DE2057183C3 - Device for acousto-optical light deflection - Google Patents
Device for acousto-optical light deflectionInfo
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- DE2057183C3 DE2057183C3 DE19702057183 DE2057183A DE2057183C3 DE 2057183 C3 DE2057183 C3 DE 2057183C3 DE 19702057183 DE19702057183 DE 19702057183 DE 2057183 A DE2057183 A DE 2057183A DE 2057183 C3 DE2057183 C3 DE 2057183C3
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Description
löst, daß dieses Medium aus einkristallinem Tellurdioxyd (TeO2) besteht.solves that this medium consists of monocrystalline tellurium dioxide (TeO 2 ).
Die Verwendung von Einkristallen aus Tellurdioxyd als lichtablenkendem Medium hat die Stabilität die Zuverlässigkeit und demzufolge den Wirkungsgrad der Lichtablenkung auffallend erhöht ur.d weiter die Kapazität der Eingangsspannungsquelle und die Herstellungskosten einer Vorrichtung mit diesem Medium merklich verringert. The use of single crystals of tellurium dioxide as the light-deflecting medium has markedly increased the stability, the reliability and consequently the efficiency of the light deflection and further markedly reduced the capacity of the input voltage source and the production costs of a device with this medium.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung in beispielsweisen Ausführungsformen näher erläutert.In the following the invention is based on the Drawing explained in more detail in exemplary embodiments.
F i g. 1 ist eine erläuternde perspektivische Darstellung einer Vorrichtung für eindimensionale akustooptische Lichtablenkung, wobei nur eine Einheit eines Einkristalls aus Tellurdioxyd verwendet wird;F i g. Fig. 1 is an explanatory perspective view of a one-dimensional acousto-optic apparatus Light deflection using only one unit of a single crystal of tellurium dioxide;
F i g. 2 ist eine erläuternde perspektivische Darstellung einer Vorrichtung für zweidimensionale akusto-optische Lichtablenkung, wobei nur eine Einheit eines Einkristalls aus Tellurdioxyd verwendet wird;F i g. Fig. 2 is an explanatory perspective view of an apparatus for two-dimensional Acousto-optical deflection of light, whereby only one unit of a single crystal made of tellurium dioxide is used will;
F i g. 3 ist eine erläuternde perspektivische Darstellung einer Vorrichtung für zweidimensionale akusto-optische Lichtablenkung, wobei zwei Einheiten eines Einkristalls aus Tellurdioxyd verwendet werden, asF i g. 3 is an explanatory perspective view of an apparatus for two-dimensional acousto-optic light deflection using two units of a single crystal of tellurium dioxide, as
Es wird nun mit Bezug auf F i g. 1 die allgemeine Anordnung und das Prinzip einer akusto-optischen Lichtablenkung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wenn Ultraschallwellen, die durch einen mit einer Mikrowellenquelle 2 im Bereich von VHF bis UHF verbundenen Übertrager 1 erzeugt werden, durch ein festes Medium in einer geeigneten Richtung hindurchgeschickt werden, entstehen geringe Änderungen im Brechungsindex dieses Mediums, die eine Gitterwirkung dieses Brechungsindex zur Folge haben. Wenn Lichtstrahlen 4 von einer Lichtquelle 5 auf das feste Medium 3 unter einem bestimmten Winkel bezüglich dieses Gitters auftreffen, werden ein Teil oder alle diese Lichtstrahlen, die durch dieses Medium 3 hindurchlaufen, in einem bestimmten Winkel zu ihrer Einfallrichtung abgelenkt. Dieser Ablenkwinkel der Lichtstrahlen ist im wesentlichen umgekehrt proportional zur Länge der akustischen Wellen, die durch dieses Medium 3 laufen. Demgemäß kann eine Änderung der Frequenz des Eingangssignals 6, das von der Mirkowellenquelle 2 dem Übertrager zugeführt wird, und demzufolge der akustischen Frequenz, die räumliche Lage des abgelenkten Lichtstrahls 7 nach Wunsch ändern. Der Durchtritt der abgelenkten Lichtstrahlen 7 durch eine optische Einrichtung 8, wie z. B. eine Linse, hat eine Fokussierung zum optischen Fleck 10 in einer Abbildungsebene 9 zur Folge. Bei der zuvor genannten Art von Lichtablenkern ist es herkömmlicherweise üblich, einen akustischen Absorber 11 auf der Rückseite der Signaleingangsfläche des ablenkenden Mediums 3 anzubringen, so daß laufende akustische Wellen in dieses Medium 3 eintreten an Stelle von stehenden Wellen.It will now be understood with reference to FIG. 1 the general arrangement and the principle of an acousto-optical Described light deflection according to