WO2015114000A1 - Method for reducing mechanical vibrations in electro-optical modulators, and arrangement comprising an electro-optical modulator - Google Patents

Method for reducing mechanical vibrations in electro-optical modulators, and arrangement comprising an electro-optical modulator Download PDF

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Abstract

The invention relates to a method for reducing mechanical vibrations in electro-optical modulators (EOM) (1), in particular in modulators with LiTa crystals, the EOM (1) being excited by a driver (2) using a pulsed voltage time curve. The EOM (1) is excited using modified square wave signals or square wave pulses such that said signals or pulses reduce or prevent an excitation of mechanical vibrations of the EOM (1) on the basis of a special flank design. The invention further relates to an arrangement for using the method according to the invention.

Description

Verfahren zur Reduktion mechanischer Schwingungen bei elektro- optischen Modulatoren und Anordnung mit einem elektrooptischen  Method for reducing mechanical oscillations in electro-optical modulators and arrangement with an electro-optical
Modulator  modulator
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion mechanischer Schwingungen bei elektrooptischen Modulatoren (EOM), insbesondere bei Modulatoren mit LiTa- Kristallen, wobei der EOM über einen Treiber mit pulsförmigem zeitlichem Spannungsverlauf angeregt wird. Ein Treiber im Sinne der vorliegenden Erfindung ist hierbei eine Apparatur, die einen gewünschten zeitlichen Spannungsverlauf zur Verfügung stellen kann, beispielsweise ein Verstärker, der ein geeignetes TTL- Eingangssignal verstärkt. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Anordnung mit einem elektrooptischen Modulator (EOM), insbesondere mit einem LiTa-Kristall, und einem Treiber, der den EOM mit pulsförmigem zeitlichem Spannungsverlauf anregt, zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. The invention relates to a method for reducing mechanical vibrations in electro-optic modulators (EOM), in particular in modulators with LiTa crystals, wherein the EOM is excited via a driver with pulse-shaped temporal voltage curve. A driver in the sense of the present invention is here an apparatus which can provide a desired temporal voltage profile, for example an amplifier which amplifies a suitable TTL input signal. Furthermore, the invention relates to an arrangement with an electro-optical modulator (EOM), in particular with a LiTa crystal, and a driver, which excites the EOM with pulsed temporal voltage curve, for the application of the method according to the invention.
Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf die Nutzung eines elektrooptischen Modulators, beispielsweise zur Beeinflussung des einzukoppelnden Lichts bei Laserscanmikroskopen, insbesondere Konfokalmikroskopen und Multi-Photonen- Mikroskopen. The invention generally relates to the use of an electro-optical modulator, for example for influencing the light to be coupled in laser scanning microscopes, in particular confocal microscopes and multi-photon microscopes.
Unter einem solchen Modulator versteht man ganz allgemein ein optisches Bauteil, um Licht eine definierte Charakteristik aufzuprägen. Dies kann beispielsweise eine zeitliche oder räumliche Amplituden- oder Phasenvariation sein. Such a modulator is generally understood to mean an optical component in order to impose a defined characteristic on light. This can be, for example, a temporal or spatial amplitude or phase variation.
