DE2434541A1

DE2434541A1 - Verfahren und vorrichtung zur phasenmodulation

Info

Publication number: DE2434541A1
Application number: DE2434541A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Dipl Phys Dr Deml; Ulrich Dipl Phys Dr Greis; Karl-Heinz Lassonczyk
Original assignee: Agfa Gevaert AG
Current assignee: Agfa Gevaert AG
Priority date: 1974-07-18
Filing date: 1974-07-18
Publication date: 1976-01-29

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Phasenmodulation Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Phasenmodulation durch Änderung der optischen Weglänge von matrixartig angeordneten, nach Spalte und Zeile ansteuerbaren optischen Elementen.
Die Darstellung von optischen Phasenverteilungen in örtlich digitalisierter Form durch elektrisch optische Wandler gewinnt neuerdings zunehmendes Interesse für Eingabesysteme in optischen Speichern und für vielfältige Displayzwecke.
Bekannt ist beispielsweise der sog. Membrane-Light-Modulator aus Optica Acta 16 (1969) S. 579 - 585, der aus einem mit integrierter Technik hergestellten Raster von reflektierenden Membranen besteht, Ferner sind verschiedene andere Anordnungen bekannt geworden z.B. aus OS 2 245 754, OS 2 245 398, OS 2 219 649 OS 2 136 028, OS 2 232 001, bei denen unter Ausnutzung der verschiedensten physikalischen Effekte optische Weglängenänderungen in Elementen erzeugt werden können, die in Matrixform angeordnet sind und nach Zeilen und Spalten angesteuert werden Eine derartige, hinreichend dicht besetzte Matrix kann als variables, abbildendes Element, als Bildmustergenerator für optische Datenverarbeitung, oder bei beugungs- oder schlierenoptischem Auslesen als Displayvorrichtung dienen.
Es ist das Ziel der Erfindung, einen Phasenmodulator in Matrixform zu schaffen, welcher sich durch besondere Einfachheit und daraus resultierende Robustheit und Zuver -lässigkeit auszeichnet.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die optische Weglänge der Elemente durch die Steighöhe einer dielektrischen, lichtdurchlässigen Flüssigkeitssäule in einem elektrostatischen Feld gesteuert wird.
Die optischen Elemente des erfindungsgemässen Phasenmodulators bestehen aus einer dielektrischen Flüssigkeit und einem Luftpolster, welche zwischen zwei horizontal angeordneten, transparenten Elektrodenplatten eingeschlossen sind. Zur Erhöhung der Lichtstärke ist die Matrix der optischen Elemente an mindestens einer Seite mit einem kongruenten Linsenraster versehen, welches das einfallende Licht auf die Brontflächen der Elemente fokussiert.
In einer weiteren Ausführungsform sind die frontseitigen Elektrodenplaten mit einer Fotohalbleiterssicht versehen, die eine Ansteuerung der Ele^ç1ente durch LF-,-t erv glicht Dadurch ist es möglich, eine inkohärente in eine kohärente Lichtverteilung zu transformieren.
Weiter ist es vorteilhaft, eine Elektrode flüssigkeitsdurchlässig auszubilden und sie beidseitig mit der dielektrischen Flüssigkeit zu umgeben. Die nicht zwischen den Elektroden eingeschlossene Flüssigkeit dient hierbei als Reservoir für Volumenändernungen der Flüssigkeit zwischen den Elektroden.
Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert.
Die Figur zeigt im Schnitt einen erfindungsgemässen Phasenmodulator.
Eine dielektrische Flüssigkeit mit der Dielektrizitätskonstante £ wird bekanntlich in einem Kondensator mit dem Plattenabstand d bei einer angelegten Spannung U soweit hineingezogen, bis ein Gleichgewichtszustand zwischen der potentiellen Energie der Flüssigkeitssäule un der Energie des elektrischen Feldes erreicht ist. Dann gilt: wobei h die Steighöhe, 9 die Dichte und g die Erdbeschleunigung bedeuten.
