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    • 专利摘要:

    公开号:WO1986000722A1
    申请号:PCT/HU1985/000045
    申请日:1985-07-16
    公开日:1986-01-30
    发明作者:Csaba Kuti；Péter KÁLMÁN；József BAKOS；Tibor JUHÁSZ；László VANNAY
    申请人:Budapesti Müszaki Egyetem；
    IPC主号:G02F1-00
    专利说明:
    [0001] Elektrooptischer Lichtmodulator mit verminderter piezooptischen Wirkung
    [0002] Die Erfindung bezieht sich auf einen aus optisch in Reihe geschalteten und für die Verminderung der durch die elektrische Steuerung auf piezooptischem Weg ausgelösten optischen Wirkungen dimensionierten Modulatorkristallen zusammengebauten elektrooptischen Lichtmodulator, der eine bedeutende, mit der Zahl der einge- setzten Modulatorkristalle proportional erhöhte Verminderung der den Betrieb der Lichtmodulatoren störenden piezooptischen Wirkungen ermöglicht.
    [0003] Zum Formen eines Laserstrahls binnen dem Resonator, oder zur Steuerung der Phase, der Frequenz und der Polarisation des aus dem Resonator austretenden kohärenten Strahles, oder zur Steuerung der Amplitude bzw. der Intensität der Laserstrahlung dienen heutzutage meistens die elektrooptischen Lichtmodulatoren. Solche elektrooptische Lichtmodulatoren sind z.B. in der Fachliteratur E, P. Mustjel, V.N, Parügin: "Methodi Modula- cija i skanirowania sweta", Uauka, Moskau 1970 ausführlich beschrieben. Der Betrieb eines elektrooptischen Lishtmodulators ruht bekannterweise auf der durch elektrisches Feld steuerbaren Doppelbrechung der elektrooptischen Materialen, Der wesentliche Vorteil der elektrooptischen Lichtmodulatoren liegt in der raschen elektrooptischen Wirkung und in der elektrischen Steuerbarkeit der elektrooptischen Wirkung, die ein Schalten des Lichtes mit hoher Geschwindigkeit und eine breitbandige Lichtmodulation ermöglichen. Der aus dem elektrooptischen Einkristall orientiert ausgeschnittene, elektrisch steuerbare Modulatorkristall mit Doppelbrechung moduliert die Phase und die Phasendifferenz also die Retardation bzw. die Polarisation also die Elliptizität der Komponente des durchgehenden und linear polarisierten Lichtes. Das in der Phase bzw. in seiner Polarisation modulierte Licht kann mit einem entsprechenden optischen System in intensitätsmoduliertes oder amplitudenmoduliertes Licht umgewandelt werden. Ein intensitätsmoduliertes Licht kann am einfachsten mit einem zwischen zwei Polarisatoren gelegten Modulatorkristall erzeugt werden. In der durchschnittlich stark piezoelektrischen linearen elektrooptischen Modulatorkristallen beeinflussen die durch die elektrische Steuerung piezoelektrisch erzeugten akustische Wellen über ihre Einwirkung den Betrieb der elektrooptischen Lichtmodulatoren, Die technologische Kompliziertheit der zur Verminderung der piezooptischen Wirkungen verwendeten Methode, die gegen die Seuerung gestellten hohen elektronischen Forderungen und die auf die Modulatorparameter geübten schädlichen Folgen der bekannten Lösungen haben uns das Ziel gesetzt, einen neuen elektrooptischen Lichtmodulator mit verminderter piezooptischen Wirkung zu schaffen, der bei einem einfachen Aufbau die schädliche piezooptische Wirkung der akustischen Wellen bedeutend vermindert.
    [0004] Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die in den einzelnen Modulatorkristallen eines mehrere Elemente enthaltenden, zusammengesetzten elektrooptischen Lichtmodulators erzeugten piezooptischen Wirkungen im Falle einer Impulssteuerung {Lichtsperrenbetriebsart) räumlich und im Falle einer periodischen Steuerung (Modulatorbetriebsart) nach der Frequenz durch entsprechende Dimensionierung der Außenabmessungen getrennt werden können.
