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Diese
Erfindung bezieht sich eine optische Vorrichtung zum Drehen der
Polarisation von linear polarisiertem Licht um 90°. Insbesondere
bezieht sie sich auf eine Vorrichtung, bei der das in die Vorrichtung
eintretende Strahlenbündel
und das aus der Vorrichtung austretende Strahlenbündel kollinear
sind.
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Es
gibt viele Anwendungen, in denen es wünschenswert ist, die Polarisationsebene
von polarisiertem Licht um 90° zu
drehen. Diese umfassen die Spektroskopie, wo die Polarisation Schlüsselinformationen
wie etwa die Polarisierbarkeit enthält, das Weißlicht-Interferenzmessverfahren,
wo es erforderlich sein kann, den Referenzstrahl um 90° zu drehen,
um kreuzpolarisierte Komponenten zu sehen, und quantitative Metrologieanwendungen,
wo Messungen bei 0° und
bei 90° auszuführen sind.
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Dies
wurde herkömmlicherweise
durch Verwendung einer Halbwellenplatte oder durch Verwendung von
Fresnel-Rhomben erreicht, jedoch sind Probleme damit verbunden.
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Eine
Wellenplatte wertet die Doppelbrechung bestimmter optischer Materialien
aus, um die erforderliche Phasenverschiebung zwischen den orthogonal
polarisierten Komponenten des Lichts herbeizuführen. Einzelne Halbwellenplatten
sind nur über
einen schmalen Wellenlängenbereich
wirksam, weshalb eine große
Anzahl von Platten erforderlich wäre, um einen weiten Wellenlängenbereich
abzudecken. Diese Wellenplatten müssen einzeln verwendet werden,
so dass es nicht möglich
ist, gleichzeitig einen weiten Wellenlängenbereich abzudecken.
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Superachromatische
Wellenplatten umfassen mehrere Paare von ab gestimmten Wellenplatten,
die aus mehr als einem optischen Material hergestellt und so beschaffen
sind, dass sich über
einen größeren Wellenlängenbereich
eine chromatische Korrektur ergibt. Jedoch besitzen achromatische
Wellenplatten mehre Nachteile. Die konstituierenden optischen Elemente
können
mit optischem Kitt kontaktiert sein, was den Durchsatz von Lichtenergie
begrenzt, jedoch ist die chromatische Korrektur dennoch auf einen
Betrieb bei Wellenlängen
unter 300 nm begrenzt.
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Fresnel-Rhomben
erreichen eine Wellenlängenverschiebung
durch Auswertung der Phasendifferenz, die s- und p-polarisiertem
Licht bei interner Totalreflexion auferlegt wird. Diese Phasenverschiebung
ist im Vergleich zur Wirksamkeit einer Wellenplatte relativ langsam
und variiert mit der Wellenlänge.
Dennoch ist die Wirksamkeit nicht achromatisch; beispielsweise erzwingt
ein Paar von Siliciumoxid-Fresnel-Rhomben über den Wellenlängenbereich
von 200–400
nm eine Phasenverschiebung von 180 ± 8°. Die Abweichung der Phasenverschiebung
von genau 180° führt dazu,
dass das Licht elliptisch polarisiert wird.
