DE4236140A1 - Optischer apparat - Google Patents
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Description
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Haltevorrichtung für photorefraktive
Kristalle.
Photorefraktive Kristalle von Materialien wie Bariumtitanat (BaTiO3) oder
Strontiumbariumniobat (Sr1-xBaxNb2O6) werden viel in verschiedenen Apparaten
und Instrumenten verwendet wie im optischen Datenübertragungsnetz und im op
tischen Neuralnetzwerk z. B. als phasenkonjugierte Spiegel. Eine der Schwie
rigkeiten, die im Gebrauch von solchen Kristallen auftritt, ist die Schwie
rigkeit, diese passend im Hinblick auf einen einfallenden Lichtstrahl zu
orientieren. Die üblich verwendeten Kristallhaltevorrichtungen haben den
Nachteil, daß jede Drehung den Einfallspunkt des Strahles auf den Kristall
ändert. Dabei werden die Parameter des ganzen Systems geändert. Dies kann
behoben werden durch Verwendung von komplizierten Apparaten wie z. B. "X-Y
Tischen", welche die Kristalle um zwei senkrechten Achsen drehen können.
Jedoch sind diese sehr aufwendig.
Es wurde nun gefunden, daß eine Kristallhaltevorrichtung hergestellt werden
kann, welche im wesentlichen oder vollständig all die Probleme gegenüber den
Bekannten überwindet und welche einen einfachen und genauen Gebrauch von
photorefraktiven Kristallen erlaubt. Es wird deshalb gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Kristallhaltevorrichtung bereitgestellt, die so aufgebaut
ist, daß sie in Anwendungen von photorefraktiven Kristallen verwendet wer
den kann, umfassend einen horizontalen drehbaren ebenflächigen Konstrukti
onsteil, auf welchem ein kristallhaltendes Hilfsmittel befestigt ist, wel
ches einen Kristall darauf so festhält, daß die Drehachse des ebenflächigen
Konstruktionsteiles in derselben Ebene liegt wie die Kristalloberfläche,
auf welche der Lichtstrahl auftrifft.
Der Kristall wird auf einem drehbaren, ebenflächigen Konstruktionsteil so
gehalten, daß die Drehachse des ebenen Konstruktionsteiles in der Ebene
einer Kristallfläche liegt. Unter einem "drehbaren ebenflächigen Konstruk
tionsteil" soll ein Konstruktionsteil verstanden sein, welcher eine hori
zontale ebene Fläche hat und welcher um eine vertikale Achse gedreht werden
kann. Das Drehen kann kontinuierlich so sein, wie es durch den Drehpunkt,
der auf einem Teil davon befestigt ist, erreicht werden kann und sie kann
über jeden geeigneten Winkel bis zu einer vollen Umdrehung gedreht werden.
Abwechselnd kann das Drehen zu einer bestimmten voreingestellten Position
erfolgen, die z. B. erreicht wird, wenn man einen planaren Konstruktionsteil
mit abwärts vorspringenden Zacken hat, welche sich in passende Öffnungen in
einem tragenden Konstruktionsteil so einfügen, daß der ebenflächige Kon
struktionsteil darin festgehalten wird und man im tragenden Konstruktions
teil andere Öffnungssätze bereitstellt, die gewinkelt von jedem anderen so
angeordnet sind, daß der ebene Konstruktionsteil herausgehoben werden kann
und in einer neuen Orientierung in einem neuen Öffnungssatz liegt.
Die Folge der Positionierung der Drehachse ist, daß das Drehen des ebenen
Konstruktionsteiles keinen Einfluß auf den Einfallspunkt des Lichtes zeigt.