Bildet man den Kondensatorraum als Röhrchen aus, so lässt sich also über die kapillarbedingte St-eighöhe hinaus ein bestimmter Flüssigkeitsstand durch eine angelegte Spannung U einstellen. Durchstrahlt man das Röhrchen in Längsrichtung, so ändert sich mit der Höhe der Flüssigkeitssäule auch die optische Weglänge. Als rücktreibende Kraft kann, wie es im Ausführungsbeispiel skizziert ist, ein am oberen Ende der Kapillare eingeschlossenes Luftpolster L dienen.
Beim Ausführungsbeispiel nach der Figur besteht der Eondensatorraum KR aus Bohrungen in einer isolierenden Trägerplatte T. Der Kondensatorraum KR ist oben mit einer transparenten Elektrodenplatte P1 abgeschlossen. Die Elektrodenschicht ist im Ausfürungsbeispiel an der Innenseite aufgebracht; sie kann aber auch aussen sein, da die Abdeckplatte P1 selbst dann lediglich ein weiteres Dielektrikum im Kondensator darstellt.
Der Kondensatorraum K ist bis auf ein Luftpolster L mit der dielektrischen Flüssigkeit gefüllt. Die Unterseite des Kondensatorraumes ist mit einer durchlöcherten Elektrodenplatte P2 abgeschlossen, unter der sich eine weitere Schicht der Flüssigkeit S befindet. Nach unten ist die Vorrichtung mit einer Glasplatte G abgeschlossen. Die zwischen Glasplatte G und der durchlöcherten Elektrodenplatte P2 befindliche Flüssigkeit dient als Reservoir, welches die Flüssigkeit liefert, die beim Anlegen einer Spannung zwischen den Elektroden P1 und P2 die Spiegel erhöhung im Kondensator ermöglicht.
Die Elektrodenplatten P1 sind durch Überbrückungen in der Zeichenebene verbunden, so dass eine Zeilenelektrode Z gebildet wird. Entsprechend sind die Elektrodenplatten P2 senkrecht zur Zeichenebene zu Spaltenelektroden zusammengefasst.
Zur Erhöhung der Lichtstärke ist vor der Matrix der Modulatorelemente ein kongruenter Linsenraster LR angeordnet, welcher das einfallende Licht auf die Elemente konzentriert.
Die Elektrodenschicht der Platten P1 kann ein Fotohalbleiter sein. Dadurch wird die Steuerung des Modulators durch Licht ermöglicht.
Es ist auch möglich, ein Einzelelement der Anordnung beispielsweise für fourieroptische oder interferometrische Zwecke zu verwenden.

Claims

Ansprüche

Verfahren zur Phasenmodulation durch Änderung der optischen Weglänge von matrixartig angeordneten, nach Spalte und Zeile ansteuerbaren optischen Elementen, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Weglänge der Elemente durch die Steighöhe einer dielektrischen, lichtdurchlässigen Flüssigkeitssäule in einem elektrostatischen Feld gesteuert wird.
2. Phasenmodulator zur Änderung der optischen Weglänge mit matrixartigen, nach Spalte und Zeile ansteuerbaren optischen Elementen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei horizontal angeordneten, transparenten Elektrodenplatten (P1, P2) eine dielektrische Flüssigkeit mit einem Luftpolster (L) eingeschlossen ist.
3. Phasenmodulatpr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix an mindestens einer Seite mit einem kongruenten Linsenraster (IR) versehen ist, welcher das einfallende Licht auf die Frontflächen dwr Elemente bündelt.
4. Phasenmodulator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die frontseitigen Elektrodenplatten (P1) mit einer durchsichtigen Fotohalbleiterschicht versehen sind.
5. Phasenmodulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Elektroden (P2) beidseitig von der dielektrischen Flüssigkeit umgeben und durchlöchert ist.

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