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Das
US-Patent 4.822.150 beschreibt eine Vorrichtung zum Drehen der Polarisation
eines Lichtstrahlenbündels
um 90° unter
Beibehaltung der Kollinearität,
wobei die Vorrichtung mehrere rechtwinklige Prismen umfasst. Die
Prismen sind so zusammengekittet, dass alle Grenzflächen senkrecht
zum Weg des Lichtstrahlenbündels
sind. Somit treten an den Grenzflächen große interne Reflexionsverluste
auf. Diese Verluste können
durch Beschichten der aneinander grenzenden Oberflächen der
Prismen mit einem Anti-Reflexionsbelag verringert werden, jedoch
führt dies
zu einem Anstieg der Komplexität
und der Kosten, wobei es außerdem schwierig
ist, eine Beschichtung zu gestalten, die über einen großen Wellenlängenbereich
wirksam ist. Ferner ist es auch nicht möglich, einen Breitband-Anti-Reflexionsbelag
zu schaffen, der im UV-Bereich unter 260 nm wirksam ist. Durch Verwendung
einer Flüssigkeit
oder eines Kitts, die bzw. der im Index abgestimmt ist, können Reflexionen
verringert werden, jedoch führt
dies zu operationalen Schwierigkeiten unterhalb von 260 nm und ist
nicht für
einen Hochleistungs-Lichtdurchsatz geeignet. Es ist vorgeschlagen
worden, die Vorrichtung aus einem einzigen Stück Glas zu bilden, wobei in
diesem Fall keine Beschichtung erforderlich wäre, jedoch würde die
Komplexität
der Vorrichtung dieses Herstellungsverfahren sehr schwierig und
teuer machen. Dies ist durch die Schwierigkeit beim Polieren einer
Innenfläche
an einer überhängenden
Struktur bedingt.
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Das
US-Patent 5.751.482 beschreibt eine prismatische Vorrichtung zum
Drehen der Polarisation eines Lichtstrahlenbündels. Wie beim US-Patent 4.822.150
sind die Grenzflächen
zwischen den Prismen senkrecht zum Weg des Lichtstrahlenbündels, so
dass die durch interne Reflexionen verursachten Beschränkungen
und die mit geeigneten Beschichtungen verbundenen Probleme ebenso
gegeben sind.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung umfasst eine optische Vorrichtung
zum Drehen der Polarisation eines linear polarisierten Breitband-Eingangslichtstrahlenbündels Prismenmittel,
wobei das Eingangsstrahlenbündel
senkrecht zu einer ersten Fläche
der Prismenmittel einfällt
und senkrecht zu einer zweiten Fläche der Prismenmittel austritt,
wobei die Prismenmittel Lichtdurchlassmaterial mit mehreren intern totalreflektierenden
Oberflächen
und einer oder mehreren Grenzflächen
umfasst, wobei die intern totalreflektierenden Oberflächen so
angeordnet sind, dass die Polarisation des Austrittsstrahlenbündels in
Bezug auf das Eingangsstrahlenbündel
um 90° gedreht
ist, wobei jede Grenzfläche
ein paar paralleler Oberflächen,
die durch einen Spalt getrennt sind, umfasst, wobei die parallelen
Oberflächen
annähernd
so angeordnet sind, dass sie die Brewster-Bedingung über den
weiten Bereich von Wellenlängen
im Eingangslichtstrahlenbündel
erfüllen, so
dass die Oberflächenreflexionsverluste
minimiert sind, und wobei die Prismenmittel eine gerade Anzahl von Grenzflächen und
eine ungerade Anzahl von Prismen besitzen und so angeordnet sind,
dass die Eingangs- und Austrittsstrahlenbündel im Wesentlichen kollinear
sind.
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Um
die Brewster-Bedingung zu erfüllen,
wird die Anordnung der parallelen Oberflächen wie folgt hergeleitet:
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Die
Brechung eines Lichtstrahls, der von einem Medium mit dem Brechungskoeffizienten
ni durch eine Grenzfläche mit einem Medium mit dem
Brechungskoeffizienten nt geht, wird durch
das Snellsche Gesetz bestimmt: nisinθi =
ntsinθt (1)wobei θi und θt der Einfallwinkel des Eingangsstrahls bzw.
der Winkel des gebrochenen Strahls sind.
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Die
Reflektion des einfallenden Strahls für beispielsweise p-polarisiertes
Licht wird durch den Fresnelschen Reflexionskoeffizienten bestimmt:
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Nach
Gleichung (2) ist der Reflexionskoeffizient gleich null, wenn θi + θt = 90°.
Die Substitution in Gleichung (1) ergibt die Brewster-Be dingung: tgθi =
ni/nt (3)
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Bei
diesem Wert von θi erfolgt an der Grenzfläche keine Reflexion von p-polarisiertem
Licht.