the present invention. When ultrasonic waves passing through a are generated with a microwave source 2 in the range from VHF to UHF connected transmitter 1, are sent through a solid medium in a suitable direction, slight changes occur in the refractive index of this medium, which result in a lattice effect of this refractive index. When light rays 4 from a light source 5 onto the solid medium 3 at a certain angle with respect to this grating, some or all of these light rays that pass through this medium 3 pass through, deflected at a certain angle to their direction of incidence. This deflection angle the Light rays is essentially inversely proportional to the length of the acoustic waves that pass through this medium 3 run. Accordingly, a change in the frequency of the input signal 6 from the Microwave source 2 is fed to the transmitter, and consequently the acoustic frequency, the spatial Change the position of the deflected light beam 7 as desired. The passage of the deflected light rays 7 by an optical device 8, such as. B. a lens has a focus to the optical spot 10 in one Figure level 9 results. The aforementioned type of light diverter is conventional Usually, an acoustic absorber 11 on the back of the signal input surface of the deflecting medium 3 to be attached so that running acoustic waves enter this medium 3 in place of standing waves.
Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das ablenkende Medium 3 aus einem Einkristall aus Tellurdioxyd vom Rutil-Typ (im folgenden mit TeO, abgekürzt) besteht. Dieser Einkristall wird im allgemeinen durch das Ziehverfahren hergestellt, wodurch im allgemeinen ein Einkristall von guter Qualität mit einem Volumen größer als eine minimale Größe von 10-10-10 mm, die für ein Ablenkmedium erforderlich ist, hergestellt werden kann. Der Einkristall aus Tellurdioxyd ist optisch von ausgezeichneter Qualität und läßt im wesentlichen alles Licht mit einer Wellenlänge von 0,35 bis 5 μΐη durchtreten. Der Kristall gehört zum tetragonalen System, wobei ρ, ρ und ν in den Gleichungen (1) und (2) verschiedene Werte je nach der Orientierung des Kristalls haben. Demgemäß ermöglichen verschiedene Kombinationen von Fortpflanzungsrichtung der Ultraschallwellen und Polarisationsrichtung der Lichtstrahlen, daß die Gütezahlen M und M' verschiedene Werte annehmen; einige dieser Kombinationen sind unten in Tabelle 1 angegeben. Zum Vergleich gibt Tabelle 2 nur eine Kombination von Fortpflanzungsrichtung der Ultraschallwellen und Polarisationsrichtung der Lichtstrahlen an mit Bezug auf die Einkristalle der bekannten Ablenkmedien: LiNbO3, a-HJO3, PbMoO4, Te bzw. GaAs. In beiden Tabellen sind die Longidutinalen und Scherungs- (oder transversalen) Wellen als die Schwingungstypen (modes) der akustischen Wellen durch die Buchstaben L bzw. S dargestellt. Die Werte von M und M', die dort angegeben sind, wurden mit optischen Wellen von einer Wellenlänge von 6328 Ä erhalten.The present invention is characterized in that the deflecting medium 3 consists of a single crystal of rutile type tellurium dioxide (hereinafter referred to as TeO, abbreviated to). This single crystal is generally produced by the pulling method, whereby a good quality single crystal having a volume larger than a minimum size of 10-10-10 mm required for a deflecting medium can generally be produced. The single crystal of tellurium dioxide is of excellent optical quality and allows essentially all light with a wavelength of 0.35 to 5 μm to pass through. The crystal belongs to the tetragonal system, where ρ, ρ and ν in equations (1) and (2) have different values depending on the orientation of the crystal. Accordingly, different combinations of the direction of propagation of the ultrasonic waves and the direction of polarization of the light rays enable the figures of merit M and M 'to assume different values; some of these combinations are given in Table 1 below. For comparison, Table 2 only gives a combination of the direction of propagation of the ultrasonic waves and the direction of polarization of the light beams with reference to the single crystals of the known deflection media: LiNbO 3 , a-HJO 3 , PbMoO 4 , Te or GaAs. In both tables, the longidutinal and shear (or transversal) waves are shown as the modes of the acoustic waves by the letters L and S, respectively. The values of M and M 'given there were obtained with optical waves having a wavelength of 6328 Å.