    [0005] Die gestellte Aufgabe wurde mit einem elektrooptischen Lichtmodulator mit verminderter piezooptischen Wirkung gelöst, der mehrere, optisch in Reihe geschalteten und zwischen Polarisatoren angeordneten Modulatorkristalle enthält. Dieser Lichtmodulator wurde erfindungsgemäß derart weiterentwickelt, daß die im Falle einer Impulssteuerung die Überlappung der in den einzelnen Modulatorkristallen erzeugten akustischen Transiente entlang der Lichtstrecke auf jeden einzelnen Modulatorkristall einen anderen Wert bestimmend dimensionierten, beziehungsweise im Falle einer periodischen Steuerung die Überlappung der Eigenfrequenzen der einzelnen Modulatorkristalle in der Frequenz ausschließend dimensionierten und optisch in Reihe geschalteten Modulatorkristalle voneinander abweichende geometrischen Abmessungen haben,
    [0006] Mit einem mit in Reihe geschalteten und voneinander abweichende geometrische Abmessungen aufweisenden Modulatorkristallen aufgebauten zusammengesetzten elektrooptischen Lichtmodulator kann die piezooptische Wirkung wegen der Verschiebung des Resonanzspektrums der einzelnen Modulatorkristalle bei periodischer Steuerung bedeutend vermindert werden. Mit der Verhinderung der Überlappung der Resonanzspektren durch die entsprechende Dimensionierung kann gesichert werden, daß gleichzeitig nur ein einziger Modulatorkristall in Resonanz steht, der wegen der niedrigeren Steuerspannung eine mäßige Einwirkung auf die Frequenzübertragung des zusammengesetzten Lichtmodulators ausübt. Die zur Verminderung der piezooptischen Wirkung ausgearbeitete elektrooptische Lichtmodulatorkonstruktion kann für alle, aus piezoelektrischem und elektrooptischen Material hergestellten elektrooptischen Lichtmodulatoren erweitert verwendet werden,
    [0007] Die Erfindung wird nachstehend anhand der lediglich eine Ausführungsform darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
    [0008] Figur 1 einen bekannten, zwischen aufeinander senkrecht stehenden Polarisatoren angeordneten schematisch dargestellten longitudinalen elektrooptischen Lichtmodulator aus KDP¬
    [0009] Material, Figur 2 der Ausschnitt des Modulatorkristalls des elektrooptischen Lichtmodulators aus der Figur 1 mit einer Orientierung zu den kristenographischen Achsen, und
    [0010] Figue 3 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrooptischen Lichtmodulators schematisch dargestellt.
    [0011] In der Figur 1 ist eine bekannte longitudinale Lichtmodulatoranordnung dargestellt, die einen isomorphen Einkristall aus mit bekannter Abkürzung KDP, d.h. Kalium-Dihydrogen-Phosphat mit einem Schnitt von 0ºZ als Modulatorkristall aufweist. Ein zu modulierender monochromatischer und kollimierter Lichtstrahl 1 passiert einen Polarisator 2 und fällt als linear polarisiertes Lichtbündel 3 auf ainen Modulatorkristall 4 ein. Infolge der durch die an den Elektroden 5 und 6 des Modulatorkristalls 4 gegebene SteuerSpannung gesteuerten Doppelbrechung ist das aus dem Modulatorkristall 4 austretende Lichtbündel 7 elliptisch polarisiert, dessen in der Ebene polarisierte Komponente durch den zweiten Polarisator 8 - auch Analisator genannt - durchgelassen wird. Das aus dem Polarisator 8 austretende Lichtbündel 9 ist amplitudenmoduliert bzw. intensitätsmoduliert. Ein senkrechtes Koordinatensystem 10 zeigt die kristallographiεche Orientierung des Modulatorkristalls 4. Der Polarisator 2 ist derart eingestellt, daß das Lichtbündel 3 den Modulatorkristall 4 in der kristallographischer Ebene X-Y oder Y-Z polarisiert passiert. us der Figur 2 ist die kristallographische Orientierung des Modulatorkristalls 4 in dem Koordinatensystem 10, bezüglich der kristallographischen Achsen X,Y,Z dargestellt.