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Das
Anordnen der parallelen Oberflächen
in der Weise, dass die Brewster-Bedingung erfüllt ist, und das Sicherstellen,
dass alle intern reflektierenden Oberflächen totalreflektierend sind,
bedeutet, dass die einzigen größeren Reflektionsverluste
in der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung jene an der ersten
Einfallfläche
und der zweiten Austrittsfläche
der Prismenmittel sind. Dies führt
zu einer wesentlichen Verringerung der Gesamtverluste im Vergleich
zu Vorrichtungen des Standes der Technik. Die Vorrichtung der vorliegenden
Erfindung kann unter Anwendung herkömmlicher Schleif- und Poliertechniken
hergestellt werden. Ferner erfordert sie keine Verwendung von Anti-Reflexionsbelägen, wodurch
ein Betrieb im UV-Bereich
unter 260 nm möglich
wird.
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Der Übergang
des Lichtstrahls über
eine Grenzfläche
führt eine
Seitenverschiebung in den Strahlenweg ein, die von der Wellenlänge des
Lichts abhängt.
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Die
Grenzflächen
sind so angeordnet, dass sich eine Seitenverschiebung des Strahlenbündels gegenseitig
aufhebt. Dies stellt sicher, dass das Eingangsstrahlenbündel und
das Austrittsstrahlenbündel
kollinear sind.
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Vorzugsweise
umfassen die Prismenmittel drei Prismenabschnitte und zwei Grenzflächen. Diese
Anordnung ermöglicht
eine einfache Herstellung der Vorrichtung, jedoch können selbstverständlich alter native Anordnungen
aufgebaut werden. Diese können
Anordnungen mit einer ungeraden Anzahl von Grenzflächen umfassen,
wenn keine genaue Kollinearität
erforderlich ist.
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Zweckmäßigerweise
umfasst das Lichtdurchlassmaterial geschmolzenes Siliciumoxid. Dies
ermöglicht
die Konstruktion einer Vorrichtung, die für einen Betrieb von 200–2000 nm
geeignet ist.
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Vorzugsweise
ist der Spalt, der die parallelen Oberflächen trennt, mit Luft gefüllt.
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Vorzugsweise
besitzt das Eingangslichtstrahlenbündel eine Wellenlänge im Bereich
von 200–700
nm.
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Vorzugsweise
ist das Eingangslichtstrahlenbündel
parallel gerichtet.
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Vorzugsweise
ist das Eingangslichtstrahlenbündel
linear polarisiert, so dass das an internen Oberflächen gebrochene
Licht p-polarisiert ist.
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Der
Brewster-Winkel ist wellenlängenabhängig, so
dass Nullreflexion bei einem gegebenen Winkel nur für eine bestimmte
Wellenlänge
erfüllt
ist. Um einen Breitbandbetrieb zu ermöglichen, muss für die Grenzflächen ein
Kompromisswinkel gewählt
werden, der über
den geforderten Spektralbereich eine minimale Reflexion ergibt.
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Wenn
Lichtdurchlassmaterial, das geschmolzenes Siliciumoxid umfasst,
verwendet wird, ein Betrieb zwischen 200–700 nm gewählt wird und vorzugsweise ein
luftgefüllter
Spalt vorhanden ist, werden die parallelen Oberflächen so
festgelegt, dass der Winkel zwischen der Ausbreitungsrichtung des
Lichtstrahlenbündels in
dem Lichtdurchlassmaterial und einer Normalen zu den parallelen
Oberflächen
im Bereich von 32° bis
35° liegt,
wobei die parallelen Oberflächen
noch bevorzugter so festgelegt werden, dass der Winkel im Bereich
von 33,26° bis
33,76° liegt,
und die parallelen Oberflächen
Idealerweise so festgelegt werden, dass der Winkel 33,51° beträgt.
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Bei
einem Lichtdurchlassmaterial, das sich von geschmolzenem Siliciumoxid
unterscheidet, wie etwa Magnesiumfluorid oder bei einem anderen
Medium, das den Spalt zwischen den parallelen Oberflächen füllt, wie
etwa einer Flüssigkeit
würde ein
anderer Winkelbereich spezifiziert, um die Reflexionsverluste zu
minimieren.