Tabelle 1
Experimentelle Ergebnisse mit einem TeO2-ElementTable 1
Experimental results with a TeO 2 element
[V®, 1,0][1,1,38,0]
[V®, 1.0]
Tabelle 1 (Fortsetzung)Table 1 (continued)
Tabelle 2
Experimentelle Ergebnisse mit anderen ElementenTable 2
Experimental results with other elements
SchwincuncstVDSingle crystal and
SchwincuncstVD
Schwinounßstvnhinkristau and
Schwinounßstvn
Tabelle 1 zeigt, dall die akustische Welle vom L-Typ, die sich längs der [O01]-Richtung des TeOa-Kristalls ausbreitet, das als lichtublcnkendes Medium verwendet wird, ziemlich große Werte von M und Af' zeigt und sehr kleinen Trnnsmissionsverlusten unterworfen ist, so daß Ultraschallwellen von hoher Frequenz verwendet werden können. Deswegen besitzen die obengenannten akustischen Wellen vom L-Typ eine sehr große Bedeutung für Ablenkmedtcn mit großer KapazitUt und haben weiter den Vorteil, sich mit einer beschleunigten Geschwindigkeit zu bewegen infolge ihrer hohen akustischen Geschwindigkeit. Im Gegensatz dazu hat die akustische Welle vom S-Typ, die sich längs der [110]-Richtung ausbreitet und eine Verschiebung in der plO]-Richtung bewirkt, eine sehr geringe akustische Geschwindigkeit und weist einen extrem großen Wert von M auf. Da, wie in Tabelle 1 gezeigt ist, ν einen Wert von 0,617 · lO'cm/see und M einen Wert von 793 ■ 10 '" seca/g hat, ermöglicht die obengenannte akustische Welle vom S-Typ die Herstellung eines hochwirksamen Ablcnkmediums, obwohl sich diese Welle nicht sehr schnell ausbreitet. Außerdem zeigen die akustischen Wellen vom L-Typ, die längs den [101]- und [100]-Richtungcn laufen und die akustische Welle vom S-Typ, die lungsTable 1 shows that the L-type acoustic wave propagating along the [001] direction of the TeO a crystal used as a light blocking medium shows rather large values of M and Af 'and subject to very small transmission losses so that high frequency ultrasonic waves can be used. Therefore, the above-mentioned L-type acoustic waves are of very great importance for large-capacity deflection media and further have an advantage of moving at an accelerated speed due to their high acoustic speed. In contrast, the S-type acoustic wave which propagates along the [110] direction and causes a shift in the pIO] direction has a very low acoustic velocity and has an extremely large M value. As shown in Table 1, since ν has a value of 0.617 · 10 'cm / see and M has a value of 793 · 10'"sec a / g, the above-mentioned S-type acoustic wave enables a highly effective deflection medium to be produced , although this wave does not propagate very quickly. In addition, the L-type acoustic waves traveling along the [101] and [100] directions and the S-type acoustic wave show the lungs
so der [101]-Richtung läuft, ebenfalls einen ziemlich guten Ablcnkwirkungsgrad.If the [101] direction is running, the deflection efficiency is also quite good.
Wenn die Fortpflanzungsrichtung der Ultraschall· wellen von der [110]-Richtung abweicht, nimmt dci Wert von M scharf ab. Wenn z. B. im Fall einei akustischen Welle vom S-Typ, die sich längs de tllO]-Richtung fortpflanzt und in dor [T10]-Riohtun| schwingt, die Fortpflanzungsrichtung dieser Welle un ύ 5° in der (001).Ebene abweichen sollte, dann wllrd der Wert von M drastisch von 793, wie In TabelleIf the direction of propagation of the ultrasonic waves deviates from the [110] direction, the value of M decreases sharply. If z. B. in the case of an S-type acoustic wave propagating along the T10] direction and in the [T10] direction oscillates, the direction of propagation of this wave should deviate by 5 ° in the (001) plane, then the value of M will drastically change from 793, as in the table
βο gezeigt, auf etwa 400 abnehmen. Auch wenn der Wei von M in einem solchen Ausmaß verringert wird, wir ein Wert von 400 noch für auffallend groß gehaltet so daß mun erraten kann, daß die erwähnte akustisch Welle vom S-Typ eine sehr wirkungsvolle Lichtalβο shown to decrease to about 400. Even if the white of M is reduced to such an extent, a value of 400 is still considered to be conspicuously large, so that mun can guess that the aforementioned S-type acoustic wave is a very effective light al
lenkung bewirkt. In diesem Fall ist Vorsicht gebolei da die Ultraschallwelle vom S-Typ kein ganz reim Schwingungstyp oder Mode ist, was zur Folge ha dal) die Fortpflanzungsrichtung der Energie und dsteering effects. In this case, caution should be exercised since the S-type ultrasonic wave is not an entirely rhyming vibration type or mode, which results in ha dal) the direction of propagation of the energy and d
7 ~ 87 ~ 8
Richtung senkrecht zur Ultraschallwellenfront nicht der photoelastischen Konstante von anderen Kristallen
übereinstimmen, so daß eine große Menge von Über- angegeben, die mit dieser anormalen Bragg-Reflcxion
legungen nötig sind, die bei der Konstruktion be- verbunden sind:
achtet werden müssen. Da dies jedoch kein wesentliches;Direction perpendicular to the ultrasonic wavefront does not correspond to the photoelastic constant of other crystals, so that a large amount of over-specified, which are necessary with this abnormal Bragg reflection, which are connected with the construction:
must be respected. However, since this is not an essential;
technisches Problem im Zusammenhang mit der 5 *-Al»P3 (Saphir) P44 -= 0,085technical problem in connection with the 5 * -Al »P 3 (sapphire) P 44 - = 0.085
Lichtablenkung mil sich bringt, ist die obengenannte J P44 .-_ 0,022Light deflection mil brings, the above-mentioned JP's 44th-_ 0,022
akustische Welle vom S-Typ gut für die Verwendung Li I au, \ P41 =- 0,024S-type acoustic wave good for using Li I au, \ P 41 = - 0.024
mit einem lichtablenkenden Medium geeignet. , ρ __ .. q,„c suitable with a light deflecting medium. , ρ __ .. q, “c
Es wurde weiter gefunden, daß die akustische Welle \-Quarz \ p44 _ o'ruiIt was further found that the acoustic wave \ quartz \ p 44 _ o'rui
vom S-Typ, die längs einer der Richtungen [1,38,1,0], io 41 of the S-type running along one of the directions [1,38,1,0], io 41
[1, 1,38, 0), [T, 1,38, 0] und [TM, 1, 0] des oben- Es ist daher möglich, einen Lichtablenker aus eingenannten
einkristallinen TeO2 läuft, einen Tempe- kristallinem TeO2 herzustellen, wobei dessen große
raturkoeffizient der akustischen Geschwindigkeit von photoelastische Konstante P44 ausgenutzt wird. Dazu
0 hat. Wenn Änderungen der akustischen Geschwindig- ist es nur erforderlich, akustische Transversalwcllen,
keit in einem lichtablenkenden Medium auftreten, 15 die längs der [001 !-Richtung laufen und in der (001)-werden
die Lichtstrahlen im allgemeinen in Richtungen Ebene dieses Kristalls schwingen oder die längs der
abgelenkt, die von der vorbestimmten verschieden sind. (OOl)-Ebene laufen und die Verschiebung in der
Dies stört gelegentlich die Wirkungsweise eines Licht- [O01]-Richtung haben, anormal mit geeignet einablenkers
ernsthaft. Wenn daher ein Ablenker ver- fallenden Lichtstrahlen wechselwirken zu lassen. Es
wendet wird, der aus einem Medium mit einem großen 20 ist leicht vorauszusehen, daß ein Lichtablenker dieser
Temperaturkoeffizienten der akustischen Geschwindig- Konstruktion eine weit höhere Wechselwirkung zwikeit
besteht, ist es erforderlich, daß ein solcher Ab- sehen den akustischen Wellen und den Lichtstrahlen
lenker bei einer festen Temperatur in einem Thermo- zeigen wird als die gleiche Art eines herkömmlichen
stat verwendet wird. Die erwähnte akustische Welle Lichtablenkcrs (s. R. W. Dixon, IEEE Journal of
vom S-Typ, die durch das erfindungsgemäßc TcO2- 35 Quantum Electronics; Bd. QE-3, S. 85, 1967).