Dies ist von bekannten Kristallhaltevorrichtungen sehr verschieden, welche
einen Kristall zentral auf einem ebenen Konstruktionsteil befestigen, mit
dem Ergebnis, daß sich der Einfallspunkt bewegt, so wie der ebene Kon
struktionsteil sich dreht. In diesem Zusammenhang sollte erwähnt werden,
daß der Durchmesser eines Laserlichtstrahles obwohl klein, nicht total
vernachlässigbar ist (typisch in der Größenordnung von einigen Zehntel
eines Millimeters bis wenige Millimeter) und obwohl sich der Einfallspunkt
der Zentralachse des Strahles nicht ändert, werden sich die äußeren Teile
des Strahles verändern und es wird unvermeidlich gewisse Verzerrungen geben.
Dies ist bei der Ausführung der Erfindung nicht kritisch und kann für
praktische Zwecke vernachlässigt werden.
Die Hilfsmittel, welche den Kristall am Platz festhalten, können irgend
welche bekannten Hilfsmittel auf diesem Fachgebiet sein. Typisch wird dies
durch eine Klemmvorrichtung erreicht, vorzugsweise einer solchen, worin ein
befestigter Teil des ebenflächigen Konstruktionsteiles als eine Backe der
Befestigung dient ("die feste Backe") und der Kristall mit einem einzelnen
festen Konstruktionsteil ("die bewegliche Backe") festgehalten wird, der
reversibel gegen die feste Backe bewegt werden kann. Die feste Backe mag
z. B. die ebene Oberfläche sein, auf welcher der Kristall ruht und mit einem
Klemmdruck in der senkrechten Fläche durch eine bewegliche Backe oben auf
dem Kristall festgehalten wird. Diese Verschiebung und Befestigung wird
durch Hilfsmittel ausgeführt, welche es erlauben, den Kristall fest aber
ohne übermäßigen Druck festzuhalten. Der Druck wird auf die a-Achse des
Kristalles so angewandt, daß in dem Kristall keine ferroelektrische Domäne
mechanisch erzeugt werden können. Geeignete Hilfsmittel sind z. B. gefederte
Schrauben. In einer Ausführung ist die bewegliche Backe transparent, so daß
der Kristall leichter gesehen und deshalb leichter in eine geeignete Lage
gebracht werden kann. Dies ist besonders wertvoll, wenn die Befestigung in
einer senkrechten Ebene ist mit der beweglichen Backe über dem Kristall. In
einer anderen Ausführung ist die bewegliche Backe aus einem wärmeleitenden
Material hergestellt, so daß sie sich in Hochleistungsanwendungen als eine
Wärmesenke verhalten kann.
Abwechslungsweise kann der Kristall durch Hilfsmittel befestigt werden,
welche einen Klemmdruck in einer allgemein horizontalen Ebene ausüben, an
statt in einer allgemein senkrechten Ebene. In einer typischen Anordnung ist
die feste Backe eine senkrechte Oberfläche, die an die planare Oberfläche an
grenzt, auf welcher der Kristall sitzt und gegen welche der Kristall durch
Hilfsmittel, z. B. mittels einer durch eine Schraube angetriebenen Backe be
festigt ist.
Die gegenüberliegenden Seiten der Kristalle, welche einem Klemmdruck unter
worfen werden, sind oft nicht parallel. In solchen Fällen kann in der Spann
vorrichtung Vorkehrung getroffen werden, um solche Kristalle aufzunehmen. Die
Vorkehrungen hängen von der Natur der Spannvorrichtung ab, sind aber inner
halb der Sachkunde des Fachgebietes. Sie schließen Backen ein, welche leicht
"schief" sein können.
Der Bereich des drehbaren, ebenen Konstruktionsteiles, auf welchem der
Kristall ruht, ist eben und vorzugsweise poliert. Bevorzugt ist, daß der
ebene Konstruktionsteil aus einem Metall ist, so daß er sich als eine
Wärmesenke verhalten kann. Der drehbare, ebene Konstruktionsteil, auf welchem
der Kristall ruht, kann eine einzelne Einheit sein oder es kann ein getrenn
tes und/oder entfernbares Gebilde sein, welches an einem drehbaren Gebilde
befestigt werden kann. Zum Beispiel kann der drehbare, ebene Konstruktions
teil ein metallenes wärmeleitendes Gebilde sein, welches an einem drehbaren
Gebilde befestigt ist, das aus Keramik oder Plastikmaterial hergestellt ist.