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Die
Erfindung wird nun lediglich beispielhalber und mit Bezug auf die
folgende Zeichnung beschrieben, worin:
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1 eine Darstellung der Seitenverschiebung
zeigt, die ein Lichtstrahlenbündel
erfährt,
das eine Grenzfläche
zwischen zwei parallelen Oberflächen
durchquert, die so festgelegt sind, dass die Brewster-Bedingung erfüllt ist;
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2 eine Darstellung zweier
Grenzflächen
zeigt, die parallele Oberflächen
umfassen, die so festgelegt sind, dass die Brewster-Bedingung erfüllt ist;
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3 die Herleitung des Winkels
zeigt, bei dem die parallelen Oberflächen so angeordnet sind, dass Reflexionsverluste
minimiert sind;
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4 ein Beispiel einer optischen
Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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5 eine Skizze des Verlaufs
der optischen Achse für
die optische Vorrichtung von 4 zeigt;
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6 ein zweites Beispiel einer
optischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt; und
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7 eine Skizze des Verlaufs
der optischen Achse für
die optische Vorrichtung von 6 zeigt.
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In 1 sind zwei Prismenabschnitte 1, 10 und
eine Grenzfläche 2 gezeigt.
Ein Breitband-p-polarisiertes Lichtstrahlenbündel 3 verlässt den
Prismenabschnitt 1 an der Oberfläche 6 und durchquert
die Grenzfläche 2.
Die Grenzfläche 2 umfasst
zwei parallele Oberflächen 6, 7 und
einen Spalt 8. Die parallelen Oberflächen sind so angeordnet, dass
zwischen der Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahlenbündels in
den Prismenabschnitten und einer Normalen 9 zu den parallelen
Oberflächen
ein Winkel 5 gebildet wird, so dass die Brewster-Bedingung erfüllt ist.
Wenn die Brewster-Bedingung erfüllt
ist, ergibt sich im Wesentlichen keine Reflexion des Strahlenbündels 3 an
den parallelen Oberflächen 6 und 7.
Da der Brewster-Winkel von der Wellenlänge abhängt, wird eine Seitenverschiebung
beobachtet, wenn das Eingangsstrahlenbündel breitbandig ist. Dies
ist in 1 als Lichtstrahlenbündel 4 gezeigt.
Die Größe dieser
Verschiebung Δ hängt außerdem von
der Breite der Grenzfläche 2 ab.
Beispielsweise ist Δ =
1 mm für
Licht mit einer Wellenlänge
im Bereich 200–700
nm, bei optischen Elementen aus geschmolzenem Siliciumoxid und einem
luftgefüllten
Spalt einer Breite von 10 mm.
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2 zeigt, wie die Verwendung
zweier Grenzflächen
eingesetzt wer den kann, um die einem Breitband-Strahlenbündel inhärente Seitenverschiebung
gegenseitig aufzuheben und ein kollineares System zu erzeugen. In 2 sind drei Prismenabschnitte 18, 19, 20 und
zwei Grenzflächen 12, 13 gezeigt,
die parallele Oberflächen 14, 15 und
einen Spalt 21 bzw. parallele Oberflächen 16, 17 und
einen Spalt 22 umfassen. An der Oberfläche 14 des Prismenabschnitts 18 tritt übereinstimmend
mit dem Lichtweg 11 ein polarisiertes Breitband-Eingangsstrahlenbündel 3 aus
und durchquert die Grenzfläche 12,
wo sie auf die Oberfläche 15 des
Prismenabschnitts 19 auftrifft. Die parallelen Oberflächen 14 und 15 sind
so festgelegt, dass die Brewster-Bedingung
erfüllt
ist und somit Reflexionsverluste minimiert sind. Jedoch wird, wie
oben in 1 beschrieben
ist, eine Seitenverschiebung Δ eingeführt. Dies
ist als Strahlenbündel 4 gezeigt.
