DE2138942C3 - Akustisch-optisches Filter - Google Patents

Description

3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- gelangt.

kennzeichnet, daß das Medium (2) für eine Reso- Bei einem anderen akustisch-optischen Filter wird

nanz der akustischen Welle bemessen ist. der elektro-akustische Wandler auf die Seite des

4. Filter nach Anspruch 3, dadurch gekenn- 25 Kristalles gesetzt, um eine akustische Welle zu erzeuzeichnet, daß das Medium (2) eine Kristallplatte gen, die innen von einer Fläche des Kristalles längs-(2) ist, die durch eine entsprechende Bemessung seitig zui gegenüberliegenden Fläche reflektiert wird, ihrer Dicke als Dickenschwinger ausgebildet ist. Dieser elektro-akustische Wandler ist keine Reso-

5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekenn- nanzvorrichtung und erfordert daher einen größeren zeichnet, daß die Dicke der Kristallplatte (2) für 30 Betrag an akustischer Energie, um eine vorgegebene eine resonante Anregung im Oberwellenbereich Beugung des gefilterten Lichtes zu erzeugen. Ein derbemesscn ist. artiges akustisch-optisches Filter ist in dem Aufsatz

6. Filter nach Anspruch 5, dadurch gekenn- »Acousto-Optic Tunable Filter« in dem »Journal zeichnet, daß die Frequenz des HF-Signals of the Optical Society of America«, Bd. 59, 1969, schrittweise zur Anregung verschiedener diskreter 35 S. 744 bis 747. beschrieben.

Oberwellen in der Kristallplatte (2) veränderbar Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zuist, gründe, ein akustisch-optisches Filter der eingangs

7. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, genannten Gattung derart weiterzubilden, daß der dadurch gekennzeichnet, daß dem Medium (2) konstruktive Aufwand für die Erzeugung der akuein Polarisator (12; 22) vorgeschaltet ist. 40 stischen Welle möglichst gering wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das optisch anisotrope Medium piezoelek-

trische Eigenschaften hat und in Verbindung mit

einer von dem HF-Signal beaufschlagbaren Elektro-45 denanordnung den elektro-akustischen Wandler bildet. Vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Weiterbildun-

Die Erfindung betrifft ein akustisch-optisches FiI- gen der Erfindung sind durch die Unteransprüche geter mit einem in Richtung auf einen nachgeschalteten kennzeichnet.

Analysator durchleuchtbaren optisch anisotropen Me- Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbei-

dium, in welchem mittels eines elektro-akustischen, 50 spiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen ermit einem HF-Signal gespeisten Wandlers akustische läutert; es stellt dar

Wellen kollinear mit der Richtung des Lichtstrahl- F i g. 1 ein Linien-Blockdiagramm eines akustisch-

weges durch das Medium erzeugbar sind. optischen Lichtfilters,

Bisher wurden akustische Resonatoren als aku- F i g. 2 ein Diagramm des prozentualen Transmisstisch-optisches Element von Lichtfiltern verwendet. 55 sionsvermögens bei der optischen Bandpaßfrequenz Licht einer ersten Polarisationsrichtung wurde kolli- des Filters über der akustischen Leistungsdichte in near von einer hochfrequenten akustischen Welle in der" akustisch-optischen Element für gefiltertes Licht einem doppelbrechenden Kristall gebeugt, um den der gleichen Polarisation wie das Eingangslicht und Lichtstrahl von der ersten Polarisationsrichtung in für gefiltertes Licht einer Kreuzpolarisation im Vereine zweite Polarisationsrichtung zu drehen. Das 60 hältnis zum Eingangslicht,

