DE69719829T2

DE69719829T2 - Optisches Zeitverzögerungsgerät

Info

Publication number: DE69719829T2
Application number: DE69719829T
Authority: DE
Inventors: Shinichiro Aoshima; Hironori Takahashi
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1996-01-08
Filing date: 1997-01-08
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2017-01-09
Also published as: EP0784222B1; JPH09184987A; EP0784222A2; DE69719829D1; JP3596964B2; EP0784222A3; US5751419A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Verzögerungsgerät zum abwechselnden Erzeugen von zwei Strahlen mit unterschiedlichen Verzögerungen, wobei der Verzögerungsbetrag von wenigstens einem von ihnen geändert werden kann.

Stand der Technik

Bei optischen Experimenten und optischen Messungen, bei denen gepulstes Licht verwendet wird, wurde das optische Verzögerungsgerät zum Ändern der Zeiten verwendet, zu denen das gepulste Licht ein gemessenes Objekt erreicht (siehe beispielsweise US-A-4 891 580 und IEEE J. of Quantum Electronics, Band QE-22, Nr. 1 (1986), S. 69-78). Fig. 1 ist eine strukturelle Darstellung eines Geräts zum Messen eines elektrischen Felds, bei dem ein herkömmliches optisches Verzögerungsgerät verwendet wird.
Bei diesem Gerät zum Messen eines elektrischen Felds wird zuerst ein von einer Pikosekunden-Impulslaserquelle 1 ausgesendeter Strahl durch einen Halbspiegel (Strahlteilerplatte) 2 in zwei Strahlen zerlegt oder geteilt. Ein Strahl wird durch einen optischen Modulator 3 geführt, um ihn regelmäßig abwechselnd durchzulassen und zu unterbrechen, und er wird dann als Auslöselicht auf das gemessene Objekt 4 fallen gelassen, das eine Pikosekundenschaltung in der Art beispielsweise eines photoleitfähigen optischen Schalters ist. Beim Fallen des Auslöselichts auf das gemessene Objekt 4 tritt wegen der photoelektrischen Umwandlung ein elektrischer Impuls auf, der an ein elektrooptisches Material 5 angelegt wird, dessen Brechungsindex sich abhängig von einer daran angelegten Spannung ändert.
Der andere vom Halbspiegel 2 abgetrennte Strahl läuft durch ein optisches Verzögerungsgerät 6, einen Polarisator 7 und einen Phasenkompensator 8 und wird von einer Linse 9 konzentriert, und der konzentrierte Strahl fällt als Abtastlicht auf das elektrooptische Material 5 und wird von diesem durchgelassen. Dabei ändert das Abtastlicht bei einer Änderung des Brechungsindex abhängig von der an das elektrooptische Material 5 angelegten Spannung seinen Polarisationszustand. Die Änderung des Polarisationszustands des Abtastlichts wird in eine Änderung der Intensität des Abtastlichts umgewandelt, wenn es einen Analysator 10 durchläuft. Dementsprechend hängt der Wert, der erhalten wird, wenn die Intensität dieses Abtastlichts durch einen Photodetektor 11 gemessen wird, von dem Wert der an das elektrooptische Material 5 angelegten Spannung ab.
Der Ausgabewert dieses Photodetektors 11 wird zur Modulationszeit des optischen Modulators 3 durch einen Lock- In-Verstärker 12 erfaßt, und es wird die Differenz zwischen den Ausgabewerten des Photodetektors 11 erfaßt, wenn das Auslöselicht auf das gemessene Objekt 4 fällt und wenn es nicht auf dieses fällt. Die Ausgabe vom Lock-In-Verstärker 12 wird an eine Summier-/Mittelwertbildungsvorrichtung 13 angelegt, um das Rauschen zu verringern, und das sich ergebende Signal wird danach einer Wellenformanzeige 14 zugeführt. Weil die Einfallszeit des Abtastlichts auf das elektrooptische Material 5 in bezug auf die Einfallszeit des Auslöselichts auf das gemessene Objekt 4 von dem optischen Verzögerungsgerät 6 geändert wird, werden auch Signale, die den Unterschieden zwischen den Zeiten entsprechen, als Wobbelsignale in die Wellenformanzeige 14 eingegeben. Auf diese Weise kann das Gerät nach dem Einfall des Auslöselichts eine Spannungswellenform in der Pikosekundenschaltung messen.
Es sei bemerkt, daß bei einem anderen herkömmlichen Beispiel, dessen Aufbau demjenigen des Geräts zum Messen eines elektrischen Felds ähnelt, wenngleich es sich dabei nicht um das Gerät zum Messen des elektrischen Felds handelt, ein Verfahren ausgeführt wird, bei dem zwei reflektierende optische Unterbrecher verwendet werden, um auf der Grundlage eines von einer Lichtquelle ausgegebenen Strahls abwechselnd zwei verschiedene Strahlen zu erzeugen, und die zwei Strahlen über jeweilige voneinander verschiedene Lichtwege geführt werden und dann wiederum auf der gleichen optischen Achse ausgegeben werden, wie in dem in Fig. 2 dargestellten Spektrophotometer (offengelegte japanische Patentanmeldung 4-130233) offenbart ist.
Bei diesem Spektrophotometer lauft ein von einer Lichtquelle 30 ausgegebener Strahl über einen Monochromator 31 und in einem optischen Weg 32, um eine rotierende Platte 22b eines ersten reflektierenden optischen Unterbrechers 22 zu erreichen. Diese rotierende Platte 22b ist so aufgebaut, daß sie durchlässige Bereiche 22ba und reflektierende Bereiche 22bb aufweist, die in Umfangsrichtung abwechselnd ausgebildet sind, wodurch der bei ihrer Drehung darauf fallende Strahl regelmäßig abwechselnd durchgelassen und reflektiert wird. Der durch den durchlässigen Bereich 22ba der rotierenden Platte 22b laufende Strahl lauft dann durch eine Bezugszelle 33 und ein Keilfilter 34, wird dann durch einen Reflektor 35a reflektiert und erreicht eine rotierende Platte 23b eines zweiten reflektierenden optischen Unterbrechers 23. Andererseits läuft der vom reflektierenden Bereich 22bb der rotierenden Platte 22b reflektierte Strahl auf einem optischen Weg 32b, wird von einem Reflektor 35b reflektiert, durchlauft eine Probenzelle 36 und erreicht dann die rotierende Platte 23b des zweiten reflektierenden optischen Unterbrechers 23.
Der erste reflektierende optische Unterbrecher 22 und der zweite reflektierende optische Unterbrecher 23 werden durch eine Antriebsvorrichtung 37 angetrieben, so daß sie mit der gleichen Rotationsgeschwindigkeit und einer Phasendifferenz von 180º zwischen ihnen rotieren. Genauer gesagt laßt die rotierende Platte 23b des zweiten reflektierenden optischen Unterbrechers 23 den Strahl durch, wenn die rotierende Platte 22b des ersten reflektierenden optischen Unterbrechers 22 den Strahl reflektiert und reflektiert die rotierende Platte 23b des zweiten reflektierenden optischen Unterbrechers 23 den Strahl, wenn die rotierende Platte 22b des ersten reflektierenden optischen Unterbrechers 22 den Strahl durchläßt. Wie beschrieben wurde, breitet sich der Strahl aus, wobei er mit der Rotation der beiden reflektierenden optischen Unterbrecher 22 und 23 seinen Weg regelmäßig zwischen dem optischen Weg 32a und dem optischen Weg 32b wechselt, wodurch der durch die Bezugszelle 33 laufende Strahl und der durch die Probenzelle 36 laufende Strahl einen Photodetektor 38 abwechselnd erreichen. Die Ausgangswerte des Photodetektors 38 werden durch einen Lock-In-Verstärker 39 bei der Zeitsteuerung für die Antriebsvorrichtung 37 zur Rotation der reflektierenden optischen Unterbrecher 22 und 23 synchron erfaßt, wodurch eine Ausgabe erhalten wird, die dem Verhältnis der Intensitäten der beiden Strahlen entspricht.
Weiterhin ist in US-A-5 028 800 ein Zweistrahlphotometer beschrieben, das eine Lichtquelle, die einen Lichtstrahl bereitstellt, eine Detektoreinrichtung, einen Probenbereich, eine optische Einrichtung zum Führen des Lichtstrahls als Meßlichtstrahl durch den Abtastbereich auf die Detektoreinrichtung und eine Einrichtung zum Führen des gleichen Lichtstrahls als ein Bezugslichtstrahl auf die Detektoreinrichtung, während der Probenbereich unter Verwendung eines optischen Unterbrechers vermieden wird, aufweist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht dementsprechend darin, ein optisches Verzögerungsgerät bereitzustellen, das Strahlen mit voneinander verschiedenen Verzögerungen auf einer optischen Achse regelmäßig abwechselnd ausgeben kann und das einen Verzögerungsbetrag von wenigstens einem Strahl veränderlich einstellen kann.
Ein optisches Verzögerungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt einen reflektierenden optischen Unterbrecher, um bei Einfall eines einfallenden Strahls, einen ersten sich in eine Gegenrichtung zum einfallenden Strahl ausbreitenden Strahl und einen zweiten sich in eine gleiche Richtung wie der einfallende Strahl ausbreitenden Strahl zu erzeugen, und, um bei Einfall eines sich in die Gegenrichtung des zweiten Strahls ausbreitenden dritten Strahls abwechselnd in eine gleiche Richtung und entlang einer gleichen optischen Achse den ersten Strahl auszugeben, wenn der erste Strahl erzeugt ist, und den dritten Strahl auszugeben, wenn der erste Strahl nicht erzeugt ist, eine Reflexionseinrichtung, die den dritten Strahl, basierend auf dem zweiten Strahl, ausgibt, und eine Bewegungseinrichtung, die mindestens die Reflexionseinrichtung in einer Richtung entlang einer optischen Achse des zweiten Strahls bewegt.
Wenn bei diesem optischen Verzögerungsgerät der einfallende Strahl auf den reflektierenden optischen Unterbrecher fällt, erzeugt der reflektierende optische Unterbrecher abwechselnd den in Gegenrichtung zum einfallenden Strahl laufenden ersten Strahl und den in der gleichen Richtung wie der einfallende Strahl laufenden zweiten Strahl. Wenn der zweite Strahl auf die Reflexionseinrichtung fällt, erzeugt die Reflexionseinrichtung auf der Grundlage des zweiten Strahls den dritten Strahl, der auf den reflektierenden optischen Unterbrecher fällt. Daraufhin gibt der reflektierende optische Unterbrecher abwechselnd den ersten Strahl und den dritten Strahl mit jeweiligen voneinander verschiedenen Verzögerungen aus. Wenn die Reflexionseinrichtung durch die Bewegungseinrichtung bewegt wird, ändert sich die Verzögerung des dritten Strahls.