In einer sehr geeigneten Ausführung ist der drehbare, ebene Konstruktions
teil, auf welchem der Kristall ruht, ein vom drehbaren Konstruktionsteil ge
trennter Bestandteil und ist so eingerichtet, daß er an einem drehbaren Ge
bilde eines bekannten Apparates durch jedes passende Hilfsmittel eingebaut
werden kann. Das bringt den Nutzen der Erfindung zu den Benutzern eines her
kömmlichen Gerätes. In einer Ausführung kann der ebene Konstruktionsteil so
ausgerüstet sein, daß der Kristall gegen und/oder weg von der Drehachse be
wegt werden kann, so daß der Kristall im Hinblick auf diese Achse besser
positioniert werden kann. Es ist natürlich wesentlich, daß ein solcher
Konstruktionsteil fähig ist, in jeder gewünschten Stellung so fixiert zu wer
den, daß keine weitere Bewegung möglich ist, sobald die gewünschte Stellung
erreicht ist.
In einer bevorzugten Ausführung umfaßt die Kristallhaltevorrichtung zu
sätzlich Kristallbewegungsmittel, deren Zweck es ist, dem Kristall zu er
lauben, daß er bewegt werden kann, so daß die Drehachse auf einer Kristall
fläche über mindestens einem wesentlichen Teil davon liegt. Diese Bewegung
ist ganz verschieden von jeder genauen Positionierungsbewegung des Types, der
oben beschrieben wurde, und ist eine äußerst nützliche Ausführung. Im Kern
bewegt das Kristallbewegungshilfsmittel die Kristallfläche so, daß die
Drehachse des ebenen Konstruktionsteiles immer auf der Kristallfläche liegt.
Dies kann durch jedes passende Hilfsmittel erreicht werden wie eine einfache
Gleiteinrichtung, welche die notwendige Seitensteifigkeit aufweist, so daß
die Drehachse immer in der Fläche der Kristallfläche liegen wird. Die Be
wegung kann durch jedes geeignete Hilfsmittel erreicht werden, z. B. einer
Schraube mit feinem Gewinde, wie sie an einem Mikrometer vorhanden ist. Die
Bewegung kann durch jedes geeignete Hilfsmittel erreicht werden, z. B. einem
manuellen oder einem elektromechanischen Mechanismus. In einigen ausge
klügelten Anwendungen ist es zweckmäßig, einen Elektromotorantrieb oder ein
elektromagnetisches Hilfsmittel zu verwenden, welches computergesteuert sein
kann.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung kann die Kristallhaltevorrichtung
mit einer Abdeckung ausgerüstet sein, welche ein oder mehrere Öffnungen
aufweist, durch welche ein oder mehrere Lichtstrahlen scheinen können. Dies
ist speziell nützlich, wenn man einen Kristall als einen phasenkonjugierten
Spiegel für Laserlicht verwendet. Die Abdeckung schützt den Kristall mecha
nisch und hindert unvermeidliche Reflexionen und Refraktionen am Verlassen
des Apparates - nur der gewünschte Strahl (oder Strahlen) tritt (treten) ein
und verläßt (verlassen) diesen durch die einzige(n) Öffnung(en). Die Ab
deckung kann ein transparenter Deckel sein, z. B. aus einem transparenten
polymeren Material hergestellt, wie einem Polycarbonat oder Polymethylmetha
crylat, so daß die Kristallhaltevorrichtung gesehen werden kann. Alternativ
kann der Deckel opaque sein. Eine Abdeckung aus einem einzigen Stück extru
dierten Aluminiums ist speziell nützlich als Schutz, der nicht korrodiert
und die Fähigkeit hat, schwarz eloxiert zu werden (nützlich für optische
Anwendungen).