Ausgangslicht wurde dann in bezug auf die Polarisa- F i g. 3 ein Linien-Blockdiagramm einer anderen

tion analysiert, um lediglich Licht der zweiten Polari- Ausführungsform eines akustisch-optischen Lichtsationsrichtung hindurchzulassen. Das Licht der zwei- filters,

ten Polarisationsrichtung hatte eine Frequenz, welche F i g. 4 ein Linien-Blockdiagramm einer weiteren

nach Maßgabe der Frequenzschwankungen der hoch- 65 Ausführungsform eines akustisch-optischen Filters, frequenten akustischen Welle in dem Kristall verän- F i g. 5 ein Liniendiagramm eines Ringlasers,

derlich war. Derartige akustisch-optische Filter waren Fig. 6 ein Liniendiagramm eines abstimmbaren

von 5000 bis 7500 A durchstimmbar, indem die Fre- Lasers,

Fig. 7 ein Diagramm der Verstärkung über der A₀ — 'k_e' = k_a

optischen Weglänge . für den Laser der Fig. 12. erfüllt wird, wobei die Indizes ₀, _e und „ die gewöhn-

, ,-. - , . . . '' , .. . ,. , , · . c. , lirhen und die besonderen optischen Wellen und die

In Fig. 1 ist ein akustisch-optisches Lichtfilter 1 _{akusüsche WeIle} bezeichnen Dies ist der Fall, wenn

dargestellt. Dieses Filter 1 ist ähnlich demjenigen, das 5 _{die ischen und akustiscnen Frequenzen f und u}

in dem genannten Aufsatz »Acousto-Optic Tunable _{die G}[_eichung erfüllen:
Filter« in der Zeitschrift »Journal of the Optical

Society of America« beschrieben wurde; dies gilt mit , _ c.fa ~. ,,v

der Ausnahme, daß das optisch anisotrope Medium ~ y _Δ\_η

auch piezoelektrisch ist und die akustische Welle in io _c

dem optisch anisotropen Medium durch ein elektri- wobei y das Verhältnis der optischen Geschwindig-

sches Feld erregt ist das an das piezoelektrische _{kek im Vakuum zu def aku5tischen} Geschwindigkeit

Glied angelegt wird. Das Lichtfilter 1 weist eine op- _{in dem Medjum und Jn die Doppelbrechung} ^e _des

tisch anisotrope piezoelektrische Platte 2 auf Ge- _{Krista]les ist}. _Die Bandbreite bei halber Leistung des

eignete piez_Oe..Ktnsche optisch anisotrope Medien >_{5 Durchlaßbandes des optischen} Filters ist durch die

weisen piezoelektrische doppelbrechende Kristalle wie Gleichung oepehen-

Quarz oder LiNbO₃ auf. Neben dem Kristall 2 an ge- ^C!l-"^U"S gcgcucn.

genüberliegenden Seiten des KristaJles sind optisch ^ 1 _, ^₁ ,_,_N

transparente Elektroden 3 und 4 angeordnet. Geeig- °· · ~~ ^cm

p g

nete optisch transparente Elektroden 3 und 4 weisen 20

relativ offene Drahtgitter-Strukturen oder dünne me- wobei B. W. die Bandbreite bei halber Leistung in

tallische Beschichtungen auf, die optisch transparent Anzahl der Wellen pro Zentimeter des Durchlaßban-

sind, beispielsweise eine Beschichtung aus Zinnoxyd des, L die Wechselwirkungslänge der optischen und

mit einer Dicke von einigen Tausend Angström. akustischen Felder in dem Kristall und In die Dop-

An die Elektroden 3 und 4 wird eine Spannung 35 pelbrechung des Kristalles sind.

mit Radiofrequenz über Leiter 5 und 6 angelegt, die Das prozentuale Lichttransmissionsvermögen durch mit einem Signalgenerator verbunden sind, der eine das optische Filter 1 bei der optischen Bandpaßfre-Quellenimpedanz 8 aufweist. Eine Lichtquelle 9 ist quenz /₀ ist in Fi g. 2 dargestellt. Der Prozentsatz des so angeordnet, daß sie einen zu filternden Lichtstrahl Lichtes der optischen Bandpaßfrequenz /₀, welches 11 durch einen linearen Eingangspolarisator 12 zur 30 von der Eingangspolansation in die Kreuzpolarisa-Polarisierung des Lichtstrahles 11 in einer ersten tion gebeugt wird, ist in Kurve 16 als Funktion der linearen Richtung, beispielsweise der vertikalen Rieh- akustischen Leistungsdichte in dem Kristall 2 dargetung, projiziert. Der polarisierte Lichtstrahl gelangt stellt. Daher hat der Ausgangsstrahl 14 eine Transdann durch die transparente Elektrode 3 in den op- missionscharakteristik, welche durch die Kurve 16 tisch anisotropen doppelbrechenden Kristall 2 zur 35 wiedergegeben wird.

