用于偏转激光辐射的装置以及带有这种装置的激光设备

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分的、用于偏转激光辐 射的装置以及涉及一种按照权利要求10的前序部分的激光设备。

定义：沿激光辐射的传播方向指的是激光辐射的平均传播方向， 特别是当该激光辐射不是平面波或者是至少部分地发散的时。如果未 另作明确说明，则激光射线、光射线、局部射线或者射线指的不是几 何光学上的理想射线，而是实际的光射线，如例如一种激光射线，该 激光射线不是具有无穷小的射线横截面、而是具有延伸的射线横截面。

开头所述类型的装置例如由US6,449,084B1已知。在其中描述的 装置包括一个构成为长方体的波导，该波导沿第一横向方向明显地比 沿垂直于第一横向方向的第二横向方向延伸得更宽。因此产生很大程 度上平面的几何结构，在该平面的几何结构中在延伸的面状侧面上设 置有用于偏转激光辐射的电极。平面的几何结构的主要优点在于控制 电压的显著缩小，尽管有可能的大偏转角。

这种现有技术中的波导几何结构的缺点是激光射线束在其传播通 过波导时的横向延伸的轮廓的畸变。因为激光射线束的轮廓在出口中 是波导的模式的叠加并且在不同的模式之间的相位关系在传播通过波 导期间改变，所以激光射线束在从波导射出之后的轮廓与激光射线束 在射入到波导中之前的轮廓不同。这点在图4中通过在穿过波导1'之 后分离的激光辐射8'、8"来表示。

本发明所要解决的问题是创造一种开头所述类型的装置，该装置 能够防止或者至少减少激光辐射的轮廓的改变。此外，应给出一种带 有这种装置的激光设备。

按照本发明，这点通过一种开头所述类型的、带有权利要求1特 征部分特征的装置和一种带有权利要求10的特征部分特征的激光设 备来达到。从属权利要求涉及本发明优选的构造形式。

按照权利要求1规定，在所述至少一个波导的入射面和出射面之 间沿第一方向的距离具有这样的大小，使得激光辐射在从出射面射出 之后的轮廓与激光辐射在射入到入射面中之前的轮廓相当。通过保持 激光射线的轮廓例如产生如下的可能性，即，相继地设置两个相互垂 直的波导，以便依次沿两个相互垂直的方向偏转激光辐射。可能的应 用例如是在激光电视中的水平偏转和竖直偏转。此外，由于保持轮廓 可以相对自由地选择电极的形状。

特别是可以规定，在所述至少一个波导的入射面和出射面之间沿 第一方向的距离等于对于带有要偏转的激光辐射的波长的光的塔尔博 特长度或者等于该塔尔博特长度的整数多倍。由此通过外部几何上的 预先规定达到激光辐射的轮廓保持。

备选地也可以规定，在所述至少一个波导的入射面和出射面之间 沿第一方向的距离等于对于带有要偏转的激光辐射的波长的光的塔尔 博特长度的二分之一或者等于该塔尔博特长度的二分之一的奇数多 倍。

优选对于塔尔博特长度LT适用：

LT=8nD2/λ0

其中，n为所述至少一个波导的折射率，

D为所述至少一个波导沿第三方向的延伸尺寸，以及

λ0为要偏转的激光辐射的真空波长。

按照权利要求10，激光设备的特征在于，用于偏转激光辐射的装 置是按照本发明的装置。

本发明的其他特征和优点借助对优选实施例的以下说明参照附图 变清楚。图中：

图1示出一个按照本发明的装置的一种第一实施形式的示意性侧 视图；

图2示出按照图1的装置的俯视图；

图3示出按照图1的装置连同一条示意性表示的激光射线的与图 1相应的示意性侧视图；

图4示出一个按照现有技术的装置的与图1相应的示意性侧视图；

图5示出一个按照本发明的装置的一种第二实施形式的示意性侧 视图；

图6示出按照图5的装置的俯视图。

为了说明，在一些附图中画出笛卡尔坐标系。此外，在附图中相 同的或者功能上相同的部件配设有相同的附图标记。

一个按照本发明的装置的由图1和图2可看出的实施形式包括一 个波导1，该波导具有一个透明的基质2和多个薄的、面状的电极3、 4、5。电极3、4、5或者可以直接安置到基质2上，但或者可以与该 基质相应地通过一个或多个合适的中间层分开。

基质是长方体形的并且沿第一方向Z具有延伸尺寸L，沿第二方 向X具有延伸尺寸B并且沿第三方向Y具有延伸尺寸D。在此，沿第 二方向X的延伸尺寸B明显更大，例如是沿第三方向Y的延伸尺寸D 的5至10倍。

在基质2的在图1和图2中的下侧上设置有一个特别是整面地覆 盖下侧的电极3，该电极与第一电势连接。第一电势可以接地，如这 点在图1中示意性地表示。

在基质2的在图1和图2中的上侧上设置有两个带有三角形外形 的电极4、5。在此，各电极的三角形彼此位错180°，从而其中一个三 角形的顶点与另一个三角形的底面齐平并且反之亦然。这两个电极仅 示意性地示出，并且在此除了在这两个电极之间的狭长缝隙之外可以 共同在基质2的几乎整个上侧上延伸。

这两个电极中的第一电极4与第二电势连接，其中，在第二电势 和第一电势之间可以施加电压+V。这两个电极中的第二电极5与第三 电势连接，其中，在第三电势和第一电势之间可以施加电压-V。电压 +V和-V的绝对值特别是可以是相同大小的。

电极3、4、5的几何结构和基质2的几何结构以及电压+V、-V 这样选择，使得射入到入射面6中的激光辐射在施加电压时向X方向 偏转。

基质2在其在图1和图2中的左侧上具有一个入射面6，要偏转 的激光辐射能够射入到该入射面中。基质2在其在图1和图2中的右 侧上具有一个出射面7，要偏转的激光辐射能够从该出射面射出。入 射面6和出射面7分别在X-Y平面中延伸并且沿Z方向通过一段距离 相互间隔开，该距离等于基质2沿Z方向的延伸尺寸L。

该延伸尺寸L或者说入射面6离出射面7的该距离与对于要偏转 的激光辐射的塔尔博特长度LT相等。因此，L=LT。对于塔尔博特长 度（LT）适用：

LT=8nD2/λ0

其中，n为波导1的折射率或者说波导1的基质2的折射率，D 为波导1沿Y方向的延伸尺寸或者说波导1的基质2沿Y方向的延伸 尺寸，以及λ0为要偏转的激光辐射的真空波长。

备选于此地，延伸尺寸L或者说入射面6离出射面7的距离可以 等于塔尔博特长度LT的整数多倍。备选于此地，延伸尺寸L或者说 入射面6离出射面7的距离可以等于塔尔博特长度LT的二分之一或者 塔尔博特长度LT的二分之一的奇数多倍。

通过延伸尺寸L或者说入射面6离出射面7的距离相对于塔尔博 特长度LT的上述选择可以达到，穿过基质2的激光辐射保持其轮廓。

这点在图3中说明。在那里，激光辐射8倾斜地由下方射入到入 射面6中并且从出射面7倾斜地向上方射出。因此，激光辐射关于Y 方向不改变其原始的传播方向，而是仅通过施加相应的电压+V和–V 而关于X方向偏转。

与此相对地，图4示出可相比拟的激光辐射8穿过按照现有技术 的波导1'。因为在该波导中，沿Z方向的延伸尺寸L'既不等于塔尔博 特长度LT，也不等于塔尔博特长度LT的整数多倍，还不等于塔尔博 特长度LT的二分之一，更不等于塔尔博特长度LT的二分之一的奇数 多倍，所以激光辐射8未保持其轮廓并且在从出射面7'射出之后在Y 方向上分离。这点在图4中通过沿两个方向传播的激光辐射8'和8" 表示。

由于延伸尺寸L与塔尔博特长度LT相协调的保持轮廓的效果， 可以沿Z方向相继地设置两个按照本发明构造的波导1、10。这点在 图5和图6中绘出。

激光辐射被第一波导1沿X方向正向偏转，而在此不发生激光辐 射8的扩张。此外，也不沿Y方向影响激光辐射8。

激光辐射被第二波导10沿Y方向正向偏转，而在此不发生激光 辐射8的扩张。此外，也不沿X方向影响激光辐射8。

在穿过这两个波导1、10之后，激光辐射8不仅沿X方向、而且 沿Y方向被偏转，而不改变激光辐射的轮廓。