Ein wertvolles Merkmal der Erfindung ist, daß Kristalle montiert und fertig
zum Gebrauch geliefert werden können in Vorrichtungen, welche Öffnungsabdeckungen
aufweisen wie zuvor beschrieben und welche direkt an leicht zu
gängliche Instrumente angeschlossen werden können.
Die Erfindung wird weiter beschrieben mit Bezug auf die Zeichnungen, welche
die bevorzugten Ausführungen veranschaulichen, welche, sofern sie mit ge
eigneten photorefraktiven Kristallen versehen sind, sich als phasenkonju
gierte Spiegel verhalten können.
Fig. 1 ist eine Vorderansicht einer Kristallhaltevorrichtung gemäß der
Erfindung.
Fig. 2 ist eine Draufsicht der Ausführung von Fig. 1.
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführung der
Erfindung.
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht einer Variante der Ausführung, die
in Fig. 3 veranschaulicht ist.
In der Ausführung, die in den Fig. 1 und 2 veranschaulicht ist, ist eine
Montageplatte (1), die an einem standardmäßigen Montageständer montiert
werden kann, mit einem eingelagerten Drehteller (2) versehen, welcher sich
in jeder gewünschten Lage um eine Vertikalachse drehen kann. Fest und ko
axial in diesem Drehteller befestigt, ist eine Rundscheibe (3). An dieser
Rundscheibe befestigt und darüber hinausragend ist ein gerader Metallstab
(4) mit rechteckigem Querschnitt, nachstehend bezeichnet als "Laufrille".
Die Laufrille ist so befestigt, daß die Seite, die näher an der Drehachse
des Drehtellers liegt, entweder die Achse durchkreuzt oder sehr nahe daran
liegt. An einem Ende der Laufrille erhebt sich von der Laufrille senkrecht
zur Fläche des Drehtellers ein rechtwinkliger Block (5), welcher aus einem
Stück mit der Laufrille gebaut ist und welcher mit einer Mikrometerschraube
(6) ausgestattet ist. Verschiebbar auf der Laufrille gelagert ist ein
Kristallaufbaublock (7), der rechtwinklig in Form und breiter als die Lauf
rille ist und darin eine rechtwinklige Vertiefung aufweist, welche dem Quer
schnitt der Laufrille (4) genau angepaßt ist, so daß der Aufbaublock (7)
auf der Laufrille gelagert werden kann und dieser entlang verschiebbar ist
mit einem annehmbaren, kleinen Grad an Bewegung quer zur Gleitrichtung. Die
Querseite des Aufbaublockes (7), die näher zu der Mikrometerschraube ist,
ist so daran befestigt, daß das Drehen der Mikrometerschraube den Aufbau
block (7) dazu bringt, sich entlang der Laufrille (4) zu bewegen.
Die obere Fläche des Aufbaublockes (7) ist gewöhnlich eben, und die Fläche
ist parallel zu derjenigen des Drehtellers (2) und der Rundscheibe (3). An
der Kante vom Block, die näher zu der Drehachse liegt, ist eine rechtwinkli
ge Wand (8) aufgerichtet, die so positioniert ist, daß die Kristallfläche
(9), die gegen sie gestellt wird, in einer Linie liegt, die die Drehachse
durchkreuzt. Der Kristall (9) wird durch Befestigungsmittel am Platz ge
halten, die eine rechtwinklige Klemmbacke aus einem starren Plastikmaterial
(10) umfassen, welche an dem Aufbaublock mittels Schrauben (11) befestigt
ist, welche mit Schraubengewinden in dem Aufbaublock (7) zusammenwirken. Das
Niederschrauben dieser Schrauben gegen den Aufbaublock befestigt jeden Kris
tall am Platz, der zwischen der rechtwinkligen Klemmbacke (10) und dem Auf
baublock (7) liegt.