kollinearen Beugung an einer akustischen Welle, um Im Falle des piezoelektrischen Quarzkristall 2 ist

die Polarisation dieses Teiles des einfallenden Lieh- die Quarzplatte 2 vorzugsweise für eine Dickenschub-

tes, dessen optische Frequenz auf die Frequenz der Schwingungsart oder Dickenausdehnungs-Schwin-

akustischen Welle durch die Gleichung 1 bezogen ist, gungsart geschnitten, um den höchstmöglichen

in Licht einer zweiten Polarisation zu beugen, das 40 Faktor Q für die akustische Resonanz-Schwingungs-

zur Richtung der ersten Polarisation orthogonal ist. art zu erhalten. Da die Energie in der stehenden

Der gebeugte Ausgangslichtstrahl 11 gelangt dann Welle Q-mal dem Energieverlust pro Zyklus ist,

durch einen Polarisationsanalysator 13, beispielsweise kann eine beträchtliche Steigerung im Wirkungsgrad

einen linearen Polarisator und ist in der Richtung durch die Verwendung einer Resonanzschwingungs-

der zweiten (beispielsweise horizontalen) Polarisation 45 art mit hohem Q erwartet werden. Die erforderliche

polarisiert, so daß der Ausgang des Polarisations- akustische Frequenz, um ein Durchlaßband in dem

analysators 13 einen Strahl 14 abgibt, der lediglich optischen Spektrum für typische doppelbrechende

aus demjenigen Teil des Lichtes des Eingangsstrahles Materialien zu erzeugen, liegt in der Größenordnung

11 besteht, der von der ersten in die zweite Polarisa- von 10 bis 100 MHz. Wenn der Kristall auf eine

tion umgesetzt wurde. 50 Grundwellen-Resonanz zugeschnitten ist, so wird er

Das akustisch optische Lichtfilter 1 der F i g. 1 im Falle von Quarz extrem dünn. Folglich ist eine macht von der kollinearen akustisch-optischen Beu- beträchtliche Steigerung der erforderlichen akustigung in einem optisch doppelbrechenden Medium sehen Leistung für ein Transmissionsvermögen von Gebrauch. Es wird eine Kristallorientiprung für den 100 °/o bei der Bandpaßfrequenz erforderlich, da die Kristall 2 gewählt, so daß der einfallende linear pola- 55 akustische Leistungsdichte bei 100% Transmissionsrisierte Lichtstrahl 11 an der akustischen Welle von vermögen mit l/L² eingeht. Daher wird der Betrieb der Eingangspolarisation in eine zweite orthogonale bei einer höheren Obertonordnung bevorzugt, ob-Polarisation gebeugt wird. Bei einer gegebenen aku- gleich der Kopplungskoeffizient herabgesetzt wird,
stischen Frequenz erfüllt nur ein kleiner Bereich der Jede der drei Dicken-Schwingungsformen ergibt Lichtfrequenzen eine Bedingung für die Momentvek- 60 ungeradzahlige Oberschwingungen, von denen jede toren Ti und wird kumulativ gebeugt. Wenn die aku- erzeugt werden kann, um ein Durchlaßband in dem stische Frequenz geändert wird, so ändert sich das optischen Spektrum zu erzeugen, das der zugeordne-Band der Lichtfrequenzen, welches das akustisch- ten akustischen Frequenz für jede der Dickenoptische Element von der ersten Polarisation in die Schwingungsformen der Obertöne entspricht. Daher zweite Polarisation beugt. Die Beugung in die zweite 65 kann ein Kamm von optischen Frequenzen, die näheorthogonale Polarisation tritt bei Quarz über die rungsweise den ungeraden ganzzahligen Vielfachen photoelastische Konstante P₁₄ auf und ist nur dann horizontal sind, gleichzeitig oder getrennt durch das kumulativ, wenn die Gleichung optische Filterelement geschickt werden, indem selek-

