DE2359104A1

DE2359104A1 - Vorrichtung zur erzeugung eines astigmatischen strahles

Info

Publication number: DE2359104A1
Application number: DE2359104A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Ing Baues
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-11-27
Filing date: 1973-11-27
Publication date: 1975-06-05

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München 2, den Berlin und München Wittelsbaclierplatz 2

Vorrichtung zur Erzeugung eines astigmatisehen Strahles

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines astigmatischen Strahls aus einem stigmatischen Strahl. Ein astigmatischer Strahl ist ein Strahlenbündel mit elliptischem Strahlquerschnitt.

Astigmatische Strahlen werden heute für verschiedene wissenschaftliche und angewandte Untersuchungen in physikalischen Geräten benötigt. U.a. lassen sich durch optische Strahlen, welche einen hohen Grad an Astigmatismus aufweisen, sehr flache akustooptische Lichtablenker hoher Auflösung bauen. Die Anzahl der unterscheidbaren Richtungen,eines "akustooptischen Lichtablenkers nimmt proportional zum Durchmesser des abzulenkenden Lichtstrahles zu. Dieser Durchmesser ist in Richtung der sich im Ablenker ausbreitenden akustischen Welle zu messen. Der Durchmesser des Lichtstrahles senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der akustischen Welle spielt dagegen für die Anzahl der unterscheidbaren Richtungen eines eindimensionalen Ablenkers keine Rolle..

Stark astigmatische Laserstrahlen sind auch bei seriellen holographischen Band- und Plattenspeichern von Nutzen.

Astigmatische Strahlen werden üblicherweise durch Zylinderlinsen erzeugt. Die Herstellung von Zylinderlinsen hoher Qualität ist jedoch schwierig und mit einem hohen Aufwand verbunden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Vorrichtung zur Erzeugung eines astigmatischen Strahls mit einem vorgegebenen

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elliptischen Strahlenquerschnitt aus einem stigmatischen Strahl zu schaffen.

Diese Aufgabe'wird erfindungsgemäß gelöst durch die Kombination zweier sphärischer Sammellinsen, deren Brennpunkte zwischen den Sammellinsen zusammenfallen oder gegeneinander verschoben sind und einer transparenten planparallelen Platte im Strahlengang zwischen den Linsen, wobei der Winkel zwischen den Plattennormalen und der optischen Achse der Anordnung von Null verschieden isti

Der durch die Platte hervorgerufene Astigmatismus wird durch die beiden Linsen erhöht. Stark astigmatische Strahlen lassen sich durch eine starke Schräglage der Platte und durch Linsen mit sehr kurzen Brennweiten erzeugen. Die Vorrichtung ist sehr einfach aus Bauelementen mit geringem Kostenaufwand herstellbar.

Das Verhältnis W /W der Pleckdurchmesser · 2 W und 2 W eines Strahlenbündels auf zwei zueinander senkrechten Geraden, die in einer Ebene senkrecht zum Strahlengang hinter der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegen, läßt sich vorteilhafterweise aus wenigen Daten der beiden Linsen, der Platte und aus der Schräglage der Platte vorgeben nach der Beziehung

VJ₁ Y ' "^l

Darin bedeuten f₂ die Brennweite der zweiten vom Strahl durchlaufenden Linse, η und d der Brechungsindex bzw. die Dicke der Platte, η der Brechungsindex außerhalb der Platte, Einfallswinkel und IT der Brechungswinkel des von außen auf die Platte auftreffenden Strahles.

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Der Zusammenhang zwischen dem Fleckdurehmesser 2 ¥ des Strahles vor dem Auftreffen auf die Vorrichtung und der Brennweite f- der zuerst .durchlaufenden Linse ist durch die Beziehung

f. = £2 ο 2W

gegeben.

Bei Kenntnis dieser Zusammenhänge ist z.B. bei der Herstellung des obengenannten akustooptischen Lichtablenkers eine optimale Ausnutzung akustooptischer Materialien für eine hohe Auflösung eines Lichtablenkers möglich.

Eine sehr starke Fokussierung des einfallenden Strahles läßt sich vorteilhafterweise durch die Verwendung von relativ billigen Mikroskopobjektiven erreichen.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels in der Figurenbeschreibung näher erläutert»

Die Figur zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei sphärischen Sammellinsen 1 und 2 und einer zwischen diesen Linsen angeordneten schräggestellten transparenten planparallelen Platte 3. Die Brennpunkte der beiden Linsen 1 bzw. 2 fallen im Punkt 6 zusammen. Die planparallele Platte 3 weist eine Dicke d auf und ist geneigt im Strahlengang angeordnet, derart, daß der Winkel zwischen der Plattennormalen 4 und der optischen Achse 5 ν beträgt. '

Ein von links einfallendes paralleles Strahlenbündel mit dem Fleckdurchmesser 2¥ wird durch die Linse 1 im Brennpunkt 6 fokussiert und durchläuft im anschließenden divergenten Strahlen-

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gang die Platte 3, wodurch der Strahlenquerschnitt in der x- und der y-Richtung unterschiedlich verändert wird. Nach der igarallelausrichtung des Strahlenbündels durch dieLinse weißt der nach rechts fortlaufende Strahl in der X£-Ebene den Fleckdurchmesser 2W und in der yz-Ebene den Fleckdurehmesser 2¥ auf. Ein entlang der optischen Achse 5 unter dem Winkelt auf die Platte 3 auftreffender Lichtstrahl 7 wird unter dem Winkel f'zur Plattennormalen hin gebrochen und verläßt diese in der Richtung 8.

Beim Einsatz von Mikroskopobjektiven anstelle der Linsen 1 und 2 und einer planparallelen Platte von drei mm Dicke läßt

W sich ein Verhältnis der Pleckdurchmesser von χ =0,5

w~ erreichen. y

1 Figur

5 Patentansprüche

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Claims

—5—
Patentansprüche

./Vorrichtung zur Erzeugung eines as^bigmatisehen Strahles aus einem stigmatischen gekennzeichnet durch die Kombination zweier Sammellinsen, deren Brennpunkte zwischen den Sammellinsen zusammenfallen oder ge-

- geneinander verschoben sindj und einer transparenten, planparallelen Platte im Strahlengang zwischen den Linsen, wobei der Winkel zwischen der Plattennormalen und der optischen Achse der Anordnung yon Null verschieden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net , daß die Sammellinsen sphärische Linsen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch g e k e η η zeichnet , daß das Verhältnis der Fleckdurchmesser des Strahls nach Durchlaufen der Anordnung auf zwei zueinander senkrechten Geraden senkrecht zur Strahlrichtung durch die Beziehung '

Ί
vorgegeben wird, wobei f₂ die Brennweite der zweiten vom Strahl durchlaufenen Linse, η und d der Brechungsindex bzw. die Dicke der Platte, η der Brechungsindex außerhalb der Platte, V" der Einfallswinkel und ·$"' der Brechungsindex des von außen auf die Platte auftreffenden Strahles ist.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet , daß als Linsen Mikroskopobjektive gewählt werden.

5· Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4> g e k e η η ζte i c h η e t durch die Verwendung in einem akustooptischen Lichtablenker.

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