    [0012] Figur 3 zeigt einen aus für die (Trennung der piezooptischen Wirkungen dimensionierten Modulatorkristallen bestehenden zusammengesetzten elektrooptischen Lichtmodulator. Das zu modulierende monochromatische und kollimierte Lichtbündel 1 geht durch den Polarisatbr 2 und fällt als linear polarisiertes Lichtbündel 3 auf den aus Modulatorkristallen 4.1, 4.2, 4.3, ...4,n-1, 4.n zusammengesetzten Lichtmodulator ein. Alle Modulatorkristalle 4,1 ....4,n, die voneinander abweichende geometrischen Abmessungen haben, sind natürlich an ihren entsprechenden Seiten mit Elektroden 5 und 6 zur Einführung der Steuerspannung versehen, diese Elektroden sind jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt. Durch die stufenartige Erhöhung der auf die Zeichnungsebene senkrechten Abmessungen der optisch in Reihe geschalteten, longitudinalen Modulatorkristalle 4,1 ...4, n mit einem Schnitt 0°Z in zu der Breite der durch die Steuerimpulse erzeugten akustischen Impulse proportionalen oder die Impulsbreite übertreffenden Schritten kann die Überlappung der an den Seitenflächen des Modulatorkristalls entstehenden akustischen Impulse entlang der Lichtstrecke, das heißt die Addition der durch die in den einzelnen Modulatorkristallen 4, 1.. ,,4.n entstandenen akustischen Wellen verursachten Phasendifferenzen verhindert werden. Wegen der Addition der durch die elektrische Steuerung unmittelbar herforgerufenen, in der voller Apertur der Modulatorkristalle 4,1 ...4.n entstehenden elektrooptischen Phasendifferenzen ist infolge der quasiparallellen elektrischen Schaltung der einzelnen Modulatorkristalle 4.1 ...4, n nur eine Teilspannung von der der zur vollen Aussteuerung des einzigen Modulatorkristalls nötigen Halbwellenspannung zu der vollen Aussteuerung des aus mehreren Modulatorkristallen zusammengesetzten elektrooptischen Lichtmodulators nötig. In den einzelnen Modulatorkristallen entstehen proportional zu der die Halbwellenspannung unterschreitenden Steuerspannung akustische Wellen mit niedrigerer Amplitude, und die durch die akustischen Wellen hervorgerufene Phasendifferenz sinkt bei der Steuerung (Öffnung) des zusammengesetzten elektrooptischen Lichtmodulators wegen der Steuerung der einzelnen Modulatorkristalle 4.1...4. n mit einer Halbwellenspannung von 1/n auf einen Teil von 1/n des bei der Steuerung mit der Halbwellenspannung hervorgerufenen Wertes.
    [0013] Wegen der durch die Dimensionierung der Modulatorkristalle 4,1...4.n gesicherten Verteilung der akustischen Wellen entlang der Apertur werden die in den einzelnen Modulatorkristallen 4.1 ...4. n entstehenden Phasendifferenzen von 1/n Teil erzeugen in der Transmission des zusammengesetzten Lichtmodulators mehrere, entlang der Apertur verteilten und um 1/n2 verminderten piezooptischen Öffnungen,
    权利要求:
    Claims

    Patentanspruch:
    Elektrooptischer Lichtmodulator mit verminderter piezooptischen Wirkung, der mehrere, optisch in Reihe geschalteten und zwischen Polarisatoren (2,8) angeordneten Modulatorkristalle enthält, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Modulatorkristalle (4,1 ...4,n) voneinander abweichende geometrischen Abmessungen haben, derart daß im Falle einer ImpulsSteuerung die Überlappung der in den einzelnen Modulatorkristallen (4,1 ...4,n) hervorgerufenen akustischen Transiente entlang einer Lichtstrecke auf jeden einzelnen Modulatorkristall einen anderen Wert hat beziehungsweise im Fall periodischer Steuerung die Überlappung der Eigenfrequenzen der einzelnen Modulatorkristalle (4,1 ...4.n) in der Frequenz ausgeschlossen ist.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1986-01-30| AK| Designated states|Designated state(s): AT DE GB JP RO SU US |
    1986-03-17| ENP| Entry into the national phase in:|Ref document number: 1985 9023 Country of ref document: AT Date of ref document: 19860130 Kind code of ref document: A |
    1986-07-17| REF| Corresponds to|Ref document number: 3590317 Country of ref document: DE Date of ref document: 19860717 |
    1986-07-17| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 3590317 Country of ref document: DE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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