Ein optisches Verzögerungsgerät gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt weiterhin einen halbdurchlässigen Spiegel, der jeweils einen Teil des ersten und des dritten Strahls, die von dem reflektierenden optischen Unterbrecher ausgegeben werden, in eine andere Richtung als die Einfallsrichtung reflektiert, wobei der reflektierende optische Unterbrecher aufweist: eine rotierende Platte, auf der reflektierende Bereiche und durchlässige Bereiche regelmäßig abwechselnd auf einem Umkreis um einen Mittelpunkt auf einer Ebene, die normal zur optischen Achse des einfallenden Strahls ist, angeordnet sind, die, wenn der einfallende Strahl auf den reflektierenden Bereich fällt, den einfallenden Strahl reflektiert, um den ersten Strahl zu erzeugen, und die, wenn der einfallende Strahl auf den durchlässigen Bereich fällt, den einfallenden Strahl durchläßt, um den zweiten Strahl zu erzeugen und den dritten Strahl durchzulassen, und eine Rotationsantriebsvorrichtung zum Rotieren der rotierenden Platte mit einer konstanten Geschwindigkeit um den Mittelpunkt in der Ebene, wobei die Reflexionseinrichtung ein Reflektor mit einer reflektierenden Fläche normal zur optischen Achse des zweiten Strahls ist. In diesem Fall werden der erste und der dritte von dem reflektierenden optischen Unterbrecher ausgegebene Strahl bei der Rotation der rotierenden Platte abwechselnd ausgegeben, so daß sie in Gegenrichtung zum einfallenden Strahl und auf der gleichen optischen Achse laufen und dann vom halbdurchlässigen Spiegel teilreflektiert werden und auf einer von derjenigen des einfallenden Strahls verschiedenen optischen Achse laufen.
Bei einem optischen Verzögerungsgerät gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Reflexionseinrichtung mehrere reflektierende Flächen auf, und sie erzeugt beim Einfall des zweiten Strahls auf diese den dritten Strahl mit einer optischen Achse, die von der optischen Achse des zweiten Strahls verschieden ist. In diesem Fall laufen der vom reflektierenden optischen Unterbrecher ausgegebene erste und dritte Strahl in Gegenrichtung zum einfallenden Strahl und auf einer von derjenigen des einfallenden Strahls verschiedenen optischen Achse.
Bei einem optischen Verzögerungsgerät gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt der reflektierende optische Unterbrecher eine erste rotierende Platte, auf der erste reflektierende Bereiche und erste durchlässige Bereiche regelmäßig abwechselnd auf einem Umkreis um einen ersten Mittelpunkt in einer ersten Ebene, die nicht normal zu der optischen Achse des einfallenden Strahls ist, angeordnet sind, die, wenn der einfallende Strahl auf den ersten reflektierenden Bereich fällt, den einfallenden Strahl reflektiert, um einen vierten Strahl zu erzeugen, und die, wenn der einfallende Strahl auf einen ersten durchlässigen Bereich fällt, den einfallenden Strahl durchläßt, um den zweiten Strahl zu erzeugen, eine zweite rotierende Platte, auf der zweite reflektierende Bereiche und zweite durchlässige Bereiche regelmäßig abwechselnd auf einem Umkreis um einen zweiten Mittelpunkt in einer zu der ersten Ebene senkrechten zweiten Ebene angeordnet sind, die, wenn der vierte Strahl auf den zweiten reflektierenden Bereich fällt, den vierten Strahl reflektiert, um den ersten Strahl zu erzeugen, und die, wenn der dritte Strahl auf den zweiten durchlässigen Bereich fällt, den dritten Strahl durchlaßt, eine erste Rotationsantriebsvorrichtung zum Rotieren der ersten rotierenden Platte mit einer konstanten Geschwindigkeit um den ersten Mittelpunkt in der ersten Ebene, eine zweite Rotationsantriebsvorrichtung zum Rotieren der zweiten rotierenden Platte mit konstanter Geschwindigkeit um den zweiten Mittelpunkt in der zweiten Ebene und eine Rotationssteuervorrichtung zum Steuern der ersten und der zweiten Rotationsantriebsvorrichtung, so daß, wenn die erste rotierende Platte den vierten Strahl erzeugt, die zweite rotierende Platte den vierten Strahl reflektiert, um den ersten Strahl zu erzeugen, und so daß, wenn die erste rotierende Platte den vierten Strahl nicht erzeugt, die zweite rotierende Platte den dritten Strahl durchläßt. In diesem Fall werden bei der synchronen Rotation der ersten und der zweiten rotierenden Platte der erste Strahl, der so erzeugt wird, daß der einfallende Strahl von der ersten rotierenden Platte reflektiert wird, so daß er zum vierten Strahl wird, wobei der vierte Strahl von der zweiten rotierenden Platte reflektiert wird, und der dritte Strahl, der so erzeugt wird, daß der von der ersten rotierenden Platte durchgelassene einfallende Strahl zum zweiten Strahl wird und dann infolge der Reflexionseinrichtung von der zweiten rotierenden Platte durchgelassen wird, abwechselnd erzeugt.
Bei einem optischen Verzögerungsgerät gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt der reflektierende optische Unterbrecher eine rotierende Platte, auf der reflektierende Bereiche und durchlässige Bereiche regelmäßig abwechselnd auf einem. Umkreis um, den Mittelpunkt in einer Ebene, die nicht normal zur optischen Achse des einfallenden Strahls ist, angeordnet sind, die, wenn der einfallende Strahl auf einen reflektierenden Bereich fällt, den einfallenden Strahl reflektiert, um einen vierten Strahl zu erzeugen, und einen fünften Strahl reflektiert, der sich anfänglich in eine Gegenrichtung zum vierten Strahl ausbreitet, um so den ersten Strahl zu erzeugen, und die, wenn der einfallende Strahl auf einen durchlässigen Bereich fällt, den einfallenden Strahl durchläßt, um den zweiten Strahl zu erzeugen, und eine Rotationsantriebsvorrichtung zum Rotieren der rotierenden Platte mit konstanter Geschwindigkeit um den Mittelpunkt in einer Ebene, und wobei das Gerät weiterhin umfaßt: einen reflektierenden Bereich, der mehrere reflektierende Flachen aufweist, um den fünften Strahl, basierend auf dem vierten Strahl, zu erzeugen. In diesem Fall werden bei der Rotation der rotierenden Platte der erste Strahl, der so erzeugt wird, daß der einfallende Strahl von der rotierenden Platte reflektiert wird, so daß er zum vierten Strahl wird und dann der vom reflektierenden Abschnitt erzeugte fünfte Strahl wieder von der rotierenden Platte reflektiert wird, und der dritte Strahl, der so erzeugt wird, daß der einfallende Strahl von der rotierenden Platte durchgelassen wird, so daß er zum zweiten Strahl wird und dann infolge der Reflexionseinrichtung wieder von der rotierenden Platte durchgelassen wird, abwechselnd erzeugt.
Bei einem optischen Verzögerungsgerät gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung bewegt die Bewegungseinrichtung den reflektierenden optischen Unterbrecher zusammen mit der Reflexionseinrichtung. In diesem Fall behalten der erste und der dritte Strahl eine konstante Verzögerungsdifferenz bei, es ändern sich jedoch ihre jeweiligen Verzögerungsbeträge.
Die vorliegende Erfindung wird beim Lesen der nachstehenden detaillierten Beschreibung und der anliegenden Zeichnung, welche nur der Erläuterung dienen und daher nicht als die vorliegende Erfindung einschränkend angesehen werden sollten, vollständiger verstanden werden.
Der weitere Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung wird beim Lesen der nachstehenden detaillierten Beschreibung verständlich werden. Es ist jedoch zu verstehen, daß die detaillierte Beschreibung und spezifische Beispiele, wenngleich sie bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung angeben, nur der Erläuterung dienen, weil verschiedene Änderungen und Modifikationen, die innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegen, Fachleuten beim Lesen der detaillierten Beschreibung verständlich werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist eine Darstellung des Aufbaus des Geräts zum Messen eines elektrischen Felds unter Verwendung des herkömmlichen optischen Verzögerungsgeräts,
Fig. 2 ist eine Darstellung des Aufbaus des herkömmlichen Spektrophotometers,
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines optischen Verzögerungsgeräts gemäß der ersten Ausführungsform,
Fig. 4 ist eine erklärende Darstellung einer rotierenden Platte eines reflektierenden optischen Unterbrechers,
die Fig. 5 und 6 sind erklärende Darstellungen der Arbeitsweise des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der ersten Ausführungsform,
Fig. 7 ist ein Zeitablaufdiagramm des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der ersten Ausführungsform, · Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht eines optischen Verzögerungsgeräts gemäß der zweiten Ausführungsform,
die Fig. 9 und 10 sind erklärende Darstellungen der Arbeitsweise des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der zweiten Ausführungsform,
Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht eines optischen Verzögerungsgeräts gemäß der dritten Ausführungsform,
die Fig. 12 und 13 sind erklärende Darstellungen der Arbeitsweise des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der dritten Ausführungsform,
Fig. 14 ist eine perspektivische Ansicht eines Retroreflektors,
Fig. 15 ist eine Draufsicht eines optischen Verzögerungsgeräts gemäß der vierten Ausführungsform,
die Fig. 16 und 17 sind erklärende Darstellungen der Arbeitsweise des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der vierten Ausführungsform,
Fig. 18 ist eine Darstellung des Aufbaus eines Geräts zum Messen eines elektrischen Felds unter Verwendung des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der zweiten Ausführungsform und
Fig. 19 ist eine erklärende Darstellung eines Beleuchtungszeitsteuerverfahrens beim Gerät zum Messen eines elektrischen Felds.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Das optische Verzögerungsgerät, das in dem in Fig. 1 dargestellten Gerät zum Messen eines elektrischen Felds verwendet wird, ist dafür eingerichtet, die Einfallszeit des Abtastlichts auf das elektrooptische Material 5 in bezug auf die Referenz bei der Einfallszeit des Auslöselichts auf das gemessene Objekt 4 einzustellen, und das Abtastlicht fällt ständig auf das elektrooptische Material 5. Um die Intensität des Abtastlichts im Lock-In-Verstärker 12 synchron zu erfassen, muß das Auslöselicht daher durch den optischen Modulator 3 optisch moduliert werden. Wenn das Auslöselicht jedoch auf das einer Modulation der Durchlässigkeit und seiner Unterbrechung unterzogene gemessene Objekt 4 fällt, stört die Modulation den Betrieb des gemessenen Objekts 4, und die durch photoelektrische Umwandlung erzeugten elektrischen Impulse werden manchmal instabil, was eine genaue Messung nicht zuläßt.
Andererseits verwendet das in Fig. 2 dargestellte Spektrophotometer die reflektierenden Unterbrecher und Lock- In-Verstärker, und sein Aufbau ähnelt demjenigen des Geräts zum Messen eines elektrischen Felds. Wenngleich das Spektrophotometer die optischen Wege regelmäßig umschaltet, weist es jedoch nicht das optische Verzögerungsgerät zum Ändern der optischen Wegdifferenz im Laufe der Zeit auf, und es wird daher in bezug darauf nichts beschrieben oder vorgeschlagen.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in Einzelheiten mit Bezug auf die anliegende Zeichnung beschrieben. In der Beschreibung der Zeichnung bezeichnen gleiche Elemente die gleichen Symbole, und es wird auf eine redundante Beschreibung verzichtet.