An der Oberfläche 16 des
Prismenabschnitts 19 treten die Strahlenbündel 3 und 4 aus,
durchqueren die Grenzfläche 13 und
treffen auf die Oberfläche 17 des
Prismenabschnitts 20 auf. Die parallelen Oberflächen 16 und 17 sind
ebenfalls so festgelegt, dass die Brewster-Bedingung erfüllt ist.
Die Grenzfläche 13 ruft
eine Seitenverschiebung hervor, die der Größe nach gleich, jedoch der
Wirkung nach jener, die durch die Grenzfläche 12 hervorgerufen
wird, entgegengesetzt ist. Die Strahlenbündel 3 und 4 vereinigen
sich deshalb an der Fläche 17 und
setzen sich längs
des Lichtweges 11 fort.
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3 zeigt die Herleitung des
Winkels (Winkel 5 in den 1 und 2) zwischen der Ausbreitungsrichtung
des Lichtstrahlenbündel
in dem Lichtdurchlassmaterial und einer Normalen zu den parallelen
Oberflächen,
der erforderlich ist, um sicherzustellen, dass die Brewster-Bedingung erfüllt ist
und Reflexionsverluste minimiert sind. In den 3b – 3d ist der Reflexionskoeffizient über der
Wellenlänge
für ein
Lichtstrahlenbündel,
das eine Grenze zwischen Luft und geschmol zenem Siliciumoxid überquert,
aufgezeichnet. Diese Grenze ist in 3a gezeigt:
ein Lichtstrahlenbündel 23 trifft
auf eine Oberfläche 28 zwischen
Luft 25 und geschmolzenem Siliciumoxid 26 auf
und bildet mit einer Normalen 27 zur Oberfläche einen
Winkel 24. In den 3b und 3d ist der Winkel 24 auf
33,76° bzw.
33,26° festgelegt.
Wie gezeigt ist, beträgt
der maximale Reflexionskoeffizient etwa 0,05 % über einen Wellenlängenbereich
200–700
nm. Die ideale Anordnung ist in 3c gezeigt:
der Winkel 24 ist auf 33,51° festgelegt, was einen maximalen
Reflexionskoeffizienten von etwa 0,03 % über den Wellenlängenbereich
200–700
nm ergibt.
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Ein
Beispiel einer optischen Vorrichtung 29 gemäß der vorliegenden
Erfindung ist in 4 gezeigt.
Es sind drei Prismenabschnitte 30, 37, 43 gezeigt.
Auf die Fläche 31 des
Prismenabschnitts 30 trifft ein Strahlenbündel aus
polarisiertem Licht 3 auf. Das Strahlenbündel erfährt drei
Reflexionen von den intern totalreflektierenden Oberflächen 32, 33, 34 und
tritt an der Oberfläche 35 des
Prismenabschnitts 30 aus. Das Strahlenbündel 3 trifft dann
auf die Oberfläche 39 des
Prismenabschnitts 37 auf. Die parallelen Oberflächen 35 und 39 sind durch
einen Spalt 36 getrennt und in einem solchen Winkel angeordnet,
dass die Brewster-Bedingung im Wesentlichen erfüllt ist und sich somit, wie
oben beschrieben worden ist, ein minimaler Reflexionsverlust ergibt. Sobald
sich das Strahlenbündel
innerhalb des Prismenabschnitts 37 befindet, erfährt es von
den intern totalreflektierenden Oberflächen 40, 41 zwei
Reflexionen und tritt an der Oberfläche 42 aus. Das Strahlenbündel trifft
dann auf die Oberfläche 44 des
Prismenabschnitts 43 auf. Die parallelen Oberflächen 42 und 44 sind
durch einen Spalt 38 getrennt und ebenso in einem solchen
Winkel angeordnet, dass die Brewster-Bedingung im Wesentlichen erfüllt ist,
wodurch Reflexionsverluste minimiert sind. Das Strahlen bündel erfährt dann
von den intern totalreflektierenden Oberflächen 45, 46 zwei
weitere Reflexionen, bevor es senkrecht zur Fläche 47 austritt.