Medium läuft, schließt die Notwendigkeit aus, das F i g. 2 zeigt ein System, das so angeordnet ist, daß[1, 1,38, 0), [T, 1,38, 0] and [TM, 1, 0] of the above- It is therefore possible to run a light deflector from what is known as single-crystal TeO 2 , a tem- per-crystalline TeO 2 the large temperature coefficient of the acoustic speed of the photoelastic constant P 44 is used. In addition it has 0. When changes in acoustic velocity are required, acoustic transverse waves occur in a light deflecting medium that travel along the [001] direction and in the (001) direction, the light rays will generally oscillate in directions or plane of this crystal which are deflected along those other than the predetermined one. (OOl) -plane run and the shift in the This occasionally interferes with the operation of a light- [O01] -direction, abnormal with a suitable deflector seriously. Therefore if a deflector let decaying rays of light interact. It is suggested that from a medium with a large 20 it is easy to foresee that a light deflector with this temperature coefficient of acoustic velocity construction has a much higher interaction between it, it is necessary that such a deflector deflects the acoustic waves and the light rays at a fixed temperature in a thermal show is used as the same kind of a conventional stat. The above-mentioned acoustic wave Lichtablenkcrs (see RW Dixon, IEEE Journal of the S-type, produced by the TcO 2 - 35 Quantum Electronics according to the invention; Vol. QE-3, p. 85, 1967).
Medium running eliminates the need for the F i g. Figure 2 shows a system arranged so that
TeO2-Medium einer solchen Behandlung zu unter- es eine zweidimcnsionale Lichtablenkung ermöglicht ziehen. Der Wert von M, der durch diese akustische und das auf der eindimensionalen Lichtablcnkvor-Wcllc vom S-Typ gegeben ist, liegt bei 210, wie in richtung der F i g. 1 beruht. Bei dem System der Tabelle 1 gezeigt ist, ein weit kleinerer Wert als der 30 F i g. 2 pflanzen sich akustische transversale oder M-Wcrt von 793, der mit einer anderen akustischen Schubwcllcn durch ein einkristallincs Medium längs Welle vom S-Typ, die längs der [UO]-Richtung läuft, zweier äquivalenter [110]-Richtungcn, die sich unter erhalten wird. Der genannte Wert von 210 ist noch viel einem rechten Winkel schneiden, fort, und optische größer als die Werte, die durch andere Schwingungs- Strahlen, die im wesentlichen längs der [001 !-Richtung typen von akustischen Wellen geliefert werden. 35 laufen, werden in Wechselwirkung mit diesen Schub-To subject the TeO 2 medium to such a treatment, it enables a two-dimensional light deflection to be drawn. The value of M, which is given by this acoustic and that on the one-dimensional Lichtablcnkvor-Wcllc of the S-type, is 210, as in the direction of FIG. 1 is based. In the system shown in Table 1, a far smaller value than the 30F i g. 2 acoustical transversal or M-Wcrt of 793 is planted with another acoustic thrust through a monocrystalline medium along a wave of the S-type running along the [RO] direction, two equivalent [110] -directions that intersect is obtained. The said value of 210 is still much more at right angles intersecting, and optically greater than the values provided by other vibrational rays which are essentially along the [001] -direction types of acoustic waves. 35 run, interact with these thrust
Wenn die Fortpflanzungsrichtung der akustischen wellen gebracht, so daß sie in zwei Dimensionen ab-Wellcn vondcr [1,38, I,01-Richtunginder(001)-Ebcnc gebeugt werden. Die Bezugszeichen der F i g. 2 cntabwcicht, zeigt der Temperaturkoeffizient der aku- sprechen denen der F i g. 1, und ihre Beschreibung ist stischcn Geschwindigkeit dieser Wellen etwas größere weggelassen.When the direction of propagation of the acoustic waves is brought so that they ab-waves in two dimensions be bent by the [1,38, I, 01 -direction in the (001) -Ebcnc. The reference numerals of FIG. 2 cntabwcicht, shows the temperature coefficient of the acutely speaking those of FIG. 1, and its description is The larger speed of these waves has been omitted.
Änderungen. Wenn jedoch die obengenannte Ab- 4» F i g. 3 ist ein anderes zweidimensional Ablcnkwcichung von dieser [1,38, l,O]-Richtung in einen system, das eine Abwandlung von dem von F i g. 2 schmalen Bereich von z. B. weniger als L 2,5° füllt, zeigt. Das System der F i g. 3 umfallt zwei Lichtbleibt die Änderung des Tcmpcraturkocffizicntcn auf ablcnkmcdicn. Lichtstrahlen, die in einer bestimmten weniger als | 50 ppm beschränkt. Falls diese Ab- Richtung durch das erste Ablenkmcdium ungebeugt weichungen innerhalb von 1.5° liegen, liegen die 45 werden, werden durch ein zweites Ablcnkmcdium in Änderungen des Tcmpcruturkocffizicnten bei weniger einer Richtung senkrecht hierzu wieder abgcbcugt. als ι 100 ppm. Wenn daher die Abweichungen so Wenn es erwünscht ist, die Polarisationsrichtung der klein wie oben beschrieben sind, wird das licht- in das erste und zweite Medium einfallenden Licht- ; ablenkende Medium geeignet sein, seine Wirkungs- strahlen geeignet zudrehen, wird dies dadurch erreicht, \ weise je nach den an dieses Medium gestellten For- 30 daß zwischen das erste und zweite Medium eine j dcrungcn voll zu erfüllen. geeignete optische Einrichtung zum Drehen der Changes. However, if the above figure 4 »F i g. 3 is another two-dimensional deviation from this [1,38, 1, O] direction in a system that is a modification of that of FIG. 2 narrow range of z. B. less than L 2.5 ° fills shows. The system of FIG. 3 falls over two lights, the change in temperature remains to ablcnkmcdicn. Rays of light falling in a certain less than | 50 ppm limited. If this deflection is within 1.5 ° of deflection due to the first deflection, the values are 45 °, but a second deflection is used to deflect changes in the profile in less of a direction perpendicular to this. than ι 100 ppm. Therefore, if the deviations are as small as described above, the polarization direction of the small as described above, the light incident in the first and second medium will be; deflecting be suitable medium, its behavior radiation suitable to spin, this is achieved in that j to satisfy \ ways depending on the requirements of this research medium 30 between the first and second medium comprises a dcrungcn full. suitable optical device for rotating the
' verwendet wird, nutzt das Phänomen der sogenannten bracht wird. Die Bezugszeichen der F i g. 3 ent· ; normalen Bragg-Reflexion aus. Ein ablenkendes sprechen denen der F i g. 2, und ihre Beschreibung ist Medium, das die sogenannte unormale Bragg-Rcflcxion 35 weggelassen. ' is used, takes advantage of the phenomenon of the so-called is brought. The reference numerals of FIG. 3 ent ·; normal Bragg reflection. A distracting speak to those of the fig. 2, and its description is medium that the so-called abnormal Bragg reflection 35 is omitted.
■ ausnutzt, weist dagegen Im allgemeinen keinen merklich Wie in den F i g. 1, 2 und 3 gezeigt ist, braucht ein■ exploits, on the other hand, generally has no noticeable As in FIGS. 1, 2 and 3 takes a
; hohen Ablcnkungswlrkungsgrad auf. Ein solches üb· Lichtablenker im allgemeinen akustische Absorber 11 ! lenkendes Medium hat dagegen den Vorteil, daß eine und Ua, um zu bewirken, daß die akustischen Wellen; high degree of deflection. Such a light deflector is generally acoustic absorber 11 ! directing medium, on the other hand, has the advantage that one and Ua to cause the acoustic waves
ί große Anzahl von abgelenkten Lichtpunkten erhalten durch das Medium fortschreiten. Die Bedingungen, 1 wird. Demgemliß wird die Verwendung des Phänomens βο die von einem geeigneten Material, aus dem der der anormalen Brugg-Rcflexlon als aussichtsreich für Absorber besteht, gefordert werden, sind, daß derί large number of deflected points of light received to progress through the medium. The conditions, 1 will. Accordingly, the use of the phenomenon βο that of a suitable material from which the the abnormal Brugg-Rcflexlon is promising for absorbers, are required that the
die Zukunft angesehen. Aus den Symmciriccigcn- Absorber eine mechanische Impedanz qv hat, die c . schäften des TeO4-Kristalls 1st zu erkennen, daß dieser ungefähr gleich der des ablenkenden Mediums 1st, und '" J Kristall einen merklich großen Wert der photo- daß die In dem Absorber auftretenden akustischen '· elastischen Konstuntc P44 besitzt, die eng mit dieser 85 Verluste groß sind.viewed the future. From the symmetry absorber it has a mechanical impedance qv that c . transactions of TeO 1st to recognize 4 -Kristalls that this 1st approximately equal to that of the deflecting medium, and '"J crystal has a noticeably large value of the photo- that occurring in the acoustic absorber' · elastic Konstuntc P has 44 closely with of these 85 losses are great.
r anormalen Bragg-Reflexion verknüpft ist, Es wurde Die akustischen Wellen vom S-Typ, die längs der r is related to abnormal Bragg reflection, It was the acoustic waves of the S-type that run along the
'· gefunden, duß der ΤοΟ,-Krlstall einen Ρ,,-Wcri von [110]· und [1,38, l,O]-Rlchtungon des obengenannten'· Found that the ΤοΟ, -Krlstall has a Ρ ,, - Wcri of [110] · and [1,38, 1, O] -direction of the above
c etwu 0,17 hat. Zum Vergleich sind unten die Werte einkristullincn TeO1 laufen, haben akustische Wellen· c has about 0.17. For comparison, the values below are monocrystalline TeO 1 , have acoustic waves
ίοίο
geschwindigkeiten von 0,617 · ΙΟ5 cm/sec bzw. 0,930 · ΙΟ5 cm/sec. Dies sind außergewöhnlich niedrige Werte für ein festes lichtablenkendcs Medium. Mit einem lichtablenkenden Medium, das solche akustischen Wellen vom S-Typ verwendet, zeigen Metalle wie z. B. Al, Pb und eine Pb-Sn-Bi-Legierung (ein weiches Lötmittel mit niedrigem Schmelzpunkt), die in Tabelle 3 aufgeführt sind, übermäßig große ρ ν-Werte, und im Gegensatz dazu zeigen organische Verbindungen wie z.B. Epoxyharz und Elektronwachs sehr kleine qv-Werte. Demgemäß sind beide Gruppen von Materialien für den Gebrauch als Absorber ungeeignet. Kurz zusammengefaßt sind Chalcogengläser, wie z. B. Arsenselenidglas und Arsensulfidglas, in der Impedanz relativ gut mit den obengenannten akustischen Wellen vom S-Typ, die durch ein TeOj-Medium laufen, angepaßt und bewirken darüber hinaus einen merklich großen akustischen Verlust, so daß solche Chalcogengläser für den Gebrauch als Absorber gut geeignet sind.speeds of 0.617 · 5 cm / sec or 0.930 · ΙΟ 5 cm / sec. These are exceptionally low values for a solid light deflecting medium. With a light deflecting medium using such S-type acoustic waves, metals such as. B. Al, Pb and a Pb-Sn-Bi alloy (a soft, low melting point solder) shown in Table 3 show excessively large ρ ν values, and in contrast, organic compounds such as epoxy resin and electron wax show very much small qv values. Accordingly, both groups of materials are unsuitable for use as absorbers. Briefly summarized are chalcogen glasses such. B. arsenic selenide glass and arsenic sulfide glass, matched in impedance relatively well with the above-mentioned S-type acoustic waves passing through a TeOj medium and also cause a noticeably large acoustic loss, so that such chalcogen glasses are good for use as absorbers are suitable.
Das Ausmaß, in welchem die akustische Energie der Schubwellen, die längs der [110]-Richtung laufen, von dem lichtablenkendcn Medium zu dem Absorber übertragen wird, ist für As2Se3-GIaS 96% und fürThe extent to which the acoustic energy of the shear waves traveling along the [110] direction is transmitted from the light deflecting medium to the absorber is 96% for As 2 Se 3 -GIaS and 96% for
ίο As3S3-GIaS 95%. Daher erfüllen die Chalcogengläser den Zweck als Absorber völlig. Im Fall von Schubwellen, die längs der [1,38, 1,0]-Richtung laufen, wird eine gute Impedanzanpassung erreicht, d. h., alle akustischen Wellen werden im wesentlichen in den Absorber übertragen.ίο As 3 S 3 -GIaS 95%. Therefore, the chalcogen glasses fully serve the purpose as an absorber. In the case of shear waves traveling along the [1,38, 1,0] direction, a good impedance match is achieved, ie all acoustic waves are essentially transmitted into the absorber.
Tabelle 3 Eigenschaften von Absorbersubstanzen für akustische SchubwellenTable 3 Properties of absorber substances for acoustic shear waves
Substanzsubstance
TeO2 TeO 2
As2Se3-GIaS ..
As2S3-GIaS ...As 2 Se 3 -GIaS ..
As 2 S 3 -GIaS ...
Al Al
Pb Pb
Pb-Sn-Bi ....
Epoxy-Harz .
ElcktronwachsPb-Sn-Bi ....
Epoxy resin.
Elcktron wax
Wie oben ausgeführt wurde, ermöglicht der crlindungsgcmäßc Gebrauch von cinkristallincm Tclluroxyd als lichtablcnkcndcm Medium die Herstellung eines Lichtablcnkcrs, der in einem weiten Wcllcnlängcnbercich vom sichtbaren bis zum infrurotcn viel bessere Eigenschaften zeigt als die nach dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen. Diese ausgezeichneten Eigenschaften leiten sich von der ausgezeichneten optischen Qualität des einkristallen TcO, ab, der cinfochcn Herstellung von TcOa in Form eines Einkristalls, dem Fehlen von optischen Fehlern bc1 diesem Kristall und seiner gleichbleibenden Qualität.As stated above, the complete use of cine-crystalline titanium oxide as a light-deflecting medium enables the production of a light-deflector which, over a wide range from the visible to the infrared, exhibits much better properties than the devices known from the prior art. These excellent properties are derived from the excellent optical quality of the single crystal TcO, the cinfochcn production of TcO a in the form of a single crystal, the absence of optical defects bc 1 of this crystal and its constant quality.
Das oben angegebene Prinzip, einkristallincs TcOj als lichtablcnkendes Medium zu verwenden und optische Strahlen mit Ultraschallwellen, die durch dieses Medium laufen, wcchselwirken zu lassen, ist nicht nur bei einem Lichtablenker anwendbar, sondern auch bei einem optischen Modulator oder einem optischen Korrelator mit derselben ausgezeichneter Wirkung wie bei dem LiclUablenkcr.The principle given above, monocrystalline TcOj to use as a light deflecting medium and optical rays with ultrasonic waves passing through this Allowing the medium to run, to alternate, is not only applicable to a light deflector, but even an optical modulator or an optical correlator with the same is excellent Effect as with the LiclUablenkcr.
Claims (2)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (9)
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|---|---|---|---|
| JP9291369 | 1969-11-21 | ||
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Publications (3)
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