(Erste Ausführungsform)

Zuerst wird die erste Ausführungsform erklärt. Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Das optische Verzögerungsgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfaßt einen reflektierenden optischen Unterbrecher 110, um den einfallenden Strahl I0 abwechselnd zu reflektieren und durchzulassen und dadurch abwechselnd einen reflektierten Strahl I1 und einen durchgelassenen Strahl I2 zu erzeugen, einen Reflektor 120 zum normalen Reflektieren des vom reflektierenden optischen Unterbrecher 110 durchgelassenen Strahls I2, um einen Strahl I3 zu erzeugen, der wiederum zum reflektierenden optischen Unterbrecher 110 läuft, einen beweglichen Tisch 130, an dem der Reflektor 120 befestigt ist und der sich entlang der optischen Achse des Strahls I2 hin- und herbewegen kann, einen Halbspiegel 140 zum Reflektieren eines Teils des vom reflektierenden optischen Unterbrecher 110 reflektierten Strahls I3 und des vom Reflektor 120 reflektierten und erzeugten Strahls I3 in einer von der Richtung der optischen Achse des einfallenden Strahls I0 verschiedenen Richtung, eine Abschirmplatte 150 zum Abschirmen eines Strahls, der sich durch Teilreflexion des einfallenden Strahls I0 am Halbspiegel 140 ergibt, und eine feststehende Basis 160 zum Befestigen des reflektierenden optischen Unterbrechers 110, des Halbspiegels 140 und der Abschirmplatte 150 und zum Ermöglichen, daß sich der bewegliche Tisch 130 darauf bewegt.
Der reflektierende optische Unterbrecher (Strahlteilungs-/Kopplungseinrichtung) 110 zum abwechselnden Erzeugen des reflektierten Strahls I1 und des durchgelassenen Strahls I2 anhand des einfallenden Strahls I0 besteht aus einer rotierenden Platte 111 zum Rotieren um einen Mittelpunkt 111a und einem Motor 112 zum Rotieren der rotierenden Platte mit einer konstanten Geschwindigkeit. Die rotierende Platte 111 besteht aus durchlässigen Bereichen 111b zum Durchlassen eines Strahls und reflektierenden Bereichen 111c zum Reflektieren eines Strahls, die regelmäßig abwechselnd in Umfangsrichtung um den Mittelpunkt 111a angeordnet sind, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Daraufhin wird diese rotierende Platte 111 normal zur Richtung der optischen Achse des einfallenden Strahls I0 positioniert und an einer Position angeordnet, wo sie abwechselnd das Durchlassen und das Reflektieren des einfallenden Strahls I0 bei einer Rotation wiederholen kann. Wenn daher bei einer Rotation der rotierenden Platte 111 mit konstanter Geschwindigkeit der einfallende Strahl durch den durchlässigen Bereich 111b tritt, wird der durchgelassene Strahl I2 erzeugt, welcher zum Reflektor 120 weiterläuft, und wenn der einfallende Strahl durch den reflektierenden Bereich 111c reflektiert wird, wird der reflektierte Strahl I1 erzeugt und der Strahl I2 lauft zum Halbspiegel 140 weiter. Insbesondere werden dieser reflektierte Strahl I1 und der durchgelassene Strahl I2 regelmäßig abwechselnd erzeugt. Die durchlässigen Bereiche 111b können Perforationen sein, oder sie können aus einem Element in der Art transparenten Glases bestehen, das Licht durchläßt.
Die reflektierende Oberfläche des Reflektors 120 zum Erzeugen des Strahls I3 beim Einfallen des durchgelassenen Strahls I2 ist normal zur Richtung der optischen Achse des durchgelassenen Strahls I2, und der Strahl I3 läuft demgemäß in entgegengesetzter Richtung zum durchgelassenen Strahl I2 und auf der gleichen optischen Achse wie dieser. Der bewegliche Tisch 130 zum Bewegen dieses Reflektors 120 dient dem Bewegen des Reflektors entlang der optischen Achse des durchgelassenen Strahls I2, und er weist beispielsweise eine Zahnstangenstruktur auf.
Das optische Verzögerungsgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform arbeitet folgendermaßen. Die Fig. 5 und 6 sind erklärende Darstellungen der Arbeitsweise des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Wenn der vom Halbspiegel 140 teilweise durchgelassene einfallende Strahl I0 auf den reflektierenden Bereich 111c der rotierenden Platte 111 fällt (Fig. 5), wird der einfallende Strahl I0 vom reflektierenden Bereich 111c reflektiert, um den reflektierten Strahl I1 zu erzeugen. Der reflektierte Strahl I1 läuft in entgegengesetzter Richtung zum einfallenden Strahl I0 und auf der gleichen optischen Achse wie dieser und erreicht den Halbspiegel 140. Der Strahl I1 wird vom Halbspiegel 140 teilreflektiert.
Wenn der vom Halbspiegel 140 teilweise durchgelassene einfallende Strahl I0 andererseits auf den durchlässigen Bereich 111b der rotierenden Platte 111 fällt (Fig. 6), wird der einfallende Strahl I0 vom durchlässigen Bereich 111b durchgelassen, um den durchgelassenen Strahl I2 zu erzeugen. Der durchgelassene Strahl I2 erreicht den Reflektor 120, wo er reflektiert wird, um den Strahl I3 zu erzeugen. Der Strahl I3 läuft in Gegenrichtung zum durchgelassenen Strahl I2 und auf der gleichen optischen Achse wie dieser, er wird wiederum vom durchlässigen Bereich 111b der rotierenden Platte 111 durchgelassen, und er erreicht dann den Halbspiegel 140, durch den er teilreflektiert wird.
Weil die rotierende Platte 111 durch den Motor 112 mit einer konstanten Geschwindigkeit gedreht wird, werden die Strahlen I1 und I3 regelmäßig abwechselnd erzeugt und auf der gleichen optischen Achse ausgegeben. Wenn L der Abstand zwischen dem reflektierenden Bereich 111c der rotierenden Platte 111 und der reflektierenden Fläche des Reflektors 120 ist, weist der Strahl I3 eine optische Weglänge auf, die um die Differenz 2L länger ist als diejenige des Strahls I1 mit dem festen optischen Weg, und die Weglängendifferenz kann durch Bewegen der Position des Reflektors 120 durch den beweglichen Tisch 130 geändert werden. Falls die rotierende Platte 111 weiterhin durch den Motor 112 mit konstanter Geschwindigkeit gedreht wird, so daß die Schaltfrequenz der reflektierenden Bereiche 111c und der durchlässigen Bereiche 111b f (Hz) ist, werden der Strahl I1 und der Strahl I3 mit der Weglängendifferenz 2L zwischen ihnen abwechselnd bei der Wiederholungsfrequenz f' (Hz) erzeugt.
Fig. 7 zeigt einen Betriebszeitablauf des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
In Fig. 7 ist der Fall dargestellt, in dem die Beziehung zwischen der Schaltfrequenz f und der Wiederholungsfrequenz f' = 2f ist. Es ist jedoch nicht erforderlich, daß der Unterbrechungsvorgang mit dem eingegebenen Impulsstrahl synchronisiert ist. Das optische Verzögerungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet vorteilhaft, wenn die Wiederholungsfrequenz f' höher ist als die Schaltfrequenz f.