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Das
Prisma 30 dient dazu, die Polarisation des an der Oberfläche 31 einfallenden
Lichts zu drehen. Das die Oberfläche 35 verlassende
Licht wird um 90° in
Bezug auf das Licht an der Oberfläche 31 gedreht. Die Polarisation
des an der Oberfläche 31 einfallenden
Lichts ist derart, dass das Licht an der Oberfläche 35 p-polarisiert
ist. Das die Oberfläche 35 verlassende
Licht ist in Bezug auf das einfallende Licht 3 verschoben.
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Die
Prismen 37 und 43 drehen die Lichtpolarisation
nicht. Ihr Zweck besteht darin, das Lichtstrahlenbündel so
zu verschieben, dass das die Oberfläche 47 verlassende
Licht mit dem an der Oberfläche 31 eintretenden
Licht kollinear ist.
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Wie
in den 1 und 2 beschrieben ist, ergibt
sich eine von der Wellenlänge
abhängige
Seitenverschiebung, wenn das Strahlenbündel von einem Prismenabschnitt
zum anderen übergeht,
jedoch ist dies zwecks Klarheit in 4 weggelassen.
Die Grenzflächen
zwischen den parallelen Oberflächen 35 und 39 sowie
den parallelen Oberflächen 42 und 44 haben,
wie in 2 beschrieben
ist, gleiche und entgegengesetzte Wirkungen, weshalb das Ausgangslichtstrahlenbündel von
der Vorrichtung von 4 mit
dem Eingangslichtstrahlenbündel
kollinear ist.
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5 zeigt, wie bei der Vorrichtung
von 4 die Polarisation
des Austrittsstrahlenbündels
in Bezug auf das Eintrittsstrahlenbündel um 90° gedreht wird. Zwecks Klarheit
sind die Bezugszeichen für
die Flächen der
Prismenabschnitte 30, 37 und 43 beibehalten
worden, jedoch die Eingangs- und Austrittsflächen 31, 47 durch
Kreuze, die intern totalreflektierenden Oberflächen 32–34, 40, 41, 45 und 46 durch
volle Kreise und die parallelen Oberflächen 35, 39, 42 und 44 durch
leere Kreise wiedergegeben. Die Polarisationsrichtung des Lichtstrahlenbündels 3 ist
durch die zweiseitigen Pfeile 51 in Bezug auf die orthogonalen
Achsen 48, 49 und 50 angegeben. Ein auf
die Fläche 31 auftreffendes
Lichtstrahlenbündel 3 wird
parallel zur Achse 48 polarisiert und verlässt die
Fläche 47 parallel
zur Achse 49 polarisiert. Die Polarisation ist somit um
90° gedreht
worden. Die Polarisation von Licht an jeder der Reflexionsoberflächen ist
ausschließlich
p- oder s-polarisiert. Dies stellt sicher, dass das Licht eine lineare
Polarisation bewahrt. Die Reflexionsoberflächen sind so orientiert, dass
sich das Licht stets parallel zu einer der orthogonalen Achsen 48, 49, 50,
jedoch jeweils innerhalb der Prismen 30, 37 und 43 ausbreitet.
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Die
Drehung der Polarisation wird in dem Prisma 30 dadurch
erreicht, dass das Licht drei 90°-Reflexionsvorgängen unterliegt,
wovon jeder in einer orthogonalen Ebene vor sich geht. Die Prismen 37 und 43 dienen
zur Umwandlung des Lichtstrahlenbündels in der Weise, dass es
wieder zur Kollinearität
mit dem an dem Prisma 30 einfallenden Licht gebracht wird.
In jedem Prisma erfolgen zwei 90°-Reflexionen.
Die zwei Reflexionen in dem Prisma 37 wie auch die zwei
Reflexionen in dem Prisma 43 erfolgen in derselben Ebene.
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Ein
zweites Beispiel einer optischen Vorrichtung 52 gemäß der vorliegenden
Erfindung ist in 6 gezeigt.
Es sind drei Prismenabschnitte 53, 54 und 55 gezeigt.