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tiv die piezoelektrisch bewirkten Resonanzzustände nen über geeignete Gatter den Leitungen 5 oder ( erreicht werden. Beispielsweise kann ein Quarz, der parallel geschaltet werden, um eines oder mehren y-geschnitten ist, für die Dickenschub-Schwingungs- der Filterelemente auszuwählen, die schaltungsmäßu. form und der eine Dicke von etwa 1,5 mm aufweist, mit dem Resonator zu verbinden sind, um eine be mit den 9., 11. und 13. Obertönen betrieben werden, 5 stimmte angestrebte Obertonresonanz auszuwählen um verschiedene Farben oder optische Frequenzen. In F i g. 3 ist ein anderes akustisch-optisches Fillei beispielsweise Rot, Gelb und Blau im sichtbaren Spek- 21 dargestellt. Das Lichtfilter 21 ist ähnlich dem trum auszusenden. In einem anderen Beispiel kann ein akustisch-optischen Filter in dem genannten Artikel Quarz mit einer Dicke von 1,398 mm mit IL, 13. »Applied Physics Letters«, Bd. 15, vom 15. No- und 17. übertönen angeregt werden, um Bandpaß- i« vember 3969. Das akustisch-optische Element ist iin frequenzen der Farben Rot, Grün und Blau bei den wesentlichen das gleiche wie das der F i g. 1 mit der Wellenlängen 6465, 5471 und 4183 A abzugeben. Ausnahme, daß die Elektrode 4 reflektiert, so daß Die Breite des Bandpasses zwischen den Punkten bei der einfallende Lichtstrahl, durch ein Rochon-Polahalber Leistung beträgt für einen derartigen Kristall risationsprisma 22 vertikal polarisiert, nach dem bei einer Wellenlänge von 5893 A (entsprechend der 15 Durchgang durch den Resonator 2 reflektiert wird gelben optischen Frequenz) ungefähr 272 A. Es er- und der gebeugte Ausgangsstrahl 11 in das Prisma 22 gibt sich daher in dem vorstehenden Beispiel, daß das zurückgeworfen wird. Das Prisma 22 ist derart angeakustisch-optische Filter schrittweise mit der akusti- ordnet, daß Licht, welches in bezug auf das Einschen Frequenz gespeist werden kann, die den 11., gangslicht kreuzpolarisiert ist, als Ausgangsstrahl 14 13. und 17. Obertönen entspricht, um schrittweise 20 reflektiert wird. Somit hat der Ausgangsstrahl 14 die oder gleichzeitig rote, grüne und blaue Farben als Bandpaßcharakteristik der Kurve 16 der F i g. 2. Ausgangsstrahl 14 abzugeben. Durch Einstellung der In F i g. 4 ist wiederum ein anderes Ausführungs-Amplitude der Schwingungen des Obertonkristalles 2 beispiel der Erfindung dargestellt. Das akustischkann der Betrag an Rot, Grün und Blau geregelt optische Lichtfilter23 der Fig. 4 ist im wesentlichen werden. Die drei Obertöne können gleichzeitig oder 25 das gleiche wie das vorher unter Bezugnahme auf schrittweise angeregt werden, um näherungsweise je- Fig. 1 beschriebene, jedoch wurde der Analysator den gewünschten Farbausgang durch Mischung ge- 13 für die Ausgangspolarisation durch einen Rochoneigneter Beträge von Rot, Grün und Blau während Polarisaüonsanalysator oder ein Prisma 24 ersetzt, der Transmissionsperiode zu erhalten. Das Prisma 24 ist derart angeordnet, daß Licht der