(Zweite Ausführungsform)

Als nächstes wird die zweite Ausführungsform erklärt. Fig. 8 ist eine perspektivische Darstellung des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Das optische Verzögerungsgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfaßt einen reflektierenden optischen Unterbrecher 210, um den einfallenden Strahl I0 abwechselnd zu reflektieren und durchzulassen und dadurch abwechselnd einen reflektierten Strahl I4 und einen durchgelassenen Strahl I2 zu erzeugen, Reflektoren 220 und 221 zum Reflektieren des vom reflektierenden optischen Unterbrecher 210 durchgelassenen Strahls I2, um einen Strahl I3 zu erzeugen, der parallel zur optischen Achse des Strahls I2 und in Gegenrichtung dazu läuft, einen reflektierenden optischen Unterbrecher 215 zum Reflektieren des vom reflektierenden optischen Unterbrecher 210 reflektierten Strahls I4 beim Einfall auf diesen und zum Durchlassen des Strahls I3 beim Einfall des vom Reflektor 221 reflektierten Strahls I3, einen beweglichen Tisch 230, auf dem die Reflektoren 220 und 221 befestigt sind und der sich entlang der optischen Achse des Strahls I2 bewegen kann, eine feststehende Basis 260 zum Befestigen der reflektierenden optischen Unterbrecher 210, 215 auf dieser, welche es ermöglicht, daß sich der bewegliche Tisch 230 darauf bewegt, und eine Unterbrechersteuereinrichtung 270 zum Steuern der mit der Reflexion bzw. Transmission des Strahls an den zwei reflektierenden optischen Unterbrechern 210 und 215 synchronisierten Rotation.
Die reflektierenden optischen Unterbrecher 210 und 215, die jeweils dem Erzeugen des durchgelassenen Strahls und des reflektierten Strahls dienen, sind ebenso aufgebaut wie der in der ersten Ausführungsform beschriebene reflektierende optische Unterbrecher 110. Die Anordnungswinkel der Unterbrecher 210 und 215 sind jedoch von demjenigen bei der ersten Ausführungsform in bezug auf die optische Achse des einfallenden Strahls verschieden. Insbesondere ist die rotierende Platte 211 des reflektierenden optischen Unterbrechers 210 so angeordnet, daß die Normale dazu den Winkel α in bezug auf die optische Achse des einfallenden Strahls I0 bildet, während die rotierende Platte 216 des reflektierenden optischen Unterbrechers 215 so angeordnet ist, daß die Normale dazu den Winkel (90º - α) in bezug auf die optische Achse des Strahls I4 bildet. Weiterhin befindet sich die rotierende Platte 216 an einer Position, an der sie den von der rotierenden Platte 211 reflektierten Strahl I4 reflektieren kann. Wenn der Strahl I4, der reflektiert und erzeugt wird, wenn der einfallende Strahl I0 auf den reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 211 fällt, den reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 216 erreicht, wird der Strahl I4 vom reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 216 reflektiert, wodurch der Strahl I1 erzeugt wird. Die optische Achse dieses Strahls I1 verläuft parallel zu derjenigen des einfallenden Strahls I0, und der Strahl I1 läuft in Gegenrichtung zur Einfallsrichtung des einfallenden Strahls I0.
Der Reflektor 220, der den vom durchlässigen Bereich der rotierenden Platte 211 des reflektierenden optischen Unterbrechers 210 durchgelassenen Strahl I2 reflektiert, ist so angeordnet, daß die Normale zu seiner reflektierenden Fläche den Winkel β in bezug auf die optische Achse des Strahls I2 bildet, während der Reflektor 221 so angeordnet ist, daß die Normale zu seiner reflektierenden Flache den Winkel (90º - β) in bezug auf die optische Achse des nach der Reflexion durch den Reflektor 220 ankommenden Strahls bildet. Daher verläuft die optische Achse des Strahls I3, der durch die Reflexion vom Reflektor 221 erzeugt wird, parallel zur optischen Achse des auf den Reflektor 220 fallenden Strahls I2, und der Strahl I3 läuft in Gegenrichtung zum Strahl I2.
Weiterhin sind die Reflektoren 220, 221 so angeordnet, daß hinter dem reflektierenden optischen Unterbrecher 215 die optische Achse des durch Reflexion vom Reflektor 221 erzeugten Strahls I3 mit der optischen Achse des durch Reflexion von der rotierenden Platte 216 erzeugten Strahls I1 ausgerichtet wird.
Die Unterbrechersteuereinrichtung 270 zum Steuern der Rotation der reflektierenden optischen Unterbrecher 210 und 215 steuert die Rotation der Motoren 212 und 217 zum jeweiligen Drehen der rotierenden Platten 211 und 216, so daß, wenn die rotierende Platte 211 den einfallenden Strahl I0 reflektiert, die rotierende Platte 216 auch den Strahl I4 reflektiert und die rotierende Platte 216 auch den Strahl I3 durchläßt, wenn die rotierende Platte 211 den einfallenden Strahl I0 durchläßt.
Das optische Verzögerungsgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform arbeitet folgendermaßen. Die Fig. 9 und 10 sind erklärende Darstellungen der Arbeitsweise des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Wenn der einfallende Strahl I0 auf den reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 211 fällt (Fig. 9), wird der einfallende Strahl I0 von dem reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 211 reflektiert, um den Strahl I4 zu erzeugen. Der Strahl I4 fällt auf den reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 216 und wird dadurch reflektiert, um den Strahl I1 zu erzeugen. Dieser Strahl I1 läuft in Gegenrichtung zum einfallenden Strahl I0 und auf der optischen Achse parallel zu derjenigen des einfallenden Strahls I0.
Wenn der einfallende Strahl I0 andererseits auf den durchlässigen Bereich der rotierenden Platte 211 fällt (Fig. 10), wird der einfallende Strahl I0 vom durchlässigen Bereich der rotierenden Platte 211 durchgelassen, um den Strahl I2 zu erzeugen. Der Strahl I2 wird von jedem der Reflektoren 220 und 221 reflektiert, wodurch der Strahl I3 erzeugt wird. Der Strahl I3 wird vom durchlässigen Bereich der rotierenden Platte 216 durchgelassen, so daß er auf der gleichen optischen Achse wie der Strahl I1 läuft.
Wenn die rotierenden Platten 211 und 216, von der Unterbrechersteuereinrichtung 270 gesteuert, durch die Motoren 212 bzw. 217 gedreht werden, werden der Strahl I1 mit einer festen optischen Weglänge und der Strahl I3 mit einer optischen Weglänge, die von derjenigen des Strahls I1 verschieden ist, regelmäßig abwechselnd erzeugt und auf der gleichen optischen Achse ausgegeben. Durch Bewegen der Reflektoren 220 und 221 durch den beweglichen Tisch 230 kann die optische Weglängendifferenz zwischen den Strahlen I1 und I3 geändert werden.
Der Betriebszeitablauf des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der vorliegenden Ausführungsform ähnelt dem Betriebszeitablauf in Fig. 7.
Weil das optische Verzögerungsgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform den Halbspiegel nicht zu verwenden braucht, welcher beim optischen Verzögerungsgerät gemäß der ersten Ausführungsform erforderlich war, kann der ausfallende Strahl (Strahl I1 oder I3) hinsichtlich der Lichtmenge des einfallenden Strahls I0 verlustfrei erhalten werden.

(Dritte Ausführungsform)

Als nächstes wird die dritte Ausführungsform erklärt. Fig. 11 ist eine perspektivische Darstellung des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Das optische Verzögerungsgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfaßt einen reflektierenden optischen Unterbrecher 310, um den einfallenden Strahl I0 einer abwechselnden Reflexion und Transmission zu unterziehen, um abwechselnd einen reflektierten Strahl I4 und einen durchgelassenen Strahl I2 zu erzeugen, Reflektoren 320 und 321 zum Reflektieren des vom reflektierenden optischen Unterbrecher 310 durchgelassenen Strahls I2, um einen Strahl I3 zu erzeugen, der parallel zur optischen Achse des Strahls I2, jedoch entgegengesetzt dazu läuft, Reflektoren 322 und 323 zum Reflektieren des vom reflektierenden optischen Unterbrecher 310 reflektierten Strahls I4, um einen Strahl I5 zu erzeugen, der parallel zur optischen Achse des Strahls I4, jedoch entgegengesetzt dazu läuft, einen beweglichen Tisch 330, an dem die Reflektoren 320 und 321 befestigt sind und der sich entlang der optischen Achse des Strahls I2 bewegen kann, Blenden 380 bis 383, die jeweils für den einfallenden Strahl I0 und die Ausgangsstrahlen I1, I3 bereitgestellt sind, sowie eine feststehende Basis 360 zum Befestigen der reflektierenden optischen Unterbrecher 310, der Reflektoren 322, 323 und der Blenden 380 bis 383, worauf sich der bewegliche Tisch 330 bewegen kann.
Der reflektierende optische Unterbrecher 310, der gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, ist genauso aufgebaut wie der in der ersten Ausführungsform beschriebene reflektierende optische Unterbrecher 110. Der reflektierende optische Unterbrecher 310 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch unter einem vorbestimmten Winkel in bezug auf die optische Achse des einfallenden Strahls I0 geneigt.
Weiterhin sind die gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendeten Reflektoren 320 und 321 ebenso angeordnet und arbeiten ebenso wie die in der zweiten Ausführungsform beschriebenen Reflektoren 220 und 221. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der am Reflektor 321 erzeugte Strahl I3 jedoch auf den durchlässigen Bereich der rotierenden Platte 311 gerichtet, die den durchgelassenen Strahl I2 erzeugt hat, und von ihrem durchlässigen Bereich durchgelassen. Der durchlässige Bereich, der den Strahl I3 durchläßt, und der durchlässige Bereich, der den Strahl I2 durchläßt, können derselbe sein, oder sie können voneinander verschieden sein.
Wenn der vom reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 311 reflektierte Strahl I4 auf den Reflektor 322 fällt, reflektiert der Reflektor 322 den Strahl I4 zum Reflektor 323. Wenn der vom Reflektor 322 reflektierte Strahl auf den Reflektor 323 fällt, reflektiert der Reflektor 323 den Strahl, um den Strahl I5 zu erzeugen. Die optische Achse dieses Strahls I5 ist parallel zur optischen Achse des Strahls I4, und der Strahl I5 läuft in Gegenrichtung zum Strahl I4.
Weiterhin sind die Reflektoren 320 bis 323 so angeordnet, daß die optische Achse des durch Reflexion vom Reflektor 321 erzeugten Strahls I3 und die optische Achse des beim Einfallen des Strahls I5 durch Reflexion von der rotierenden Platte 311 erzeugten Strahls I1 hinter dem reflektierenden optischen Unterbrecher 310 gleich sind. Wenn der einfallende Strahl I0 demgemäß auf den durchlässigen Bereich der rotierenden Platte 311 fällt, um den durchgelassenen Strahl I2 zu erzeugen, läuft der am Reflektor 321 erzeugte Strahl I3 durch den durchlässigen Bereich der rotierenden Platte 311, und wenn der einfallende Strahl I0 auf den reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 311 fällt, um den reflektierten Strahl I4 zu erzeugen, wird der am Reflektor 323 erzeugte Strahl I5 vom reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 311 reflektiert, so daß er zum Strahl I1 wird.
Die Blenden 380 und 381, durch die der einfallende Strahl I0 hindurchtritt, dienen dem Positionieren der optischen Achse des einfallenden Strahls I0 in bezug auf die optische Eintrittsachse des optischen Verzögerungsgeräts, während die Blenden 382 und 383, durch die die ausfallenden Strahlen I1 und I3 treten, dem Positionieren der optischen Achse der ausfallenden Strahlen I1 und I3 in bezug auf die optische Austrittsachse des optischen Verzögerungsgeräts dienen.
Das optische Verzögerungsgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform arbeitet folgendermaßen. Die Fig. I2 und I3 sind erklärende Darstellungen der Arbeitsweise des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Wenn der einfallende Strahl I0, nachdem er durch die Blenden 380 und 381 hindurchgetreten ist, auf den reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 311 fällt (Fig. 12), wird der einfallende Strahl I0 von dem reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 311 reflektiert, um den reflektierten Strahl I4 zu erzeugen. Der Strahl I4 wird von den Reflektoren 322 und 323 reflektiert, um den Strahl I5 zu erzeugen, der in Gegenrichtung zum Strahl I4 und auf der optischen Achse parallel zu derjenigen des Strahls I4 läuft. Daraufhin wird der Strahl I5 durch den reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 311 reflektiert, um den Strahl I1 zu erzeugen, der in Gegenrichtung zum einfallenden Strahl I0 und auf der optischen Achse parallel zu derjenigen des einfallenden Strahls I0 läuft.
Wenn der einfallende Strahl I0 andererseits auf den durchlässigen Bereich der rotierenden Platte 311 fällt (Fig. 13), wird er vom durchlässigen Bereich der rotierenden Platte 311 durchgelassen, um den Strahl I2 zu erzeugen. Dieser Strahl I2 wird von den Reflektoren 320 und 321 reflektiert, um den Strahl I3 zu erzeugen. Der Strahl I3 tritt durch den durchlässigen Bereich der rotierenden Platte 311, so daß er auf der gleichen optischen Achse wie der Strahl I1 läuft.
Wenn die rotierende Platte 311 durch den Motor 312 gedreht wird, werden der Strahl I1 mit einer festen optischen Weglänge und der Strahl I3 mit einer optischen Weglänge, die von derjenigen des Strahls I1 verschieden ist, regelmäßig abwechselnd erzeugt und auf der gleichen optischen Achse ausgegeben. Durch Bewegen der Reflektoren 320 und 321 durch den beweglichen Tisch 330 kann die optische Weglängendifferenz zwischen dem Strahl I1 und dem Strahl I3 geändert werden.
Der Betriebszeitablauf des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der vorliegenden Ausführungsform ähnelt dem Betriebszeitablauf in Fig. 7.
Die Reflektoren 320 und 321 können durch einen Retroreflektor ersetzt werden, wie in Fig. 14 dargestellt ist. Der Retroreflektor ist ein Tripelspiegelreflektor, der aus drei reflektierenden Flächen besteht, und er gibt beim Einfall des Strahls I2 den Strahl I3 aus, der in Gegenrichtung zum Strahl I2 und parallel zu seiner optischen Achse läuft. Weil die Verwendung dieses Reflektors den Abstand zwischen der optischen Achse des einfallenden Strahls I2 und der optischen Achse des ausfallenden Strahls I3 leicht verkürzen kann, können die zwei Strahlen so angeordnet werden, daß sie durch einen einzigen durchlässigen Bereich des reflektierenden optischen Unterbrechers 311 laufen. Dies ist auch dann der Fall, wenn die Reflektoren 322 und 323 durch einen Retroreflektor ersetzt werden.
Das optische Verzögerungsgerät gemäß der zweiten Ausführungsform benötigt die zwei reflektierenden optischen Unterbrecher, und es ist dabei erforderlich, daß sie synchron gedreht werden, während beim optischen Verzögerungsgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform nur die Verwendung eines einzigen reflektierenden optischen Unterbrechers erforderlich ist, wodurch der Aufbau einfach wird und die Steuerung erleichtert wird.

(Vierte Ausführungsform)

Als nächstes wird die vierte Ausführungsform erklärt. Fig. 4 ist eine Draufsicht des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Das optische Verzögerungsgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfaßt einen reflektierenden optischen Unterbrecher 410, um den einfallenden Strahl I0 einer abwechselnden Reflexion und Transmission zu unterziehen, um abwechselnd einen reflektierten Strahl I4 und einen durchgelassenen Strahl I2 zu erzeugen, ein rechtwinkliges Prisma 420 zum Reflektieren des vom reflektierenden optischen Unterbrecher 410 durchgelassenen Strahls I2 und zum Erzeugen eines Strahls I3, der in Gegenrichtung zum Strahl I1 und parallel zur optischen Achse des Strahls I2 läuft, einen reflektierenden optischen Unterbrecher 415 zum Reflektieren des Strahls I4 beim Einfall des vom reflektierenden optischen Unterbrecher 410 reflektierten Strahls I4 und zum Durchlassen des Strahls I3 beim Einfall des vom rechtwinkligen Prisma 420 reflektierten Strahls I3, einen beweglichen Tisch 430, an dem die reflektierenden optischen Unterbrecher 410, 415 und das rechtwinklige Prisma 420 befestigt sind und der sich parallel zur optischen Achse des einfallenden Strahls I0 bewegen kann, eine feststehende Basis 460, worauf sich der bewegliche Tisch 430 bewegen kann, und eine Unterbrechersteuereinrichtung 470 zum Steuern der Rotation synchron mit der Reflexion bzw. Transmission des Strahls an den zwei reflektierenden optischen Unterbrechern 410 und 415.
Die reflektierenden, optischen Unterbrecher 410, 415 und die Unterbrechersteuereinrichtung 470, die gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden, sind in der gleichen Anordnung und mit der gleichen Arbeitsweise wie die reflektierenden optischen Unterbrecher 210, 215 und die Unterbrechersteuereinrichtung 270 gemäß der zweiten Ausführungsform eingerichtet.
Das gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendete rechtwinklige Prisma 420 ist ein Ersatz für die beiden Reflektoren 210 und 211 gemäß der zweiten Ausführungsform und hat die gleiche Funktion. Wenn insbesondere der Strahl I2 auf das Prisma fällt, reflektiert es den Strahl durch die beiden zueinander senkrechten Flächen, um den Strahl I3 zu erzeugen, der in Gegenrichtung zum Strahl I2 und parallel zur optischen Achse des Strahls I2 läuft.
Der wichtigste Unterschied der vorliegenden Ausführungsform gegenüber der zweiten Ausführungsform besteht darin, daß die beiden reflektierenden optischen Unterbrecher 410, 415 und das rechtwinklige Prisma 420 auf dem beweglichen Tisch 430 befestigt sind und daß sie sich gemeinsam entlang der optischen Achse des einfallenden Strahls I0 auf der feststehenden Basis 460 bewegen. Wenn sich der bewegliche Tisch 430 dementsprechend auf der feststehenden Basis 460 bewegt, ergibt sich eine Änderung der optischen Weglängen des Strahls I1 (Fig. 16), die erhalten wird, wenn der einfallende Strahl I0 von dem reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 411 reflektiert wird und dann von dem reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 416 reflektiert wird, und des Strahls I3 (Fig. 17), die erhalten wird, wenn der einfallende Strahl I0 vom durchlässigen Bereich der rotierenden Platte 411 durchgelassen wird, von dem rechtwinkligen Prisma 420 reflektiert wird und dann von dem durchlässigen Bereich der rotierenden Platte 416 durchgelassen wird, die optische Weglängendifferenz zwischen ihnen ist jedoch konstant.
Zusammenfassend sei bemerkt, daß die optischen Verzögerungsgeräte gemäß den Ausführungsformen eins bis drei dafür eingerichtet sind, den Strahl I1 und den Strahl I3, die voneinander verschiedene Verzögerungen aufweisen, regelmäßig abwechselnd auf einer optischen Achse auszugeben, wobei sie die Verzögerung des Strahls I3 in bezug auf den Bezugsstrahl I1 mit der Bezugsverzögerung ändern können, während das optische Verzögerungsgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der Hinsicht in gleicher Weise eingerichtet ist, daß die Strahlen I1 und I3 mit voneinander verschiedenen Verzögerungen regelmäßig abwechselnd auf einer optischen Achse ausgegeben werden, es jedoch die Verzögerungen der zwei Strahlen ändern kann, während die Verzögerungsdifferenz zwischen den Strahlen I1 und I3 konstant gehalten wird.
Der Betriebszeitablauf des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der vorliegenden Ausführungsform ähnelt dem Betriebszeitablauf in Fig. 7.

(Fünfte Ausführungsform)