Ein Strahlenbündel
aus polarisiertem Licht 3 trifft auf die Fläche 56 des
Prismenabschnitts 53 auf. Das Strahlenbündel erfährt an den parallelen Oberflächen 57, 58 zwei
interne Totalreflexionen und tritt an der Oberfläche 59 des Prismenabschnitts 53 aus.
Das Strahlenbündel 3 trifft
dann auf die Oberfläche 61 des
Prismenabschnitts 54 auf. Die parallelen Oberflächen 59 und 61 sind
durch einen Spalt 60 getrennt und in einem solchen Winkel
festgelegt, dass die Brewster-Bedingung im Wesentlichen erfüllt ist
und sich somit, wie oben beschrieben worden ist, ein minimaler Reflexionsverlust
ergibt. Sobald sich das Strahlenbündel 3 innerhalb des
Prismenabschnitts 54 befindet, erfährt es von den intern totalreflektierenden
Oberflächen 62, 63 und 64 drei
Reflexionen und tritt an der Oberfläche 65 aus. Das Strahlenbündel trifft
dann auf die Oberfläche 67 des
Prismenabschnitts 55 auf. Die parallelen Oberflächen 65 und 67 sind
durch einen Spalt 66 getrennt und ebenso in einem solchen
Winkel angeordnet, dass die Brewster-Bedingung im Wesentlichen erfüllt ist,
wodurch Reflexionsverluste minimiert sind. Das Strahlenbündel erfährt dann
von den intern totalreflektierenden Oberflächen 68 und 69 zwei
weitere Reflexionen, bevor es senkrecht zur Fläche 70 austritt.
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Das
Prisma 54 dient dazu, die Polarisation des an der Oberfläche 61 einfallenden
Lichts zu drehen. Das die Oberfläche 65 verlassende
Licht wird um 90° in
Bezug auf das Licht an der Oberfläche 61 gedreht. Die Polarisation
des an der Oberfläche 56 einfallenden
Lichts ist derart, dass das Licht an den Oberflächen 59, 61, 65 und 67 p-polarisiert ist.
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Die
Prismen 53 und 55 drehen die Lichtpolarisation
nicht. Ihr Zweck besteht darin, das Lichtstrahlenbündel 3 so
zu verschieben, dass das durch die Oberfläche 70 austretende
Licht mit dem durch die Oberfläche 56 eintretenden
Licht kollinear ist. Die Prismen 53 und 55 ver schieben
das Licht jeweils in zueinander senkrechte Richtungen.
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7 zeigt, wie bei der Vorrichtung
von 6 die Polarisation
des Austrittsstrahlenbündels
in Bezug auf das Eintrittsstrahlenbündel um 90° gedreht wird. Zwecks Klarheit
sind die Bezugszeichen für
die Flächen der
Prismenabschnitte 53, 54 und 55 beibehalten
worden, jedoch die Eingangs- und Austrittsflächen 56, 70 durch
Kreuze, die intern totalreflektierenden Oberflächen 57, 58, 62, 63, 64, 68 und 69 durch
volle Kreise und die parallelen Oberflächen 59, 61, 65 und 67 durch
leere Kreise wiedergegeben. Die Polarisationsrichtung des Lichtstrahlenbündels 3 ist
durch die zweiseitigen Pfeile 51 in Bezug auf die orthogonalen
Achsen 48, 49 und 50 angegeben. Ein auf
die Fläche 56 auftreffendes
Lichtstrahlenbündel 3 wird
parallel zur Achse 48 polarisiert und verlässt die
Fläche 70 parallel
zur Achse 49 polarisiert. Die Polarisation ist somit um
90° gedreht
worden. Die Polarisation von Licht an jeder der Reflexionsoberflächen ist
ausschließlich
p- oder s-polarisiert. Dies stellt sicher, dass das Licht eine lineare
Polarisation bewahrt. Die Reflexionsoberflächen sind so orientiert, dass
sich das Licht stets parallel zu einer der orthogonalen Achsen 48, 49, 50,
jedoch jeweils innerhalb der Prismenabschnitte 53, 54 und 55 ausbreitet.