Beim Entwurf eines akustisch-optischen Filters 1 3° gleichen Polarisation wie der Eingangslichtstrahl 11 zur Aussendung einer spezifischen Farbe wird ein durch das Rochon-Prisma 24 als Ausgangsstrahl 25 Kristallmaterial mit einem optischen Transmissions- gelangt, wogegen Licht der zur Eingangspolarisation vermögen bei der betreifenden Wellenlänge, vormgs- orthogonalen Polarisation von dem Prisma 24 als weise mit einer großen piezoelektrischen Konstanten Ausgangsstrahl 14 reflektiert wird. Der Ausgangsund einer großen akustisch-optischen Konstanten und 35 strahl 14 hat die Bandpaßcharakteristik der Kurve einer kleinen Doppelbrechung gewählt. Die aku- 16 der F i g. 2, wogegen der Ausgangsstrahl 25 die stische Frequenz wird durch Gleichung (1) bestimmt. Transmissionscharakteristik der Kurve 26 der Fi g. 2 Der verbleibende Parameter ist die Ordnung des bei der optischen Bandpaßfrequenz aufweist. Daher Obeitones. Dieser Parameter wird gewählt, um die erzeugt der Frequenzgenerator 7 akustische Frequengewünschte Bandbreite für das Filter zu erhalten. <° zen f,,, f_ü und f_B, welche den optischen Bandpaßfre-Falls eine große Bandbreite für das Filter gewünscht quenzen /₀ im rnten, grünen und blauen Spektrum ist, wird eine relativ kleine Dicke gewählt, und die entsprechen. Das Ausgangsspektrum für den Ausakustische Frequenz wird durch eine piezoelektrisch gangsstrahl 14 hat die Spektralcharakteristik des angeregte Resonanz bei einem Oberton einer relativ Spektraldiagrammes (a), wogegen der Ausgangsstrahl niedrigen Ordnung gewählt, dessen Frequenz auf die 45 25 dem Spektraldiagramm (b) entspricht, gewünschte akustische Frequenz abgestimmt ist. So- In F i g. 5 ist ein Ringlaser 41 dargestellt. Der opmit wird die Dicke im Hinblick auf die Bandbreite tische Resonator für den optischen Maser 41 wird bestimmt und um eine gewünschte Unterfrequenz durch drei Spiegel 42, 43 und 44 begrenzt, die in den (submultiple) bereitzustellen. Wenn eine schmale Ecken eines Dreiecks zur Reflexion des optischen Bandbreite angestrebt wird, würde der Resonator 5° Strahles des optischen Masers 41 in einer geschlosserelativ dick ausgeführt und die Obertonordnung ver- nen Schleife angeordnet sind. Der Ausgangsspiegel größert. 42 ist teilweise reflektierend, so daß ein relativ klei-

Bei dem akustisch-optischen Lichtfilter 1 der ner Anteil des darauf einfallenden Lichtes als Aus-Fig. 1 kann der akustische Resonator oder Vibra- gangsstrahl 45 hindurchgelangen kann. Ein Paar tor 2 bei seiner akustischen Resonanzfrequenz über 55 akustisch-optischer Filter ist, wie unter Bezugnahme eine Frequenz betrieben werden, die ihm von einem auf Fig. 1 beschrieben, in dem Lichtweg des opti-Signalgenerator 7 zugeführt wird. Andererseits kann sehen Resonators angeordnet und auf die gleiche der akustische Resonator 2 als frequenzbestimmendes Bandpaßfreqnenz abgestimmt und mit der gleichen Element der Treiberschaltung verwendet und der Erregungsfrequenz angeregt, die vom Frequenzgene-Frequenz- oder Signalgenerator 7 durch einen ein- 6° rator 7 erhalten wird. Die Filter 1 werden vorzugsfachen Verstärker mit positiver Rückkopplung durch weise nut hinreichender akustischer Leistungsdichte in den frequenzbestimmenden Kristall 2 ersetzt werden. der akustisch-optischen Einrichtung betrieben, so daß In diesem Fall schwingt das Filter lediglich bei der im wesentlichen ein Transmissionsvermögen von akustischen Schwingungsfrequenz des Kristallresona- 100^e/o bei der Bandpaßfrequenz erreicht wird. Die tors 2. Es können abgestimmte, nicht dargestellte 65 optische Bandpaßfrequenz der akustisch-optischen elektrische Filterelemente verwendet werden, um die Filter 1 wird bei der gewünschten optischen Laserspezielle anzuregende Obertonfrequenz auszuwählen. frequenz des Masers 41 gewält Es können ver-Derartige zusätzliche abgestimmte Schaltkreise kön- schiedene Obertöne des Kristalls in den akustisch-