Über der Laufrille und dem Block ist eine Abdeckung (12) angebracht, die im
wesentlichen ein hohler Aluminiumzylinder ist, innen schwarz eloxiert, an
einem Ende geöffnet und angepaßt, um über der Rundscheibe (3) fest zu
sitzen, mit den nötigen Aussparungen und Freiräume versehen für jeden Teil,
der an der Rundscheibe befestigt ist und über der Außenlinie davon hervor
ragt. Diese Abdeckung ist mit einer oder mehreren Öffnungen (13) versehen,
welche es einem Lichtstrahl erlauben, ein- und auszutreten.
In der Verwendung als phasenkonjugierter Spiegel ist der ganze Apparat auf
einem standardmäßigen Ständer befestigt und der Drehteller wird so gedreht,
daß der Strahl durch die Öffnung (13) in der Abdeckung (12) eintritt und
den Kristall trifft. Der Drehteller wird gedreht, bis der gewünschte Ein
fallswinkel erhalten wird, und der Kristall wird mittels der Mikrometer
schraube bewegt, bis ein geeigneter Einfallspunkt auf der Kristallfläche
erhalten wird.
In der Darstellung, die in Fig. 3 gezeigt ist, weist der Drehteller (2) eine
Rinne (14) mit Taubenschwanz-Querschnitt auf. Innerhalb dieser Rinne kann
sich eine Kristallhaltevorrichtung (15) bewegen, deren niederer Teil der Form
der Rinne entspricht und die verschiebbar innerhalb der Rinne (14) bewegbar
ist, wobei die Bewegung durch ein Schraubengewinde (16), welches durch ein
Rad (17) bedient ist, bewirkt werden kann.
Der obere Teil der Kristallhaltevorrichtung (15) umfaßt eine rechtwinklige
ebene Oberfläche (18), worauf der Kristall (9) ruht. Diese Oberfläche (18)
ist begrenzt durch zwei senkrechte Wände (19, 20), welche an angrenzenden
Kanten der Oberfläche angebracht sind, wobei die innere Wandfläche (19) in
der Ebene der Drehachse liegt und die Wand (20) an der vom Rad (17) ent
fernten Kante gestellt ist. Zusammen begrenzen diese Wände (19, 20) eine
Kristallhaltefläche. Die Vorrichtung ist so zusammengesetzt, daß eine Dre
hung des Rades (17) die innere Wandfläche (19) (und deshalb die Kristall
fläche, die dagegen gehalten ist) veranlaßt, sich durch die Drehachse zu
bewegen.
Der Kristall wird auf der Kristallhaltevorrichtung (15) durch Klemmvor
richtungen gehalten, umfassend eine bewegliche Backe (21), welche schiebend
in einer rechteckigen Rinne (22) in der Kristallhaltevorrichtung (15) be
wegbar ist, indem ein Schraubengewinde (23) mit einen Knopf (24) betätigt
wird. Die Drehung des Knopfes bringt die bewegliche Backe (21) dazu, den
Kristall (5) gegen die Wand (19) zu drücken und ihn so an der Stelle zu
halten.
Eine Skala (25) am Drehteller erlaubt es, die laterale Bewegung der
Kristallhaltevorrichtung zu messen.
In Fig. 4 wird eine Kristallhaltevorrichtung veranschaulicht, die in einem
Drehteller des in Fig. 3 veranschaulichten Typus verwendet werden kann und
welche für Kristalle ohne parallele Seiten zweckmäßig ist.
Die Kristallhaltevorrichtung hat die gleiche Grundkonstruktion wie diejenige,
die in Fig. 3 veranschaulicht ist. Die Befestigung wird in diesem Fall
durch eine bewegliche Backe (26) vorgenommen, welche mit quer hervorstehen
den rechteckigen Schienen (nur eine (27) ist veranschaulicht) ausgerüstet
ist, welche in Rillen (nicht veranschaulicht) von einem passenden Profil in
den inneren Wandflächen (20, 28) verschiebbar sind. Die bewegliche Backe
(26) bewirkt, daß ein durch zwei Schrauben (29, 30) festgehaltener Kristall (9)
bewegt wird. Die Dimensionen und der Sitz der Schienen (27) und Rinnen
sind so, daß die bewegliche Backe (26) leicht schräg sein kann. Dies er
laubt eine stabile Einspannung eines Kristalles mit nicht ganz parallelen
Seiten.