Weitere konkrete Anwendungen finden solche Modulatoren in optischen Spektrometern, um Messlicht eine Charakteristik aufzuprägen, so dass es nach dem Durchlauf durch das Spektrometer besser vom Umgebungslicht separiert werden kann. Weitere Anwendungen finden sich in der Laser-Materialbearbeitung oder der Laser-Entfernungsmessung. Im Rahmen nachrichtentechnischer Anwendungen dienen die Modulatoren dazu, einem Trägerlichtstrahl ein Informations- oder Datensignal aufzumodulieren, analog oder digital. Das modulierte Licht wird dabei typischerweise durch ein Lichtleiterkabel zu einem Empfänger geleitet. Zum relevanten druckschriftlichen Stand der Technik sei lediglich beispielhaft auf die DE 195 42 490 C1 , DE 10 201 870 B4, DE 4 446 185 C2 oder DE 10 2010 047 353 A1 verwiesen. Gemäß der DE 10 201 870 B4 sind Einrichtungen zur Abschwächung der von einer Lichtquelle ausgehenden Strahlung beispielsweise aus der Multi-Photonen- Mikroskopie bekannt. Dort wird ein zu untersuchendes Objekt von einem Lichtstrahl abgetastet und wird die jeweils lokal angeregte Fluoreszenzstrahlung untersucht. Zur variablen Abschwächung des von der Lichtquelle kommenden Lichtstrahls wird ein elektrooptischer Modulator (EOM) verwendet. Dieser kann einen doppelbrechenden Kristall umfassen, dessen doppelbrechende Eigenschaft von einer an den Kristall angelegten Spannung abhängt. Dieser elektrooptische Effekt kann je nach Einstellung der Spannung zur Variation der Lichtleistung verwendet werden. Insbesondere ist es möglich, die Polarisationsrichtung der sich im Kristall ausbreitenden Lichtstrahlung in Abhängigkeit von der Stärke der Spannung zu verändern, um die Variation der Lichtleistung mit einem nachgeschalteten Analysator einzustellen. Further concrete applications find such modulators in optical spectrometers in order to impose a characteristic on measuring light, so that it can be better separated from the ambient light after passing through the spectrometer. Further applications can be found in laser material processing or laser range finding. In the context of telecommunications applications, the modulators serve to modulate an information or data signal, analog or digital, to a carrier light beam. The modulated light is typically passed through a fiber optic cable to a receiver. Reference is made, by way of example only, to DE 195 42 490 C1, DE 10 201 870 B4, DE 4 446 185 C2 or DE 10 2010 047 353 A1 to the relevant prior art. According to DE 10 201 870 B4 devices for attenuating the emanating from a light source radiation, for example from multi-photon microscopy are known. There, an object to be examined is scanned by a light beam and the respectively locally excited fluorescence radiation is examined. For variable attenuation of the light beam coming from the light source, an electro-optical modulator (EOM) is used. This may comprise a birefringent crystal whose birefringent property depends on a voltage applied to the crystal. This electro-optic effect can be used to vary the light output, depending on the voltage setting. In particular, it is possible to change the polarization direction of the light radiation propagating in the crystal as a function of the magnitude of the voltage in order to adjust the variation of the light power with a downstream analyzer.
Aus dem druckschriftlichen Stand der Technik sowie aus der Praxis ist die Verwendung unterschiedlichster Kristalle für EOMs bekannt. Entsprechende EOMs werden durch elektrische Signale mit rechteckförmigem zeitlichen Spannungsverlauf angesteuert. Bedingt durch die piezoelektrischen Eigenschaften der elektrooptischen Kristalle entstehen mechanische Schwingungen, die regelmäßig durch eine mechanische Aufhängung gedämpft werden. Eine solche Dämpfung ist aufgrund des erforderlichen konstruktiven Aufwands und des dadurch bedingten Bauraums nachteilig. Außerdem gelingt eine solche - mechanische - Dämpfung nur bedingt und nicht bei allen Kristallen. Eine solche Dämpfung ist beispielsweise bei LiTa-Kristallen aufgrund ihrer Struktur nicht möglich. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reduktion mechanischer Schwingungen bei elektrooptischen Modulatoren anzugeben, welches ungeachtet der konkret verwendeten Kristalle hinreichend gut funktioniert und einen kleinen Bauraum der EOMs gestattet. Eine entsprechende Anordnung unter Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll ebenfalls angegeben werden. Erfindungsgemäß ist die voranstehende Aufgabe in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 1 und in Bezug auf die erfindungsgemäße Anordnung durch die Merkmale des nebengeordneten Anspruchs 8 gelöst. From the prior art and in practice, the use of a variety of crystals for EOMs is known. Corresponding EOMs are driven by electrical signals with a rectangular temporal voltage curve. Due to the piezoelectric properties of the electro-optical crystals, mechanical vibrations occur, which are regularly damped by a mechanical suspension. Such damping is disadvantageous due to the required design effort and the space required thereby. Moreover, such a mechanical damping succeeds only conditionally and not with all crystals. Such attenuation is not possible, for example, with LiTa crystals because of their structure. The present invention is therefore based on the object of specifying a method for reducing mechanical vibrations in electro-optical modulators, which works sufficiently well regardless of the crystals used specifically and allows a small space of the EOMs. A corresponding arrangement using the method according to the invention should also be indicated. According to the invention, the above object with respect to the method according to the invention by the features of claim 1 and in relation to the arrangement according to the invention by the features of the independent claim 8.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei dem pulsförmigen zeitlichen Spannungsverlauf zum Anregen des EOM der Flankenanstieg möglichst steil sein muss, um in den Mikroskopbildern scharfe Kanten zu erhalten. Ist der Anstieg jedoch zu steil, werden insbesondere Lithiumniobat-Kristalle (LiNbOs) oder LiTa- Kristalle (LiTa wird im Folgenden als Abkürzung für Lithiumtantalat - also LiTaO3 - verwendet) zu mechanischen Schwingungen angeregt. Daher wird eine Flankensteilheit angestrebt, die gerade noch langsam genug ist, um die Anregung der mechanischen Schwingungen zu vermeiden, zumindest aber so gering wie möglich zu halten. Die Flankensteilheit muss jedoch noch schnell genug sein, um hinreichend scharfe Kanten zu erhalten. The invention is based on the finding that in the case of the pulse-shaped temporal voltage curve for exciting the EOM, the slope increase must be as steep as possible in order to obtain sharp edges in the microscope images. However, if the increase is too steep, especially lithium niobate crystals (LiNbOs) or LiTa crystals (LiTa is hereinafter referred to as an abbreviation for lithium tantalate - that is LiTaO3 - used) are excited to mechanical vibrations. Therefore, a slope is sought, which is just slow enough to avoid the excitation of the mechanical vibrations, but at least as small as possible. However, the slope must still be fast enough to obtain sufficiently sharp edges.
Im Konkreten ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Anregung des EOM mit modifizierten Rechtecksignalen oder Rechteckpulsen erfolgt, dergestalt, dass diese aufgrund eines besonderen Flankendesigns eine Anregung mechanischer Schwingungen des EOM reduzieren oder vermeiden. Specifically, the method according to the invention is characterized in that the excitation of the EOM is carried out with modified rectangular signals or rectangular pulses, such that they reduce or avoid excitation of mechanical oscillations of the EOM due to a special flank design.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Treiber unmittelbar oder mittelbar modifizierte Rechtecksignale oder Rechteckpulse liefert, dergestalt, dass diese aufgrund eines besonderen Flankendesigns eine Anregung mechanischer Schwingungen des EOM reduzieren oder vermeiden. The arrangement according to the invention is characterized in that the driver supplies directly or indirectly modified square-wave signals or square-wave pulses in such a way that they reduce or avoid an excitation of mechanical oscillations of the EOM due to a special flank design.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass eine Dämpfung der bei EOMs auftretenden Schwingungen durch mechanische Maßnahmen nur bedingt möglich ist, vor allem nur bei ganz bestimmten Kristallen, beispielsweise bei KD*P-Kristallen. According to the invention, it has been recognized that damping of the vibrations occurring in EOMs is only possible to a limited extent by mechanical measures, especially only for very specific crystals, for example KD * P crystals.