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optischen Filtern angeregt werden, um verschiedene In einem solchen Fall kann der Lichtstrahl entweder Farblichtausgänge für den Strahl 45 zu erhalten. zur Phasengeschwindigkeit oder zur Gruppen-

In F i g. 6 ist ein optischer Maser 46 dargestellt. geschwindigkeit bei entsprechenden Vorteilen und Der optische Maser 46 umfaßt einen optischen Reso- Nachteilen kollinear sein.

nator, der durch den Abstand zwischen dem Spiegel 5 Wenn der Lichtstrahl mit der Phasengeschwindig-47 und dem Ausgangsspiegel 48 begrenzt ist. Der Aus- keit kollinear ist, wird der Vorteil der cos-Abhängiggangsspiegel 48 ist nur teilweise reflektierend, so daß keit der Bandbreiten-Mittenfrequenz bei einer Abein relativ kleiner Anteil von etwa einem Prozent des weichung mit dem Nachteil erhalten, daß der Lichteinfallenden Lichtes als Ausgangsstrahl 49 hindurch- strahl schnell aus dem akustischen Strahl auswandert, gelangen kann. Ein Verstärkungsmedium 51 und ein io da sich die Energie in der Richtung der Gruppenakustisch-optisches Filter 1 des unter Bezugnahme geschwindigkeit ausbreitet und nicht mit dem Lichtauf F i g. 1 beschriebenen Typs sind in dem optischen strahl kollinear ist. Daher kann eine schmale Band-Resonator zwischen den Spiegeln 47 und 48 ange- charakteristik in diesem Falle auf Kosten entweder ordnet Der optische Maser 46 ist über einen relativ einer höheren akustischen Apertur oder einer höhebreiten Bereich von optischen Ausgangsfrequenzen 15 ren akustischen Leistung erreicht werden, in diskreten Wellenlängen nach Maßgabe verschiede- Wenn andererseits der Lichtstrahl kollinear zur

ner erregter Obertöne des Kristalles 2 in dem aku- Gruppengeschwindigkeit gemacht wird, wird der stisch-optischen Filter 1 durchstimmbar. In Fig. 7 Vorteil der wirkungsvollen Verwendung der akustiist ein Ausgang dargestellt, wobei die Verstärkung sehen Energie erhalten, aber der Winkel zwischen des Masers als Funktion des Kehrwertes der opti- ao dem akustischen Vektor K und dem optischen Vekschen Wellenlänge des Ausgangsstrahles 49 darge- tor K ist nicht länger Null und die Verschiebung im stellt ist λ λ λ , λ und/l_n entsprechen verschiede- Zentrum des optischen Durchlaßbandes bei einer nen ungeraden Obertönen η (η ungerade, ganzzah- Abweichung im optischen Strahl ist eine Funktion lie) des in dem akustisch-optischen Filter verwende- des cos des Winkels zwischen den akustischen und ten Kristalles 2. Der Ausgangsstrahl ist auf diese ver- 25 optischen Vektoren K, die nicht langer Null ist. Dies schiedenen Ausgangsfrequenzen abgestimmt, indem führt zu einem breiteren Bandpaß bei der gleichen der entsprechende Oberton des Kristalles gespeist winkelmäßigen Abweichung. In Grenzfällen, in

• j denen die Ausbreitung weder exakt kollinear zur

Der Ausdruck »Licht« bedeutet in dieser Anmel- Phasengeschwindigkeit oder zur Gruppengeschwindune elektromagnetische Strahlung. Derartiges Licht 30 digkeit ist, treten entsprechende Überschneidungen braucht nicht auf das sichtbare Spektrum begrenzt auf. Bei solchen doppelbrechenden Kristallen, bei zu sein Die Vorzüge kollinearer Beugung sind: denen die Phasengeschwindigkeit und die Gruppen