Der Fachmann wird leicht feststellen können, daß es viele Variationen gibt,
die an diesem Apparat vorgenommen werden können, die aber innerhalb des
Umfanges der Erfindung bleiben. Zum Beispiel kann die Einstellung der Lage
des Aufbaublockes (7) durch einen Elektromotor als Hilfsmittel fernbetätigt
werden. Wie oben erwähnt, braucht es keinen Drehteller mit einer kontinuier
lichen 360° Drehung, aber verschiedene Sätze von Befestigungslöchern, welche
es erlauben, einen Aufbaublock, der mit passenden abwärts ausdehnenden Pro
jektionen ausgerüstet ist, zwischen getrennten Stellungen zu wechseln. Viele
andere Variationen der Laufrille, des Aufbaublockes und der Befestigung sind
möglich, alle diese sind innerhalb des Bereiches der Erfindung.
Claims (11)
1. Eine Kristallhaltevorrichtung für photorefraktive Kristalle, umfassend
einen horizontalen, drehbaren ebenflächigen Konstruktionsteil, auf
welchem ein Kristallhaltehilfsmittel befestigt ist, welches einen
Kristall darauf so festhält, daß die Drehachse des ebenflächigen
Konstruktionsteiles in der gleichen Ebene wie die Kristallfläche liegt,
auf welche der Lichtstrahl auftrifft.
2. Eine Kristallhaltevorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Haltevorrichtung Kristall verschiebende Hilfsmittel auf
weist, welche den Kristall so bewegen können, daß die Drehachse in der
gleichen Ebene wie die Kristallfläche oder mindestens in einem be
trächtlichen Teil davon liegt.
3. Eine Kristallhaltevorrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, da
durch gekennzeichnet, daß der ebenflächige Konstruktionsteil kontinu
ierlich um die Drehachse drehbar ist.
4. Eine Kristallhaltevorrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, da
durch gekennzeichnet, daß der ebenflächige Konstruktionsteil zwischen
getrennten voreingestellten Positionen gedreht werden kann.
5. Eine Kristallhaltevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare ebene Konstruktionsteil
getrennt von und fest aufsetzbar auf einem drehbaren Gebilde ist.
6. Eine Kristallhaltevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Kristall mittels einer Klemmvor
richtung gehalten wird, welche entlang einer a-Achse des Kristalles
Druck ausübt.
7. Eine Kristallhaltevorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeich
net, daß die Klemmvorrichtung eine feste Backe und eine bewegliche
Backe aufweist.
8. Eine Kristallhaltevorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeich
net, daß die feste Backe eine ebene Oberfläche ist, auf welcher der
Kristall ruht und die bewegliche Backe ein starrer Konstruktionsteil,
welcher reversibel in einer vertikalen Ebene gegen die feste Backe
bewegt werden kann.
9. Eine Kristallhaltevorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeich
net, daß der Klemmdruck in einer weitgehend horizontalen Ebene aus
geübt wird.
10. Eine Kristallhaltevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmvorrichtung die Befestigung von
Kristallen ermöglicht, deren Seiten, die einem Klemmdruck unterworfen
werden, nicht parallel sind.
11. Ein phasenkonjugierter Spiegel, enthaltend einen lichtbrechenden
Kristall, der in einer Kristallhaltevorrichtung gemäß Anspruch 1
befestigt ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8125 | Change of the main classification |
Ipc: G02B 7/00 |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: FORSCHUNGSINSTITUT FUER EDELSTEINE UND EDELMETALLE |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |