs des Strahlenganges 34 ankommende Lichtbündel auf dem Strahlengang 36 nullter Ordnung in den Strahlengang 42 erster Ordnung und weitere Ausgangsstrahlengänge höherer Ordnung, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, gebeugt. Das Kippen der Richtung der Schallausbreitung im akustisch-optischen Medium IO wird durch die Auslöschung und Verstärkung der von den einzelnen Wandlerelementen 30, 31 abgestrahlten Schallwellen bewirkt.Voltage source 28 is excited, this is along the beam path 34 incoming light bundles on the beam path 36 zeroth Order in the first-order beam path 42 and further higher-order output beam paths shown in the drawing are not shown, flexed. The tilting of the direction of sound propagation in the acoustic-optical medium IO is achieved by causes the cancellation and amplification of the sound waves emitted by the individual transducer elements 30, 31.

Im folgenden wird nun auf das Diagramm gemäß Fig. 3 Bezug genommen, in dem die Richtungen der sich im akustischoptischen Medium 10 ausbreitenden Schallwellen in Polarkoordinaten angegeben sind. Die Amplitude und Richtung der Schallwellen 38 in Fig. 1 sind in Fig. 3 durch das gleiche Bezügszeichen bezeichnet. Das aus den Schallwellen 38 bestehende Bündel erster Ordnung bildet in Fig. 3 einen Winkel φ. mit der Bezugsrichtung 44 des Schallwellenbündels nullter Ordnung. Ein zweites, nicht benutztes Schallwellenbündel erster Ordnung ist bei 46 dargestellt. Das im Strahlengang 34 verlaufende ankommende Lichtbündel wird durch das aus den Schallwellen 38 bestehende Schallwellenbündel erster Ordnung gebeut, wobei ein längs des Strahlenganges 42 verlaufendes gebeugtes Ausgangslictfcbündel erster Ordnung entsteht. Das ankommende Lichtbündel im Strahlengang 34 bildet den Winkel αχ mit der Bezugsgeraden 40, die die Richtung der Wellenfronten der Schallwellen 38 darstellt. Der Strahlengang 42 des gebeugten Ausgangslichtbündels bildet den Winkel 3. mit der Bezugsgeraden 40, wobei S1 gleich dem Bragg-Winkel α. ist. Das Diagramm gemäß Fig. 3 zeigt die Arbeitsweise der Lichtablenkeinrichtung gemäß Fig. 1 für den Fall, daß die Spannungsquelle 28 eine Spannung vorgegebener Frequenz f. liefert, die einen Ablenkweinkel e^ erzeugt.In the following, reference is now made to the diagram according to FIG. 3, in which the directions of the sound waves propagating in the acousto-optical medium 10 are indicated in polar coordinates. The amplitude and direction of the sound waves 38 in FIG. 1 are denoted in FIG. 3 by the same reference symbol. The first-order bundle consisting of the sound waves 38 forms an angle φ in FIG. 3. with the reference direction 44 of the zero order sound wave bundle. A second, unused first order sound wave bundle is shown at 46. The incoming light bundle running in the beam path 34 is captured by the first-order sound wave bundle consisting of the sound waves 38, a diffracted first-order output light bundle running along the beam path 42 being created. The incoming light bundle in the beam path 34 forms the angle α χ with the reference straight line 40, which represents the direction of the wave fronts of the sound waves 38. The beam path 42 of the diffracted output light bundle forms the angle 3 with the reference straight line 40, where S 1 is equal to the Bragg angle α. is. The diagram according to FIG. 3 shows the mode of operation of the light deflection device according to FIG. 1 in the event that the voltage source 28 supplies a voltage of a predetermined frequency f., Which generates a deflection angle e ^.

Das Diagramm gemäß Fig. 4 entspricht dem der Fig. 3 und zeigt die Arbeitsweise der Lichtablenkeinrichtung gemäß Fig. 1, wenn die Spannungsquelle 28 eine Spannung höherer Fre-The diagram according to FIG. 4 corresponds to that of FIG. 3 and shows the mode of operation of the light deflection device according to FIG Fig. 1, when the voltage source 28 has a voltage of higher fre-

30981 9/087230981 9/0872

quenz f2 liefert, um das längs des Strahlenganges 34 ankommende Lichtbündel um einen größeren Winkel e2 abzulenken. Die Frequenz der von der Spannungsquelle 28 gelieferten Spannung kann innerhalb einer Oktave, z.B. zwischen 100 und 2ßO MHz veränderbar sein. Bei Fig. 4 bildet der Strahlengang 34 des ankommenden Lichtbündels den gleichen Winkel C mit einer Basisbezugslinie wie bei Fig. 3. In Fig. 4 hat die höhere Frequenz f2 der Spannung von der Spannungsquelle 28 zur Folge, daß das Schallwellenbündel 38' erster Ordnung im Medium 10 einen Winkel Θ- mit der Bezugsgeraden 44 bildet, der kleiner ist als der sich bei der Frequenz f, ergebende Winkel φ, in Fig. 3. Wegen der anderen Richtung des Schallwellenbündels 38' bilden die zu einer Bezugslinie 40' parallelen Wellenfronten einen Winkel α mit dem Strahlengang 34 des ankommenden Lichtbündels, der größer ist als der Winkel al in Fig. 3. Dieser größere Winkel a2 in Fig. ist der Bragg-Winkel, der erforderlich ist, um das Ausgangslichtbündel 42' mit gutem Wirkungsgrad um einen größeren Ablenkwinkel e2 als der Ablenkwinkel ex in Fig. 3 zu beugen. Die in den Fig. 3 und 4 dargestellten Winkel sind zwar für die Erläuterung stark übertrieben, der Bereich der Ablenkwinkel der Ausgangslichtbündel zwischen den Winkeln e, und e2 ist jedoch bei der vorliegenden Einrichtung viel größer als bei einer Lichtablenkeinrichtung ohne die Mehrelement-Wandleranordnung 12.quenz f 2 supplies in order to deflect the light bundle arriving along the beam path 34 by a larger angle e 2. The frequency of the voltage supplied by the voltage source 28 can be varied within an octave, for example between 100 and 20 MHz. In FIG. 4, the beam path 34 of the incoming light bundle forms the same angle C with a base reference line as in FIG. 3. In FIG. 4, the higher frequency f 2 of the voltage from the voltage source 28 results in the first order sound wave bundle 38 ' Forms an angle Θ in the medium 10 with the reference straight line 44, which is smaller than the angle φ resulting at the frequency f, in FIG. 3. Because of the other direction of the sound wave bundle 38 ', the wave fronts parallel to a reference line 40' form an angle α with the beam path 34 of the incoming light bundle, which is greater than the angle a 1 in FIG. 3. This larger angle a 2 in FIG to bend a larger deflection angle e 2 than the deflection angle e x in FIG. 3. The angles shown in FIGS. 3 and 4 are greatly exaggerated for the sake of explanation, but the range of deflection angles of the output light bundles between angles e 1 and e 2 is much larger in the present device than in a light deflection device without the multi-element transducer arrangement 12 .

Die Mehrelement-Wandleranordnung 12 ist so konstruiert, daß das Schallwellenbündel erster Ordnung, das sich durch das Medium 10 ausbreitet, jeweils Richtungen folgt, die denjenigen Richtungen entsprechen, die für die Erfüllung der Bragg-Bedingung und damit für eine wirkungsvolle Ablenkung des Lichtbündels in einem Ausgangslichtbündel-Winkelbereich zwischen ej und e2 erfordrlich sind. Der Mit- oder Gleichlauf wird durch die beschriebene Konstruktion gewährMstet, die bewirkt, daß sich der Schallwellenbeugungswinkel φ mit der gleichen Geschwindigkeit ändert, wie der Bragg-Winkel α bei derThe multi-element transducer arrangement 12 is constructed in such a way that the sound wave bundle of the first order which propagates through the medium 10, in each case follows directions which correspond to those directions which are necessary for the fulfillment of the Bragg condition and thus for an effective deflection of the light bundle in one Output light beam angle range between ej and e 2 are required. The synchronism or synchronism is ensured by the construction described, which causes the sound wave diffraction angle φ to change at the same speed as the Bragg angle α in the

30 9819/087230 9819/0872

sich eine Lichtbeugung mit gutem Wirkungsgrad ergibt. Die Konstruktion ist sehr effektiv, da das Bündel nullter Ordnung und die Bündel geradzahliger höherer Ordnungen unterdrückt werden und etwa 82% der Energie des ankommenden Bündels auf die Bündel erster Ordnung"konzentriert werden. Dies bedeutet, daß das verwendete Bündel erster Ordnung etwa 41% der ankommenden Lichtenergie enthält. Die beschriebene Konstuktion hat ferner den Vorteil, daß die Intensität des Lichtbündels erster Ordnung konstant bleibt, wenn der Ablenkwinkel durch Änderung der Frequenz der Spannungsquelle 28 geändert wird.light diffraction with good efficiency results. The construction is very effective because the zero order bundle and the even higher order bundles are suppressed and about 82% of the energy of the incoming bundle on the bundles first order ". This means that the used First order beam contains about 41% of the incoming light energy. The construction described also has the Advantage that the intensity of the light beam of the first order remains constant when the deflection angle by changing the frequency the voltage source 28 is changed.

3098 1 9/08723098 1 9/0872

Claims (3)

Patentansprüche Claims che 1!Akustische Einrichtung zum Ablenken eines Lichtbündels mit einem akustisch-optischen Medium, das in dem vom Lichtbündel durchlaufenen Strahlengang angeordnet ist, und mit mehreren elektromechanischen Wandlern, die mit einer Oberfläche des Mediums in Berührung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler (30, 31) entsprechende leitende Dünnschichtelektroden (14 bis 17), die in einer ersten Reihe angeordnet sind und mit einer Oberfläche des Mediums (10) in innigem Kontakt stehen, ein piezoelektrisches Kristallplättchen (20), dessen eine Seite mit den Dünnschicht-Elektroden verbunden ist, und weiterhin eine zweite Reihe von Elektroden (22 bis 24), die mit einer der genannten Seite entgegengesetzten Seite des Kristallplättchens verbunden sind, enthalten und daß die Elektroden (14 bis 17) der ersten Reihe bezüglich der Elektroden (22 bis 24) der zweiten Reihe gestaffelt und sie überlappend angeordnet sind.1! Acoustic device for deflecting a light beam with an acousto-optical medium which is arranged in the beam path traversed by the light beam, and with several electromechanical transducers that are in contact with a surface of the medium, characterized in that, that the transducers (30, 31) corresponding conductive thin-film electrodes (14 to 17), which are in a first Are arranged in a row and are in intimate contact with a surface of the medium (10), a piezoelectric crystal plate (20), one side of which is connected to the thin-film electrodes, and furthermore a second row of electrodes (22 to 24), which are connected to a side of the crystal plate opposite to said side and that the electrodes (14 to 17) of the first row are staggered with respect to the electrodes (22 to 24) of the second row and they are arranged in an overlapping manner. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, . daß die überlappenden Teile der Elektroden (14 bis 17; 22 bis 24) der ersten und zweiten Reihe sowie der zwischen ihnen liegende piezoelektrische Kristall effektiv eine Mehrzahl individueller Wandlerelemente (30,31) bilden und daß eine Anordnung (26, 27) vorgesehen ist, um die jeweils am Ende befindlichen Elektroden (14, 17) mit einer frequenz veränderlichen Spannungsquelle; (28) zu verbinden, so daß ein über das andere Wandlerelement (30) in einer räumlichen Phase und die dazwischenliegenden Wandlerelernente (31) in der entgegengesetzten Phase erregt werden.2. Device according to claim 1, characterized marked,. that the overlapping parts of the Electrodes (14 to 17; 22 to 24) of the first and second rows as well as the piezoelectric crystal lying between them effectively a plurality of individual transducer elements (30,31) form and that an arrangement (26, 27) is provided to the electrodes (14, 17) at each end with a frequency-variable voltage source; (28) connect so that one on the other transducer element (30) in a spatial phase and the intermediate transducer elements (31) in the opposite phase are excited. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch3. Device according to claim 2, characterized gekennz eichnet, daß die Wandlerelemente (30, 31) so bemessen sind, daß die Ausbreitungsrichtung eines Schall-".rcllenbündels erster Ordnung im Medium (10) sich mit der Fre-marked that the transducer elements (30, 31) are dimensioned in such a way that the direction of propagation of a sound bundle first order in the medium (10) with the fre- 309 8 19/087 2309 8 19/087 2 quenz der Spannungsquelle (28) derart ändert, daß sie fortlaufend mit Richtung übereinstimmt, die in einem^usgedehnten Bereich von Lichtablenkwinkeln eine Erfüllung der Bragg-Bedingung und eine effiziente Ablenkung des Lichtbündels gewährleistet. sequence of the voltage source (28) changes in such a way that it continuously coincides with the direction that is extended in a The range of light deflection angles ensures that the Bragg condition is met and that the light beam is deflected efficiently. 309819/0872309819/0872 LeerseiteBlank page
DE19722253913 1971-11-05 1972-11-03 ACOUSTIC LIGHT DEFLECTOR Pending DE2253913A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US19604671A 1971-11-05 1971-11-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2253913A1 true DE2253913A1 (en) 1973-05-10

Family

ID=22723923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19722253913 Pending DE2253913A1 (en) 1971-11-05 1972-11-03 ACOUSTIC LIGHT DEFLECTOR

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPS5210376B2 (en)
DE (1) DE2253913A1 (en)
FR (1) FR2158503A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2742922A1 (en) * 1977-09-23 1979-04-05 Siemens Ag METHOD OF INDIRECTLY JOINING TWO PARTS
DE2742921A1 (en) * 1977-09-23 1979-04-05 Siemens Ag METHOD OF INDIVIDUAL JOINING OF TWO PARTS BY WELDING TWO METAL PADS

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4592621A (en) * 1982-07-27 1986-06-03 Hoya Corporation Acoustooptic modulation element and system for acoustooptically carrying out modulation of a plurality of parallel beams by the use of a single acoustooptic medium
US4516838A (en) * 1983-09-26 1985-05-14 Isomet Corporation Overlapping electrode structure for multi-channel acousto-optic devices

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2742922A1 (en) * 1977-09-23 1979-04-05 Siemens Ag METHOD OF INDIRECTLY JOINING TWO PARTS
DE2742921A1 (en) * 1977-09-23 1979-04-05 Siemens Ag METHOD OF INDIVIDUAL JOINING OF TWO PARTS BY WELDING TWO METAL PADS

Also Published As

Publication number Publication date
JPS4858844A (en) 1973-08-17
FR2158503A1 (en) 1973-06-15
JPS5210376B2 (en) 1977-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2407649C2 (en) Arrangement of a surface acoustic wave component in the feedback branch of an amplifier to form an oscillator
DE2418958A1 (en) CONVERTER GRID FOR ELASTIC SURFACE WAVES AS WELL AS ACUSTO-OPTICAL DEFLECTOR OR FREQUENCY-SELECTIVE TRANSMISSION SYSTEM WITH SUCH A CONVERTER GRID
DE2600393C2 (en) Surface acoustic wave filter
DE2061694C3 (en) Acousto-optic light deflector with increased bandwidth
DE1267354B (en) Ultrasonic transmission path
DE3205868C2 (en) Converter for optical data with thin-film waveguide and surface acoustic wave generator
DE2045534B2 (en) Surface acoustic wave filter
DE2529561A1 (en) SURFACE SOUND WAVE DEVICE
DE2933315C2 (en) Ultrasonic transducer
DE102009038105B4 (en) Multi-channel AOW (surface acoustic wave) filter device with voltage-controlled, tunable frequency response
DE2922946A1 (en) FREQUENCY SELECTOR
DE2166342C3 (en) Acoustic-optical filter
EP0425671A1 (en) Device for ultrasonic treatment of articles in a liquid medium
DE2512671A1 (en) DEVICE WORKING WITH ACOUSTIC SURFACE WAVES IN A SELECTED FREQUENCY RANGE
DE2531151C3 (en) Electromechanical device working with elastic surface waves
DE2542854A1 (en) ACOUSTIC SURFACE WAVE FILTER
DE2006475A1 (en) Device for deflecting an incident light in one of two diverging directions
DE3301109A1 (en) DISPERSIVE ACOUSTIC SURFACE WAVE DELAY LINE
DE2253913A1 (en) ACOUSTIC LIGHT DEFLECTOR
DE4214122A1 (en) TWO-TRACK SURFACE SHAFT ARRANGEMENT WITH IMPROVED SELECTION PROPERTY
DE2618210B2 (en) Converter electrodes for filters or delay lines based on the surface wave principle
EP0101077A2 (en) Electronic device using reflected acoustical waves
DE2846164A1 (en) PIEZOELECTRIC DEVICE WITH SELENIUM LAYER
EP0027544B1 (en) Acoustic surface wave component
DE2220924C3 (en) Surface acoustic wave filter for a color television receiver