NL8002003A

NL8002003A - Gecombineerd akoesto-optisch element vervaardigd uit een optisch dubbelbrekend kristal.

Info

Publication number: NL8002003A
Application number: NL8002003A
Authority: NL
Original assignee: Ceskoslovenska Akademie Ved
Priority date: 1979-04-13
Filing date: 1980-04-03
Publication date: 1980-10-15
Also published as: CS209677B1; GB2046938B; JPS55143522A; FR2454115B1; US4319808A; JPS6257015B2; FR2454115A1; GB2046938A; DE3013815A1; DE3013815C2

Description

1 .

IT.0.28.958

Gecombineerd akoesto-optisch element vervaardigd uit een optisch dubbelbrekend kristal.

De uitvinding heeft betrekking op een akoesto-optisch element vervaardigd uit een optisch dubbelbrekend kristal, voor het afbuigen van een lichtbundel en voor het verwerken van informatie. Het akoesto-optische element maakt gebruik van het afbuigen van licht 5 aan akoestische golven onder gelijktijdige splitsing van de gewone en buitengewone lichtbundels in een optisch anisotroop kristal.

Er is een akoesto-optisch element bekend dat bestaat uit een monokristal van een halogenide van eenwaardig kwikzilver, dat door (i.Barta en anderen is beschreven in het TsjechoSlowaakse uitvinders-10 certificaat 170 007, waarbij de elastische golf zich in de richting [100] en de lichtgolf zich in de richting [001] voortplant. Hit akoesto-optische element munt uit door een grote waarde van de akoesto-optische wisselwerking, een brede band van de optische doorlaatbaarheid en een geringe demping van de akoestische golf.

15 Sen nadeel van dit element is, dat er een extra polarisator bij de ingang van het akoesto-optische element nodig is als met niet-gepolariseerd licht wordt gewerkt, bijvoorbeeld bij toepassing van een aantal vaste-stof-lasers. Een ander nadeel is de grote gevoeligheid voor de werkelijke kristalstructuur, die tot uiting komt 20 in een parasitaire achtergrond van strooilieht en een slechte optische oplossing. Dit leidt tot de noodzaak van een strenge keuze en een verlaging van het rendement bij de vervaardiging van akoesto-optische elementen van deze soort. Soortgelijke moeilijkheden worden ook ondervonden met andere akoesto-optische elementen die zijn 25 vervaardigd op basisch van andere optisch dubbelbrekende kristallen, zoals Ïe0n, EbMoO. en andere.

2 4

De genoemde nadelen worden opgeheven door het uit een optisch dubbelbrekend kristal vervaardigde akoesto-optische element volgens de uitvinding, waarvan het essentiële is, dat de normaal ten op-30 zichte van tegenover elkaar gelegen vlakken voor het binnentreden en uittreden van de gewone en de buitengewone lichtbundel een hoek P maakt met de richting [001] van de kristallografische hoofdas.

n = are tg -" + 20 o van 35 waarin nQ de brekingsindex is*'de gewone en n die van de buitengewone lichtbundel van het toegepaste 800 2 0 03 * 2 5- optisch dubbelbrekende kristal.

Het biedt voordelen de normaal op het eerste slijpvlak van het monokristal evenwijdig met de richting [100] te kiezen.

Het biedt ook voordelen de normaal op het eerste slijpvlak van 5 het monokristal evenwijdig te kiezen met de richting [110].

Teneinde slechts de gewone lichtbundel te sturen staat de as van de piè'zoëlektrische bron van de akoestische golf loodrecht op de as van de gewone lichtbundel, die de akoestische golf die door de piè'zoëlektrische bron in het gespen monokristal wordt uitge-10 straaldjloodrecht op het eerste vlak van het'geslepen kristal snijdt.

Yoor een onafhankelijk sturen van de gewone en de buitengewone lichtbundel wordt met voordeel de as van de tweede piè'zoëlektrische bron loodrecht op de as van de buitengewone lichtbundel gekozen en deze bundel snijdt de golf die door de tweede piè'zoëlektrische bron 1 5 iu bet geslepen monokristal wordt uitgestraald, loodrecht op het eerste vlak van dit kristal.

Yoor gelijktijdig sturen van de gewone en de buitengewone lichtbundel wordt de as van de piê'zoëlektrische bron loodrecht op de assen, van de gewone en de buitengewone lichtbundels gekozen en 20 de beide lichtbundels, de gewone en de buitengewone, snijden de door de piè’zoëlektrische bron in het geslepen monokristal uitgestraalde golf loodrecht op hetjeerste vlak van dit kristal.

Yoor een verliesvrij uittreden van de buitengewone lichtstraal uit het geslepen monokristal biedt het voordelen het gecombineerde 25 akoesto-optische element van een derde vlak te voorzien dat met het tweede vlak voor het uittreden van de gewone lichtstraal uit het geslepen monokristal e.ai hoek Ψ maakt, waarbij <P = 150° + 30°

Een voordeel van het uit een optisch dubbelbrekend kristal 30 vervaardigde, gecombineercfe akoesto-optiscte element is, dat het in een element drie functies verenigt, namelijk die van polarisator, van een passieve afbuiger en van een actief element dat de lichtbundel door middel van een akoestische golf stuurt, waardoor verliezen van de intensiteit van de lichtbundel door reflectie worden ver-35 minderd tengevolge van een kleiner aantal reflectievlakken. Deze eigenschappen worden met voordeel benut voor bijvoorbeeld het sturen van een lichtbundel in een laser. Hierdoor worden de drempels voor het in werking stellen van de laser verlaagd’en wordt het vermogen vergroot. Een ander voordeel van het uit een optisch dubbelbrekend 40 kristal vervaardigde,gecombineerde akoesto-optische element volgens 80 0 2 0 03 3 jr de uitvinding is een verlaging van de gevoeligheid voor kristal-fouten, hetgeen de vervaardiging van meer elementen met een hogere kwaliteit mogelijk maakt. Het gecombineerde akoesto-optische element maakt voorts een onafhankelijk sturen van de gewone en de buitenge-5 wone lichtbundel in één element mogelijk zonder dat het noodzakelijk is een hulppolarisatie-inrichting toe te passen.

ïïitvoeringsvoorbeelden van een uit een dubbelbrekend kristal vervaardigd, gecombineerd akoesto-optisch element volgens de uitvinding zijn in de bijgevoegde tekening weergegeven, waarin 10 fig. 1 schematisch een gecombineerd akoesto-optisch element weergeeft voor het sturen van een gewone lichtbundel, fig. 2 schematisch een gecombineerd akoesto-optisch element weergeeft met twee piè’zoëlektrische bronnen van akoestische golven voor het onafhankelijk sturen van een gewone en een buitengewone 15 lichtbundel, en fig. 3 schematisch een gecombineerd akoesto-optisch element weergeeft met een piezo-elektrische bron van een akoestische golf voor het gelijktijdig sturen van een gewone en een buitengewone lichtbundel.

20 Het uit een optisch dubbelbrekend kristal vervaardigde, gecom bineerde akoesto-optische element met een piè'zöëlektrische bron van een akoestische golf voor het sturen van een gewone lichtbundel volgens de onderhavige uitvinding, bestaat uit een geslepen mono-kristal 1 van kwikzilverchloride (fig. 1). Het eerste vlak 2 van 25 het geslepen monokristal 1 loopt evenwijdig aan de richting 3 van de kristallografische hoofdas en een normaal op dit vlak loopt ..— evenwijdig aan de richting [100] binnen de grenzen + 20°. He normaal op een paar tegenover elkaar liggende tweede vlakken 4> 4’ is ten opzichte van de richting van de kristallografische hoofdas 3 50 over een hoek /P gedraaid, welke hoek wordt bepaald door de vergelijking n P = are tg + 20° o waarin nQ de brekingsindex van de gewone en 55 n die van de buitengewone lichtbundel is.

Toor kristallen van een halogenide van eenwaardig kwikzilver ligt de hoek P tussen de grenzen 33° en 80°.

Het geslepen monokristal 1 bezit voorts een derde vlak 8 voor een zelfstandig uittreden van de buitengewone lichtbundel 7’ uit 800 2 0 03 * 4 het geslepen monokristal 1, welk derde vlak met het tweede vlak 4' voor het uittreden van de gewone lichtbundel 7 uit het geslepen monokristal 1 een hoek ψ insluit die gelijk is aan 130° + 30°.