Des Weiteren ist erkannt worden, dass die nur schwer zu dämpfenden Schwingungen zu störenden Schwankungen der optischen Transmission führen, insbesondere bei EOMs mit LiTa-Kristallen. Weiter ist erkannt worden, dass sich die störenden mechanischen Schwingungen ganz erheblich reduzieren oder gar eliminieren lassen, wenn die Anregung des EOM mit modifizierten Rechtecksignalen oder Rechteckpulsen erfolgt, dahingehend, dass die mechanischen Schwingungen aufgrund eines besonderen Flankendesigns reduziert oder sogar vermieden sind. Furthermore, it has been recognized that the vibrations, which are difficult to be damped, lead to disturbing fluctuations in the optical transmission, in particular in the case of EOMs with LiTa crystals. Furthermore, it has been recognized that the disturbing mechanical vibrations can be considerably reduced or even eliminated when the excitation of the EOM is carried out with modified rectangular signals or rectangular pulses, to the effect that the mechanical oscillations are reduced or even avoided due to a special flank design.
Im Konkreten kann die Anregung der Eigenresonanzfrequenz des Kristalls durch eine Reduktion der Flankensteilheit des steuernden Rechtecksignals verringert werden. Dadurch wird die störende optische Modulation unterdrückt oder ganz verringert bzw. völlig unterbunden. Die Reduktion der Flankensteilheit kann im einfachsten Falle durch einen oder mehrere elektrische, vorzugsweise einstellbare und/oder regelbare Filter erreicht werden, insbesondere durch mindestens einen elektrischen Filter mit geeigneter Zeitkonstante, vorzugsweise durch einen Tiefpassfilter oder einen Bandpassfilter. Specifically, the excitation of the self-resonant frequency of the crystal can be reduced by reducing the slope of the controlling square wave signal. As a result, the disturbing optical modulation is suppressed or completely reduced or completely prevented. The reduction of the edge steepness can be achieved in the simplest case by one or more electrical, preferably adjustable and / or controllable filters, in particular by at least one electrical filter with a suitable time constant, preferably by a low-pass filter or a bandpass filter.
Im Konkreten lassen sich über den Filter unterschiedliche Kurvenformen und/oder vorgebbare Flankenformen für die Anregung des EOM generieren. In concrete terms, different curve shapes and / or predefinable edge shapes for the excitation of the EOM can be generated via the filter.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass das modifizierte Rechtecksignal über den Treiber bereitgestellt, zumindest aber moduliert wird. Dazu kann der Treiber eine Hochspannungsendstufe umfassen, die ein Steuersignal mit definierter, vorzugsweise regelbarer Flankensteilheit liefert. So sind vielfältige Kurvenformen für die Ansteuerung denkbar, beispielsweise teilweise linear oder nicht-linear. Wesentlich ist hier jedenfalls, dass über den Treiber unterschiedliche Kurvenformen und/oder vorgebbare Flankenformen für die Anregung des EOM generierbar sind, wie dies auch über einen zwischengeschalteten Filter grundsätzlich möglich ist. Alternatively or additionally, it is possible that the modified rectangular signal is provided via the driver, but at least modulated. For this purpose, the driver may comprise a high-voltage output stage, which supplies a control signal with a defined, preferably adjustable edge steepness. Thus, a variety of waveforms for driving are conceivable, for example, partially linear or non-linear. In any case, it is essential that different waveforms and / or predeterminable edge shapes for the excitation of the EOM can be generated via the driver, as is fundamentally also possible via an interposed filter.