geschwindigkeit nicht kollinear sind, trägt die nicht-

1 Die enge winkelmäßige Toleranzcharakteristik kollineare Ausbreitung des Lichts in dem Filter zu der Braggschen Beugung wird gemildert. Eine 35 ähnlichen nachteilhaften Effekten für das Filter bei. winkelmäßige Abweichung des einfallenden Daher bedeutet »im wesentlichen kollinear«, daß die Lichtstrahles ergibt nur eine Verschiebung zwei- Licht- und Akustikvektoren hinreichend kollinea/ te'r" Ordnung in dem Durchlaßband in Form sind, um die Vorteile einer wirkungsvollen Vereiner cos-Funktion des Winkels zwischen dem wendung der akustischen Leistung auszunutzen und akustischen Vektor K und den einfallenden 40 sich mit den erforderlichen Bandpaß-Filtercharakteoptischen Vektoren K; ristiken zu vertragen.

^r Wie sich aus Gleichung 2 ergibt, ist die Bandbreite

2 der Umfang der Wechselwirkung der akusti- des akustisch-optischen Filters umgekehrt abhängig sehen und optischen Strahlen wird wegen der von der Länge L der Wechselwirkung durch den kollinearen Ausbreitung verstärkt; daher kann 45 Kristall. Bei akustisch-optischen ResonanzfÜtern der Wirkungsgrad der Lichtumsetzung auf kann die Weglänge relativ kurz und daher die Bandnahezu 100⁰/o erhöht und die erforderliche breite relativ weit sein. In solchen Fällen können die akustische Leistung für eine wirksame Um- Vektoren für die optischen und akustischen Wellen setzuntt drastisch herabgesetzt werden. eine beträchtliche Abweichung aufzeigen, während

So immer noch die Vorteile der kollinearen Beugung

In einiRcn doppelbrechenden Kristallen sind der erhalten bleiben, da die akustisch-optische Wechsel-Vektor der Phasengeschwindigkeit und der Gruppen- wirkung bei einem relativ hohen Faktor β erfolgt, ceschwindiÄkeit nicht kollinear. Der Winkel zwischen und die Wechselwirkung nur mit dem cos des Wmüinen kametwa 20° im Falle von Quarz betragen. kels der Abweichung abfällt.

Hierzu i Blatt Zeichnungen

Claims (2)

quenz der akustischen Welle von 1050 auf 750 MHz Patentansprüche: verändert wurde. Ein derartiges durchstimmbares akustisch-optisches Filter ist in dem Artikel »Elek-

1. Akustisch-optisches Filter mit einem in tronically Tunable Acousto-Optic Filter« in der Zeit-Richtung auf einen nachgeschalteten Analysator 5 schrift »Applied Physics Letters«, Bd. 15, Nr. 10, durchleuchtbaren optisch anisotropen Medium, in 1969, S. 325 und 326. beschrieben.

welchem mittels eines elektro-akustischen, mit Bei derartigen akustisch-optischen Vorrichtungen

einem HF-Signal gespeisten Wandlers akustische wurde die akustische Welle in dem doppelbrechenden

Wellen kollinear mit der Richtung des Licht- Kristall mittels eines elektro-akustischen Wandlers

Strahlweges durch das Medium erzeugbar sind, io erregt, der an einem Ende des Kristalles befestigt

dadurch gekennzeichnet, daß das op- war. Am Ende des Kristalles an der Zwischenfläche

tisch anisotrope Medium (2) piezoelektrische zwischen dem Kristall und dem elektro-akustischen

Eigenschaften hat und in Verbindung mit einer Wandler wurde eine optisch-reflektierende Beschich-

von dem HF-Signal beaufschlagbaren Elektro- tung vorgesehen. Das zu filternde Licht gelangt dann

denanordnung (3, 4) den eiektroakustischen 15 durch den Kristall in der ersten von der Beschichtung

Wandler bildet. reflektierten Richtung und verließ den Kristall in der

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekenn- entgegengesetzen Richtung. Während diese Anordzeichnet, daß wenigstens eine der beiden Elektro- nung für bestimmte Filteranwendungen geeignet ist, den (3, 4) transparent ausgebildet und im Wege besteht ein Bedarf nach einem akustisch-optischen des in das Medium (2) einfallenden Lichtstrahles 20 Resonanzelement, in welchem das zu filternde Licht (11) angeordnet ist. durch die akustisch-optische Vorrichtung hindurch-