Als nächstes wird die fünfte Ausführungsform erklärt. Die vorliegende Ausführungsform ist ein Beispiel, bei dem das optische Verzögerungsgerät gemäß der zweiten Ausführungsform in einem Gerät zum Messen eines elektrischen Felds verwendet wird. Fig. 18 ist eine Strukturdarstellung des Geräts zum Messen eines elektrischen Felds, bei dem das optische Verzögerungsgerät gemäß der zweiten Ausführungsform verwendet wird.
Das Gerät zum Messen eines elektrischen Felds gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfaßt eine Laserquelle 510 zum Ausgeben gepulsten Pikosekunden-Laserlichts, dessen Wiederholungsfrequenz beispielsweise 80 MHz ist, was ein sehr hoher Wert ist, einen Halbspiegel 520, der einen Teil des Laserlichts durchläßt, jedoch den Rest reflektiert, Reflektoren 521 und 522 zum Leiten des vom Halbspiegel 520 reflektierten Laserlichts (Auslöselichts) zum gemessenen Objekt 530, das optische Verzögerungsgerät 200, auf das das vom Halbspiegel 520 durchgelassene Laserlicht fällt und das die zwei Strahlen mit unterschiedlichen optischen Weglängen regelmäßig abwechselnd ausgibt, einen Polarisator 524 zum Durchlassen nur einer linear polarisierten Lichtkomponente, die in einer Richtung des vom optischen Verzögerungsgerät 200 ausgegebenen Strahls polarisiert ist (Abtastlicht), eine Phasenkompensationsplatte 525 zum Umwandeln des Abtastlichts, nachdem es zum linear polarisierten Licht geworden ist, in zirkular polarisiertes Licht, eine Linse 526 zum Sammeln des Abtastlichts, nachdem es zum zirkular polarisierten Licht geworden ist, um es auf ein elektrooptisches Material 540 einfallen zu lassen, das elektrooptische Material 540, das seinen Brechungsindex entsprechend einer Spannung oder eines elektrischen Felds des gemessenen Objekts 530, auf das das Abtastlicht fällt, ändert, und das den Strahl mit Polarisationszuständen ausgibt, die sich entsprechend der Änderung des Index ändern, eine Linse 550 zum Umwandeln des vom elektrooptischen Material 540 ausgegebenen Strahls in paralleles Licht, einen Analysator 551 zum Ausgeben nur einer linear polarisierten Lichtkomponente, die in einer Richtung polarisiert ist, von dem durch die Linse 550 hindurchgetretenen Strahl, einen Photodetektor 552 zum Messen der Intensität des aus dem Analysator 551 ausgetretenen Strahls und zum Ausgeben eines Spannungssignals entsprechend der Intensität, einen Lock-In-Verstärker 560 zum Erfassen des vom Photodetektor 552 ausgegebenen Spannungssignals synchron mit einer Zweistrahl-Zeitsteuerung in dem optischen Verzögerungsgerät 200, eine Summier-/Mittelwertbildungsvorrichtung 570 zum Summieren der vorbestimmten Anzahl von Ausgangswerten vom Lock-In-Verstärker 560, wodurch ein Durchschnittswert von diesen erhalten wird und er ausgegeben wird, eine Tischsteuereinrichtung 580 zum Ändern der optischen Weglängendifferenz zwischen den im optischen Verzögerungsgerät 200 erzeugten zwei Strahlen und eine Wellenformanzeige 590 zum Empfangen des Spannungssignals entsprechend der optischen Weglängendifferenz und des Spannungssignals von der Summier- /Mittelwertbildungsvorrichtung 570 und zum Anzeigen einer Wellenform der Intensität des an das elektrooptische Material 540 angelegten elektrischen Felds.
Das auf das gemessene Objekt 530 fallende Auslöselicht ist das Licht, das von der Laserquelle 510 ausgegeben wurde, vom Halbspiegel 520 teilreflektiert wurde, von den Reflektoren 521 und 522 reflektiert wurde und dann auf das gemessene Objekt 530 gefallen ist. Das gemessene Objekt 530 ist beispielsweise eine Pikosekundenschaltung in der Art eines photoleitfähigen optischen Schalters, der beim Einfallen des Auslöselichts durch photoelektrische Umwandlung einen elektrischen Impuls erzeugt. Dieser elektrische Impuls wird an das elektrooptische Material 540 angelegt. Dieses elektrooptische Material 540 hat die Eigenschaft, seinen Brechungsindex abhängig von der daran angelegten Spannung zu ändern. Dieses Auslöselicht unterliegt keinen Modifikationen, und es fällt beständig auf das gemessene Objekt 530, um den elektrischen Impuls zu erzeugen, und die dem elektrischen Impuls entsprechende Spannung wird auch ständig an das elektrooptische Material 540 angelegt.
Die Spannung kann direkt durch Koppeln des gemessenen Objekts 530 mit dem elektrooptischen Material 540 durch eine Signalleitung an das Material 540 angelegt werden, oder das gemessene Objekt 530 und, das elektrooptische Material 540 können nahe beieinander angeordnet werden, um zu ermöglichen, daß ein elektrisches Streufeld des Objekts auf das elektrooptische Material 540 einwirkt.
Nachdem der Laserstrahl aus der Laserquelle 510 ausgetreten ist und vom Halbspiegel 520 durchgelassen wurde, fällt er zuerst auf das optische Verzögerungsgerät 200. Das hier verwendete optische Verzögerungsgerät 200 ist dasjenige gemäß der zweiten Ausführungsform. Wenn insbesondere der Laserstrahl, nachdem er aus der Laserquelle 510 ausgetreten ist und vom Halbspiegel 520 teilweise durchgelassen wurde, auf das Verzögerungsgerät 200 fällt, und wenn die rotierenden Platten 211 und 216 von den Motoren 212 und 217 gesteuert rotiert werden, so daß sie synchron mit der Unterbrechersteuereinrichtung 270 rotieren, gibt das Verzögerungsgerät regelmäßig abwechselnd den Laserstrahl, der vom durchlässigen Bereich der rotierenden Platte 211 durchgelassen wurde, von den Reflektoren 220 und 221 reflektiert wurde und weiter vom durchlässigen Bereich der rotierter den Platte 216 durchgelassen wurde, und den Laserstrahl, der vom reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 211 reflektiert wurde und dann vom reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 216 reflektiert wurde, aus, so daß sie zum Abtastlicht werden. Die Wiederholungsfrequenz der abwechselnden Ausgabe der Laserstrahlen reicht normalerweise Von einigen hundert Hz bis zu mehreren kHz, und diese Wiederholungsfrequenz hängt von der Funktionsweise des Lock-In-Verstärker ab, der mehrere Hz bis mehrere hundert kHz verwirklichen kann. Daraufhin wird dieses Abtastlicht in Gegenrichtung zum einfallenden Strahl und parallel zur optischen Achse des auf das optische Verzögerungsgerät 200 einfallenden Laserstrahls ausgegeben. Weiterhin kann sich der bewegliche Tisch 230 zum Befestigen der beiden Reflektoren 220 und 22 entlang der optischen Achse des einfallenden Laserstrahls durch die Tischsteuereinrichtung 580 bewegen, und diese Bewegung kann die Verzögerung von einem der beiden das Abtastlicht bildenden Strahlen ändern.
Das vom optischen Verzögerungsgerät 200 ausgegebene Abtastlicht wird zum Polarisator 524 geleitet, um als linear polarisiertes Licht ausgegeben zu werden. Daraufhin wird das zum linear polarisierten Licht gewordene Abtastlicht in die Phasenkompensationsplatte 525 geleitet, deren optische Achse um 45º zur optischen Achse des Polarisators 524 geneigt ist und die eine Phasendifferenz einer Viertelwellenlänge zwischen Komponenten in den Richtungen der jeweiligen optischen Achsen bewirkt, um das Licht in zirkular polarisiertes Licht umzuwandeln und auszugeben.
Während das Abtastlicht, das zum zirkular polarisierten Licht geworden ist und von der Linse 526 gesammelt wurde, auf das elektrooptische Material 540 fällt und dann von diesem durchgelassen wird, ändern sich seine Polarisationszustände entsprechend der Indexänderung des elektrooptischen Materials 540, so daß es normalerweise zu elliptisch polarisiertem Licht wird. Das Abtastlicht in Form von elliptisch polarisiertem Licht wird von der Linse 550 in paralleles Licht umgewandelt und in den Analysator 551 geleitet, von dem nur die in einer Richtung polarisierte linear polarisierte Lichtkomponente ausgegeben wird. Daraufhin wird die Intensität der Komponente durch den Photodetektor 552 gemessen.
Dementsprechend wird das vom Photodetektor 552 ausgegebene Spannungssignal zu einem Signal, das der Spannungsintensität des im gemessenen Objekt 530 bei Einfall des Auslöselichts erzeugten elektrischen Impulses entspricht. Der Lock-In-Verstärker 560 erfaßt das von seinem Photodetektor 552 ausgegebene Spannungssignal synchron mit dem von der Unterbrechersteuereinrichtung 270 ausgegebenen Zeitsignal in bezug auf die Erzeugung der zwei das Abtastlicht bildenden Strahlen, wodurch zwischen den zwei Strahlen des Abtastlichts eine Differenz der Ausgangswerte am Photodetektor 552 erfaßt wird.
Die Summier-/Mittelwertbildungsvorrichtung 570 summiert die vorbestimmte Anzahl von Ausgaben vom Lock-In-Verstärker 560 und führt eine Mittelwertbildung von ihnen durch, um das Rauschen zu verringern, und das Ergebnis wird danach der Wellenformanzeige 590 zugeführt. Andererseits wird ein Signal, das der Position des beweglichen Tisches 230 des optischen Verzögerungsgeräts 200, also der Verzögerungszeitdifferenz zwischen den zwei das Abtastlicht bildenden Strahlen entspricht, von der Tischsteuereinrichtung 580 ausgegeben und der Wellenformanzeige 590 als ein Wobbelsignal zugeführt. Daher gibt die Wellenformanzeige 590 die Wellenform des im gemessenen Objekt 530 beim Einfallen des Auslöselichts erzeugten elektrischen Impulses an.
Das Verfahren zum Erhalten dei Differenz zwischen den Spannungssignalen zu den jeweiligen Zeitpunkten der zwei das Abtastlicht bildenden Strahlen auf diese Weise ist dem Beleuchtungszeitsteuerverfahren beim Gerät zum Messen eines elektrischen Felds mit einem Halbleiterlaser als Lichtquelle gleichwertig (wie beispielsweise in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 3-131772 oder 1994 Asia Pacific Microwave Conference Proceedings, S. 1167-1170 beschrieben ist). Fig. 19 ist eine erklärende Darstellung des Beleuchtungszeitsteuerverfahrens beim Gerät zum Messen eines elektrischen Felds.
Bei diesem Verfahren erzeugt ein Generator 620 für elektrische Meßsignale, der ein von einem Auslösesignalgenerator 610 ausgegebenes Auslösesignal empfängt, entsprechend der Eingabe des Auslösesignals ein elektrisches Meßsignal, und das elektrische Meßsignal wird an das elektrooptische Material 630 angelegt. Andererseits bringt ein Impulslichtquellentreiber 640, der in ähnlicher Weise ein vom Auslösesignalgenerator 610 ausgegebenes Auslösesignal empfängt, eine Laserlichtquelle 650 abwechselnd zu zwei Beleuchtungszeiten einer bestimmten Bezugszeit und einer Meßzeit, die gegenüber der Zeit der Eingabe des Auslösesignals einer allmählichen Verzögerung unterzogen wird, zum Leuchten. Das von der Laserlichtquelle 650 ausgegebene Abtastlicht durchläuft einen Polarisator 652, das elektrooptische Material 630 und einen Analysator 654 in dieser Reihenfolge, und seine Intensität wird danach von einem Photodetektor 656 gemessen. Ein der Lichtintensität entsprechendes, vom Photodetektor 656 ausgegebenes Spannungssignal wird vom Lock-In-Verstärker EGO synchron mit dem vom Impulslichtquellentreiber 640 ausgegebenen Beleuchtungszeitsteuersignal der Laserlichtquelle 650 erfaßt. Daraufhin wird das vom Lock-In-Verstärker 660 ausgegebene Spannungssignal einer Wellenformanzeige 670 zugeführt, und das der Beleuchtungszeit der Laserlichtquelle 650 entsprechende Spannungssignal, das vom Impulslichtquellentreiber 640 erzeugt wird, wird auch als ein Wobbelsignal der Wellenformanzeige 670 zugeführt. Mit dem sequentiellen Ändern der Beleuchtungszeiten der Laserlichtquelle 650 durch den Impulslichtquellentreiber 640 gibt die Wellenformanzeige 670 die Wellenform des im Generator 620 für elektrische Meßsignale erzeugten elektrischen Meßsignals an.
Bei einem solchen Beleuchtungszeitsteuerverfahren muß die Laserlichtquelle 650 die elektrische Steuerung der Ausgabezeit des Abtastlichts zulassen, und die Lichtquelle ist demgemäß auf Halbleiterlaser beschränkt, die dies zulassen. Beispielsweise ermöglichen Laserlichtquellen mit einer großen Ausgangsleistung, wie Titan-Saphir-Laser, keine genaue elektrische Steuerung der Beleuchtungszeit, und dieses Verfahren kann demgemäß nicht verwendet werden.
Im Gegensatz dazu ermöglich die Verwendung des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung eine einfache Steuerung der Erzeugungszeit von Laserlicht in der Laserlichtquelle, wie vorstehend beschrieben wurde, und es wird dadurch demgemäß die Verwendung von Laserlichtquellen mit großer Ausgangsleistung in der Art des Titan-Saphir- Lasers ermöglicht.
Weil das Auslöselicht fortlaufend auf das gemessene Objekt fällt, so daß das gemessene Objekt ständig in Betrieb ist, kann das Auftreten einer Fehlfunktion verhindert werden, wodurch wiederum eine Verzerrung der elektrischen Impulswellenform hervorgerufen werden könnte. Daher kann das Gerät in geeigneter Weise zur Beurteilung von Präzisionsvorrichtungen beispielsweise in der Art digitaler ICs für Mikrowellen im Band mehrerer zehn GHz verwendet werden.
Die gleiche Wirkung kann erreicht werden, wenn das Abtastlicht unter Verwendung des optischen Verzögerungsgeräts gemäß den Ausführungsformen 1 und 3 gebildet wird. Weiterhin kann das Abtastlicht unter Verwendung des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der vierten Ausführungsform gebildet werden. Weil in diesem Fall die das Abtastlicht bildenden zwei Strahlen jene sind, deren Verzögerungszeiten geändert werden, während die Verzögerungsdifferenz zwischen ihnen konstant gehalten wird, ist die auf der Wellenformanzeige 590 angegebene Wellenform eine Zeitdifferenzwellenform der im gemessenen Objekt 530 erzeugten elektrischen Impulswellenform. Demgemäß kann die im gemessenen Objekt 530 erzeugte elektrische Impulswellenform durch Integrieren der auf der Wellenformanzeige 590 angegebenen Wellenform erhalten werden.
An der vorliegenden Erfindung können zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden, ohne daß eine Beschränkung auf die vorstehenden Ausführungsformen besteht. Beispielsweise wurden gemäß den vorstehenden Ausführungsformen ein oder zwei Reflektoren, ein Retroreflektor oder ein rechtwinkliges Prisma zum Erzeugen des in Gegenrichtung zum einfallenden Strahl und parallel zur optischen Achse des einfallenden Strahls laufenden Strahls verwendet, es können jedoch ohne Beschränkung auf diese drei oder mehr Reflektoren oder ein Tripelspiegelprisma verwendet werden.
Weiterhin wurden gemäß der zweiten Ausführungsform die zwei rotierenden Platten direkt mit den jeweiligen Motoren verbunden, um sie in Drehung zu versetzen und eine Synchronisation mit der Unterbrechersteuereinrichtung zu erreichen, die zwei rotierenden Platten können jedoch auch durch einen einzigen Motor über Getriebe und Riemen in Drehung versetzt werden. In diesem Fall ist die Unterbrechersteuereinrichtung nicht erforderlich, weil sich die zwei rotierenden Platten stets synchron drehen.
Es wird anhand der Beschreibung der Erfindung offensichtlich geworden sein, daß die Erfindung auf vielerlei Arten abgeändert werden kann. Diese Abänderungen sind nicht als ein Abweichen vom Schutzumfang der Erfindung anzusehen, und alle diese Modifikationen, die für einen Fachmann offensichtlich sein werden, sollen innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Ansprüche liegen.
Weitere Hintergrundinformationen sind in der am 8. Januar 1996 eingereichten japanischen Anmeldung 869/1996 enthalten.