Es gilt zu bedenken, dass typischerweise der Treiber alleine die modifizierten Rechtecksignale oder Rechteckpulse nicht mit einer für die Anwendung angepassten Geschwindigkeit des Flankenanstieges generieren kann, die Rechteckpulse also keine angepasste Anstiegszeit besitzen. Beispielsweise liegen die Frequenzanteile der modifizierten Rechtecksignale oder Rechteckpulsein in so einem Fall im Kilohertz-Bereich. Daher werden vom Treiber - bevorzugt - reine Rechtecksignale oder Rechteckpulse erzeugt, diese aber mit einer deutlich geringeren Anstiegszeit. Diese reinen Rechtecksignale oder Rechteckpulse besitzen beispielsweise Frequenzanteile im Megahertz-Bereich Sie können mit einem vorzugsweise einstellbaren Filter entsprechend der Erfindung „getunt" werden. Diese kombinierte Vorgehensweise, zugunsten von Signalen/Pulsen mit einer geringeren Anstiegszeit, ist von ganz besonderer Bedeutung. It is to be considered that typically the driver alone can not generate the modified rectangular signals or square-wave pulses with a speed of the edge rise adapted for the application, ie the square-wave pulses have no adapted rise time. For example, the frequency components of the modified rectangular signals or rectangular pulses in such a case are in the kilohertz range. Therefore, the driver - preferably - pure square wave signals or rectangular pulses generated, but this with a clear lower rise time. These pure square-wave signals or rectangular pulses have, for example, frequency components in the megahertz range They can be "tuned" with a preferably adjustable filter according to the invention This combined procedure in favor of signals / pulses with a lower rise time is of very particular importance.
Die erfindungsgemäße Anordnung nutzt das erfindungsgemäße Verfahren. Insoweit sind die gleichen Merkmale relevant, wie sie zum erfindungsgemäßen Verfahren erörtert worden sind. The arrangement according to the invention uses the method according to the invention. In that regard, the same features are relevant as they have been discussed for the method according to the invention.
Vor allem ist wesentlich, dass, jeweils für sich gesehen, ein elektrischer Filter, insbesondere mit geeigneter Zeitkonstante, vorgesehen sein kann. Dabei kann es sich im Konkreten um einen Tiefpassfilter oder einen Bandpassfilter handeln, der das vom Treiber generierte Rechtecksignal in seiner Flankensteilheit reduziert. Alternativ oder zusätzlich kann der Treiber unterschiedliche Kurvenformen und/oder Flankenformen für die Anregung des EOM generieren. Above all, it is essential that, taken in isolation, an electrical filter, in particular with a suitable time constant, can be provided. In concrete terms, this may be a low-pass filter or a bandpass filter, which reduces the square-wave signal generated by the driver in terms of its edge steepness. Alternatively or additionally, the driver may generate different waveforms and / or edge shapes for excitation of the EOM.
In Kombination der beiden Maßnahmen ist es denkbar, dass der Treiber Rechtecksignale oder Rechteckpulse mit einer für die Anwendung angepassten Geschwindigkeit des Flankenanstiegs generieren kann. Diese Signale oder Pulse können hochfrequente Anteile im Megahertz-Bereich besitzen und werden über den elektrischen Filter im Sinne der Erfindung getunt. Alternativ ist es denkbar, dass direkt modifizierte Rechtecksignale oder Rechteckpulse generiert werden, wobei eventuell zusätzlich (beispielsweise im Falle hoher Spannungen oder anderer erschwerender Umstände) mit Hilfe eines Regelkreises der gewünschte Spannungsverlauf kontrolliert wird. Weiterhin ist eine Regelung denkbar, die die Rechtecksignale oder Rechteckpulse in einer Form modifiziert, dass die Anregung mechanischer Schwingungen des EOM reduziert oder gar unterbunden wird. Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen In combination of the two measures, it is conceivable that the driver can generate square-wave signals or rectangular pulses with a speed of the edge rise adapted to the application. These signals or pulses can have high-frequency components in the megahertz range and are tuned via the electric filter in the sense of the invention. Alternatively, it is conceivable that directly modified rectangular signals or square-wave pulses are generated, wherein possibly additionally (for example in the case of high voltages or other aggravating circumstances) the desired voltage characteristic is controlled with the aid of a control circuit. Furthermore, a scheme is conceivable that modifies the square-wave signals or rectangular pulses in a form that the excitation of mechanical vibrations of the EOM is reduced or even prevented. There are now various possibilities for designing and developing the teaching of the present invention in an advantageous manner. For this purpose, on the one hand to the claims subordinate to claim 1 and on the other hand to refer to the following explanation of preferred embodiments of the invention with reference to the drawings. In conjunction with the explanation of the preferred embodiments of the invention with reference to the drawings are also in General preferred embodiments and developments of the teaching explained. In the drawing show
Fig. 1 in einer schematischen Ansicht eine übliche, aus dem Stand der Fig. 1 is a schematic view of a conventional, from the state of
Technik bekannte EOM-Treiber-Anordnung,  Technically known EOM driver arrangement,
Fig. 2 in einer schematischen Ansicht den typischen zeitlichen Fig. 2 is a schematic view of the typical temporal
Spannungsverlauf an einem für sich bekannten LiTa-EOM,  Voltage curve on a known LiTa EOM,
Fig. 3 in einer schematischen Ansicht den typischen zeitlichen Verlauf der optischen Transmission an einem entsprechenden LiTa- Kristall, 3 is a schematic view of the typical time course of the optical transmission on a corresponding LiTa crystal,
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen EOM-4 shows an embodiment of an EOM according to the invention
Treiber-Anordnung mit zwischen dem Treiber und dem EOM angeordnetem Tiefpassfilter, Driver arrangement with low-pass filter arranged between the driver and the EOM,
Fig. 5 den aus der Anordnung gemäß Fig. 4 resultierenden zeitlichen Fig. 5 shows the resulting from the arrangement of FIG. 4 temporal
Spannungsverlauf am EOM,  Voltage profile at the EOM,
Fig. 6 den zeitlichen Verlauf der optischen Transmission unter Fig. 6 shows the time course of the optical transmission below
Nutzung des Tiefpassfilters und  Use of the low pass filter and
Fig. 7 in einer schematischen Anordnung eine alternative Fig. 7 in a schematic arrangement an alternative
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen EOM-Treiber- Anordnung mit einem Regelkreis, der zur treiberseitigen Erzeugung beliebiger Kurvenformen dient.  Embodiment of an EOM driver arrangement according to the invention with a control loop, which serves for the driver-side generation of arbitrary waveforms.
Gemäß Fig. 1 wird ein LiTa-EOM 1 über einen Treiber 2 mit pulsförmigem zeitlichen Spannungsverlauf zur Schwingung angeregt. According to FIG. 1, a LiTa EOM 1 is excited to oscillate via a driver 2 having a pulse-shaped temporal voltage curve.
Fig. 2 zeigt den pulsförmigen zeitlichen Spannungsverlauf am EOM 1 , nämlich im Konkreten einen rechteckförmigen zeitlichen Spannungsverlauf. Fig. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der optischen Transmission. FIG. 2 shows the pulse-shaped temporal voltage curve at the EOM 1, specifically a rectangular voltage curve over time. Fig. 3 shows the time course of the optical transmission.
Gemäß der Darstellung in Fig. 4 ist zwischen dem Treiber 2 und dem EOM 1 ein Tiefpassfilter 3 angeordnet, wobei der Tiefpassfilter 3 das Flankendesign des Steuersignals beeinflusst. Genauer gesagt wird die Anregung der Eigenresonanzfrequenz des EOM 1 durch Reduktion der Flankensteilheit des steuernden Signals verringert. Dadurch lässt sich die störende Anregung des Kristalls zu mechanischen Schwingungen unterdrücken, sogar vollständig unterbinden. Die Nutzung eines elektrischen Filters (Bezugszeichen 3 gemäß Fig. 3) ist als einfachste Variante der erfindungsgemäßen Ausführung zu verstehen. According to the illustration in FIG. 4, a low-pass filter 3 is arranged between the driver 2 and the EOM 1, wherein the low-pass filter 3 influences the flank design of the control signal. More specifically, the excitation of the natural resonance frequency of the EOM 1 is reduced by reducing the slope of the controlling signal. This suppresses the disturbing excitation of the crystal to mechanical vibrations, even completely prevent. The use of an electric filter (reference numeral 3 according to FIG. 3) is to be understood as the simplest variant of the embodiment according to the invention.
Fig. 5 zeigt den zeitlichen Spannungsverlauf am EOM 1 unter Nutzung des Tiefpassfilters 3, wobei die Flankensteilheit reduziert ist. Fig. 6 zeigt den zeitlichen Verlauf der optischen Transmission bei Nutzung des Tiefpassfilters 3. 5 shows the temporal voltage profile at the EOM 1 using the low-pass filter 3, the edge steepness being reduced. 6 shows the time profile of the optical transmission when using the low-pass filter 3.
Gemäß der Abbildung in Fig. 7 ist ein Regelkreis 4 vorgesehen, der neben einer Steuerung 5 und einer Regelung 6 einen Hochspannungsverstärker 7 umfasst. Durch diese Anordnung wird ein modifiziertes Steuersignal 8 dem EOM 1 zur Verfügung gestellt, das durch eine Regelung stabilisiert wird. According to the illustration in FIG. 7, a control loop 4 is provided which, in addition to a control 5 and a control 6, comprises a high-voltage amplifier 7. By this arrangement, a modified control signal 8 is provided to the EOM 1, which is stabilized by a control.
Die in Fig. 7 gezeigte Alternative umfasst somit eine Spannungsquelle, die direkt den gewünschten Spannungsverlauf erzeugt. Der Hochspannungsverstärker 7 entspricht dem Treiber der zuvor erörterten Variante. Aufgrund der sehr hohen auftretenden Spannungen muss eine Regelung 6 eingesetzt werden, um einen sauberen Spannungsverlauf zu realisieren. Die bloße Ansteuerung reicht nicht aus. The alternative shown in FIG. 7 thus comprises a voltage source which directly generates the desired voltage profile. The high voltage amplifier 7 corresponds to the driver of the previously discussed variant. Due to the very high voltages occurring a control 6 must be used to realize a clean voltage curve. The mere activation is not enough.
Grundsätzlich ist es auch denkbar, die Regelung eines Filters bzw. des Spannungsverlaufs zu realisieren, um die unerwünschten Schwingungen des Kristalls zu eliminieren, zumindest aber zu minimieren. In principle, it is also conceivable to realize the regulation of a filter or of the voltage profile in order to eliminate, but at least minimize, the unwanted vibrations of the crystal.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Patentansprüche verwiesen. With regard to further advantageous embodiments of the method and the device according to the invention is to avoid References to the general part of the description and to the appended claims.
Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken. Finally, it should be expressly understood that the embodiments described above are only for the purpose of discussion of the claimed teaching, but not limit these to the embodiments.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Reduktion mechanischer Schwingungen bei elektrooptischen Modulatoren (EOM) (1), insbesondere bei Modulatoren mit LiTa-Kristallen, wobei der EOM (1) über einen Treiber (2) mit pulsformigem zeitlichem Spannungsverlauf angeregt wird, 1. A method for reducing mechanical vibrations in electro-optic modulators (EOM) (1), in particular in modulators with LiTa crystals, wherein the EOM (1) is excited by a driver (2) with pulsformigem temporal voltage curve,
d a d u rc h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Anregung des EOM (1) mit modifizierten Rechtecksignalen oder Rechteckpulsen erfolgt, dergestalt, dass diese aufgrund eines besonderen Flankendesigns eine Anregung mechanischer Schwingungen des EOM (1) reduzieren oder vermeiden. That is, the excitation of the EOM (1) is done with modified square wave or rectangular pulses, such that they reduce or avoid excitation of mechanical oscillations of the EOM (1) due to a special flank design.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flankensteilheit der den EOM (1) steuernden Rechtecksignale oder Rechteckpulse reduziert wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the edge steepness of the EOM (1) controlling rectangular signals or rectangular pulses is reduced.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Modifikation des Rechtecksignals oder Rechteckpulses durch mindestens einen zwischen dem Treiber (2) und dem EOM (1) wirkenden elektrischen Filter (3), insbesondere mit geeigneter Zeitkonstante, vorzugsweise durch einen Tiefpassfilter oder einen Bandpassfilter, realisiert wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the modification of the rectangular signal or rectangular pulse by at least one between the driver (2) and the EOM (1) acting electrical filter (3), in particular with a suitable time constant, preferably by a low-pass filter or a bandpass filter is realized.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass über den Filter (3) unterschiedliche Kurvenformen und/oder vorgebbare Flankenformen für die Anregung des EOM (1) generiert werden. 4. The method according to claim 3, characterized in that on the filter (3) different waveforms and / or predeterminable edge shapes for the excitation of the EOM (1) are generated.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das modifizierte Rechtecksignal oder der Rechteckpuls über den Treiber (2) bereitgestellt wird. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the modified rectangular signal or the rectangular pulse is provided via the driver (2).
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Treiber (2) eine Hochspannungsendstufe umfasst, die ein Steuersignal mit definierter, vorzugsweise regelbarer Flankensteilheit liefert. 6. The method according to claim 5, characterized in that the driver (2) comprises a high voltage output stage, which supplies a control signal with a defined, preferably adjustable edge steepness.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass über den Treiber (2) unterschiedliche Kurvenformen und/oder vorgebbare Flankenformen für die Anregung des EOM (1 ) generierbar sind. 7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that via the driver (2) different waveforms and / or predeterminable edge shapes for the excitation of the EOM (1) can be generated.
8. Anordnung mit einem elektrooptischen Modulator (EOM (1 )), insbesondere mit einem LiTa-Kristall, und einem Treiber (2), der den EOM (1 ) mit pulsförmigem zeitlichem Spannungsverlauf anregt, zur Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 8. Arrangement with an electro-optical modulator (EOM (1)), in particular with a LiTa crystal, and a driver (2), which excites the EOM (1) with pulsed temporal voltage curve, for the application of the method according to one of claims 1 to 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Treiber (2) unmittelbar oder mittelbar modifizierte Rechtecksignale oder Rechteckpulse liefert, dergestalt, dass diese aufgrund eines besonderen Flankendesigns eine Anregung mechanischer Schwingungen des EOM (1 ) reduzieren oder vermeiden. The driver (2) supplies directly or indirectly modified rectangular signals or square-wave pulses in such a way that they reduce or avoid excitation of mechanical oscillations of the EOM (1) due to a special flank design.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Treiber (2) und dem EOM (1 ) ein elektrischer Filter (3), insbesondere mit geeigneter9. Arrangement according to claim 8, characterized in that between the driver (2) and the EOM (1) an electrical filter (3), in particular with suitable
Zeitkonstante, wirkt, vorzugsweise ein Tiefpassfilter, welcher das vom Treiber (2) generierte Rechtecksignal oder Rechteckpuls in seiner Flankensteilheit reduziert. Time constant acts, preferably a low-pass filter, which reduces the driver (2) generated square wave or square wave in its edge steepness.
10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Treiber (2) eine Hochspannungsendstufe umfasst, die ein Steuersignal mit definierter, vorzugsweise regelbarer Flankensteilheit liefert. 10. Arrangement according to claim 8 or 9, characterized in that the driver (2) comprises a high-voltage output stage, which supplies a control signal with a defined, preferably adjustable edge steepness.
1 1. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Treiber (2) unterschiedliche Kurvenformen und/oder Flankenformen für die Anregung des EOM (1 ) generiert. 1 1. Arrangement according to claim 10, characterized in that the driver (2) generates different waveforms and / or edge shapes for the excitation of the EOM (1).
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , gekennzeichnet durch einen Regelkreis, mit welchem das Flankendesign der modifizierten Rechtecksignale derart vorgebbar ist, dass die Anregung mechanischer Schwingungen des EOM (1 ) reduziert oder vermieden werden. 12. Arrangement according to one of claims 8 to 1 1, characterized by a control loop, with which the flank design of the modified rectangular signals can be predetermined such that the excitation of mechanical vibrations of the EOM (1) are reduced or avoided.
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