Op het eerste vlak 2 van het geslepen monokristal 1 is een 5 piè’zoëlektrische bron 5 van een akoestische golf aangesloten voor het sturen van de gewone lichtbundel 7· Hiervoor staat de as van de piè’zoëlektrische bron 5 van de akoestische golf loodrecht op de as van de gewone lichtbundel 7 die de akoestische golf die door de piè’zoëlektrische bron 5 wordt uitgestraald, snijdt. De tegenover 10 elkaar gelegen vlakken 4> 4' van het geslepen monokristal 1 zijn bestemd voor het binnentreden 6 van de lichtbundel en het uittreden van de gewone lichtbundel 7· De buitengewone lichtbundel 7' treedt uit het derde vlak 8 van het geslepen monokristal 1 zonder verlies uit onder de Brewsterhoek.

15 Het gecombineerde akoesto-optische element kan ook zonder het derde vlak 8 van het geslepen monokristal 1 worden uitgevoerd. In dit geval treedt de buitengewone lichtbundel 7’ uit uit het tweede vlak 4’ van het geslepen monokristal 1 en is evenwijdig met de gewone lichtbundel 7.

20 Het uit een dubbelbrekend kristal vervaardigde, gecombineerde akoesto-optische element met twee piè’zoëlektrische bronnen voor het onafhankelijk sturen van de gewone en de buitengewone lichtbundels volgens de uitvinding (fig. 2) bestaat uit een geslepen monokristal 1 van kwikzilverbromide. Het onderscheidt zich van het hierboven 25 beschreven voorbeeld, doordat de normaal op het eerste vlak 2 van het geslepen monokristal 1 evenwijdig is aan de richting [100-].

Het bezit voorts een derde vlak 8 van het geslepen monokristal 1, zodat de buitengewone lichtbundel 7' uit het tweede vlak 4' van het geslepen monokristal 1 uittreedt en het eerste vlak 2 van het ge-30 slepen monokristal1 is voorzien van een onafhankelijke eerste piè’zo-elektrische bron 5 eu van een tweede piè’zo-elektrische bron 5* voor het sturen van de gewone, respectievelijk buitengewone lichtbundel 7, respectievelijk 7’. Hiertoe staat de as van de eerste piè’zo-elektrische bron 5 van de akoestische golf loodrecht op de as van 35 de gewone lichtbundel en de as van de tweede piè’zo-elektrische bron 51 van de akoestische golf loodrecht op de as van de buitengewone lichtbundel. Hierbij snijdt de gewone lichtbundel 7 de door de eerste pi'ëzoëlektrische bron 5 uitgestraalde akoestische golf en de buitengewone lichtbundel 7’ snijdt de door de tweede piè’zoè'lektri-40 sche bron 5’ uitgestraalde akoestische golf.

800 2 0 03 5

Het uit een dubbelbrekend kristal vervaardigde, gecombineerde akoesto-optische element met een piezoëlektrische bron van een akoestische golf voor het gelijktijdig sturen van de gewone en de buitengewone lichtbundel volgens de uitvinding (fig.3) bestaat uit 5 een geslepen monokristal 1 van kwikzilverjodide. Hit onderscheidt zich van het eerste uitvoeringsvoorbeeld doordat het' geen derde vlak 8 van het geslepen monokristal 1 bezit, zodat de buitengewone lichtbundel 7* uittreedt uit het tweede vlak 4* van het geslepen monokristal en het eerste vlak 2 van het geslepen monokristal 1 10 is voorzien van een piè’zo-elektrische bron 5 van een akoestische golf voor het gelijktijdig sturen van de gewone lichtbundel 7 en de buitengewone lichtbundel 7*. Hiertoe staat de as van de piëzo-elektrische bron 5 van de akoestische golf loodrecht op de assen van de gewone, respectievelijk buitengewone lichtbundel 7> respec-15 tievelijk 71 en de beide lichtbundels, de gewone lichtbundel 7 en de buitengewone lichtbundel 7 ’ > snijden de door de pië’zoëlektrische bron uitgestraalde akoestische golf.

3 0Γ0 2 0 03

Claims

1. Gecombineerd akoesto-optisch element vervaardigd van een optisch dubbelbrekend kristal, bestaande uit een geslepen mono-kristal dat aan zijn ene vlak, dat evenwijdig is aan de richting 5 van de kristallografische hoofdas, van ten minste één piëzo-elektrische bron van een akoestische golf is voorzien, met het kenmerk, dat een normaal op de tegenover elkaar gelegen vlakken (4> 4‘) voor het intreden (6) en uittreden van de gewone lichtbundel (7) en de buitengewone lichtbundel (7*) ten 10 opzichte van de richting [001] van de kristallografische hoofdas (3) gedraaid is over de hoek n P = are tg —-— + 20 “o 15 waarin nQ de brekingsindex is van de gewone lichtbundel (7) en n die van de buitengewone lichtbundel (7') van het toege-© paste optisch dubbelbrekende kristal.

2. Gecombineerd akoesto-optisch element volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de normaal op het eerste vlak (2) 20 van het geslepen monokristal (1) evenwijdig is met de richting [100],

3. Gecombineerd akoesto-optisch element volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de normaal op het eerste vlak (2) van het geslepen monokristal (1) evenwijdig is aan de richting [110].

4. Gecombineerd akoesto-optisch element volgens één van de 25 voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de as van de piè‘zo-elektrische bron (5) van de akoestische golf loodrecht staat op de as van de gewone lichtbundel (7) en dat deze; lichtbundel (7) de door de piëzoëlektrische bron (5) in het geslepen monokristal (1) uitgestraalde akoestische golf loodrecht op het eerste vlak (2) 30 van dit kristal snijdt.

5· Gecombineerd akoesto-optisch element volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de as van de f \ de twee< piëzoëlektrische bron (5‘) loodrecht staat op de as van de buitengewone lichtbundel (71) en dat deze lichtbundel (7*) de door 35 de tweede piëzoëlektrische bron (5*) in het geslepen monokristal (1) uitgestraalde akoestische golf loodrecht op het eerste vlak (2) van het kristal snijdt.

6. Gecombineerd akoesto-optisch element volgens één van de conclusies 1 - 3, 1 e t het kenmerk, dat de as van de 40 piezoelektrische bron (5) loodrecht staat op de assen van de gewone 800 2 0 03 7 * lichtbundel (7) en de buitengewone lichtbundel (7') en dat deze beide lichtbundels (7 en 7*) de door de piè'zo’élektrische bron (5) in het geslepen monokristal (1) uitgestraalde akoestische golf loodrecht op het eerste vlak (2) van het kristal snijden. 5

7· Gecombineerd akoesto-optisch element volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het voorzien is van een derde vlak (8) voor het zelfstandig uittreden van de buitengewone lichtbundel (7*) uit het geslepen monokristal (1), walk derde vlak met het tweede vlak (4') voor het uittreden van de 10 -gewone lichtbundel (7) uit het geslepen monokristal (1) een hoek insluit die gelijk is aan ψ = 130° + 30° 800 2 0 03.

' * 8 1. geslepen monokristal 2. eerste vlak van het geslepen monokristal 3. kristallografische hoofdas 4. tweede vlak van het geslepen monokristal voor het binnen treden van de lichtbundel 4* = tweede vlak van het geslepen monokristal voor het uittreden van de lichtbundel 5. piè’zoëlektrische bron van een akoestische golf voor het sturen van de gewone lichtbundel 5' = piëzoelektrische bron van een akoestische golf voor het sturen van de buitengewone lichtbundel 6. binnentreden van de lichtbundel 7 ss uittreden van de gewone lichtbundel 7' = uittreden van de buitengewone lichtbundel 8. derde vlak van het geslepen monokristal voor het zelfstandig uittreden van de buitengewone lichtbundel P = hoek tussen een normaal op het tweede vlak 4 van het geslepen monokristal en de richting van de kristallografische hoofdas 3 φ = hoek tussen het tweede vlak 4* en het derde vlak 5 van het geslepen monokristal, 800 2 0 03