Claims

1. Optisches Verzögerungsgerät mit

einem reflektierenden optischen Unterbrecher (110; 210; 215; 310; 410),

um bei Einfall eines einfallenden Strahls (I0), einen ersten sich in eine Gegenrichtung zum einfallenden Strahl (I0) ausbreitenden Strahl (I1) und einen zweiten sich in eine gleiche Richtung wie der einfallende Strahl (I0) ausbreitenden Strahl (I2) zu erzeugen, und,

um bei Einfall eines sich in die Gegenrichtung des zweiten Strahls (I2) ausbreitender dritten Strahls (I3) abwechselnd in eine gleiche Richtung und entlang einer gleichen optischen Achse den ersten Strahl (I1) auszugeben, wenn der erste Strahl (I1) erzeugt ist, und den dritten Strahl (I3) auszugeben, wenn der erste Strahl (I1) nicht erzeugt ist;

einer Reflexionsvorrichtung (110; 220; 221; 320; 321; 420), die den dritten Strahl (I3), basierend auf dem zweiten Strahl (I2), ausgibt; und

einer Bewegungsvorrichtung (130; 230; 330; 430), die mindestens die Reflexionsvorrichtung (120; 220; 221; 320; 321; 420) in einer Richtung entlang einer optischen Achse des zweiten Strahls (I2) bewegt.

2. Gerät nach Anspruch 1, wobei der reflektierende optische Unterbrecher (110; 210; 215; 310; 41()) umfasst:

eine rotierende Platte (111; 211; 216; 311; 411), auf der reflektierende Bereiche (111c) und durchlässige Bereiche (111b) regelmäßig abwechselnd auf einem Umkreis um einen Mittelpunkt (111a) in einer zu einer optischen Achse des einfallenden Strahls (I0) normalen Ebene angeordnet sind,

die, wenn der einfallende Strahl (I0) auf einen reflektierenden Bereich (111c) fällt, den einfallenden Strahl reflektiert, um den ersten Strahl (I1) zu erzeugen, und

die, wenn der einfallende Strahl (I0) auf einen durchlässigen Teil (111b) fällt, den Einfallenden Strahl (I0) durchlässt, um den zweiten Strahl (I2) zu erzeugen, und den dritten Strahl (I3) durchlässt, und

eine Rotationsantriebsvorrichtung (112; 212; 217; 312; 412) zum Rotieren der rotierenden Platte (111; 211; 216; 311; 411) mit einer konstanten Geschwindigkeit um den Mittelpunkt (111a) in der Ebene, und

wobei die Reflexionsvorrichtung (120; 220; 221; 320; 321; 420) ein Reflektor ist, der eine reflektierende Oberfläche aufweist, die normal zu der optischen Achse des zweiten Strahls (I2) ist.

3. Gerät nach Anspruch 2, wobei das Gerät weiterhin einen halbdurchlässigen Spiegel (140) aufweist, der jeweils einen Teil des ersten und des dritten Strahls (I1, I3), die von dem reflektierenden optischen Unterbrecher (110; 210; 215; 310; 410) ausgegeben werden, in eine andere Richtung als ihre Einfallsrichtung reflektiert.

4. Gerät nach Anspruch 1, wobei die Reflexionsvorrichtung (120; 220; 221; 320; 321; 420) mehrere reflektierende Flächen aufweist, die bei Einfall des zweiten Strahls (I2), den dritten Strahl (I3) mit einer zu der optischen Achse des zweiten Strahls (I2) unterschiedlichen optischen Achse erzeugt.

5. Gerät nach Anspruch 4, wobei der reflektierende optische Unterbrecher (110; 210; 215; 310; 410) umfasst;

eine erste rotierende Platte (211), auf der erste reflektierende Bereiche (111c) und erste durchlässige Bereiche (111b) regelmäßig abwechselnd auf einem Umkreis um einen ersten Mittelpunkt (111a) in einer ersten Ebene, die nicht normal zu der optischen Achse des einfallenden Strahls (I0) ist, angeordnet sind,

die, wenn der einfallende Strahl (I0) auf den ersten reflektierenden Bereich (111c) fällt, den einfallenden Strahl (I0) reflektiert, um einen vierten Strahl (I4) zu erzeugen, und

die, wenn der einfallende Strahl (I0) auf einen ersten durchlässigen Bereich (111b) fällt, den einfallenden Strahl (I0) durchlässt, um den weiten Strahl (I2) zu erzeugen;

eine zweite rotierende Platte (216), auf der zweite reflektierende Bereiche (111c) und zweite durchlässige Bereiche (111b) regelmäßig abwechselnd auf einem Umkreis um einen zweiten Mittelpunkt (111a) in einer zu der ersten Ebene senkrechten zweiten Ebene angeordnet sind,

die, wenn der vierte Strahl (I4) auf den zweiten reflektierenden Bereich (111c) fällt, den vierten Strahl (I4) reflektiert, um den ersten Strahl (I1) zu erzeugen, und

die, wenn der dritte Strahl (I3) auf den zweiten durchlässigen Bereich (111b) fällt, den dritten Strahl (I3) durchlässt;

einer ersten Rotationsantriebsvorrichtung (212) zum Rotieren der ersten rotierenden Platte (211) mit einer konstanten Geschwindigkeit um den Ersten Mittelpunkt (111a) in der ersten Ebene;

einer zweiten Rotationsantriebsvorrichtung (217) zum Rotieren der zweiten rotierenden Platte (216) mit konstanter Geschwindigkeit um den zweiten Mittelpunkt (111a) in der zweiten Ebene; und

einer Rotationssteuervorrichtung (270) zum Steuern der ersten und der zweiten Rotationsantriebsvorrichtung (212; 217), so dass, wenn die erste rotierende Platte (211) den vierten Strahl (I4) erzeugt, die zweite rotierende Platte (216) den vierten Strahl (I4) reflektiert, um den ersten Strahl (I1) zu erzeugen, und so dass, wenn die erste rotierende Platte (211) den vierten Strahl (I4) nicht erzeugt, die zweite rotierende Platte (216) den dritten Strahl (I3) durchlässt.

6. Gerät nach Anspruch 4, wobei der reflektierende optische Unterbrecher (110; 210; 215; 310; 410) umfasst:

eine rotierende Platte (311), auf der reflektierende Bereiche (111c) und durchlässige Bereiche (111b) regelmäßig abwechselnd auf einem Umkreis um den Mittelpunkt (111a) in einer Ebene, die nicht normal zur optischen Achse des einfallenden Strahls (I0) ist, angeordnet sind,

die, wenn der einfallende Strahl (I0) auf einen reflektierenden Bereich (111c) fällt, den einfallenden Strahl (I0) reflektiert, um einen vierten Strahl (I4) zu erzeugen, und einen fünften Strahl (I5) reflektiert, der sich anfänglich in eine Gegenrichtung zum vierten Strahl (I4) ausbreitet, um so den ersten Strahl (I1) zu erzeugen, und

die, wenn der einfallende Strahl (I0) auf einen durchlässigen Bereich (111b) fällt, den einfallenden Strahl (I0) durchlässt, um den zweiten Strahl (I2) zu erzeugen; und

einer Rotationsantriebsvorrichtung (312) zum Rotieren der rotierenden Platte (311) mit konstanter Geschwindigkeit, um den Mittelpunkt (111a) in einer Ebene;

und wobei das Gerät weiterhin umfasst:

einen reflektierenden Bereich, der mehrere reflektierende Flächen (322; 323) aufweist, um den fünften Strahl (I5), basierend auf dem vierten Strahl (I4), zu erzeugen.

7. Gerät nach Anspruch 1, wobei die Bewegungsvorrichtung (130; 230; 330; 430) den reflektierende optische Unterbrecher (110; 210; 215; 310; 410) zusammen mit der Reflexionsvorrichtung (120; 220; 221; 320; 321; 420) bewegt.