DE2434542A1

DE2434542A1 - Verfahren und vorrichtung zur phasenmodulation

Info

Publication number: DE2434542A1
Application number: DE19742434542
Authority: DE
Inventors: Reinhold Dipl Phys Dr Deml; Ulrich Dipl Phys Dr Greis; Karl-Heinz Ing Grad 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 wie z.B.
OS 2 245 754 Verfahren und Vorrichtung zur Anmelder:HITACHI Speicherung von Hologrammen OS 2 245 398 Holografische Einrichtung Anmelder:HITACHI OS 2 219 649 Holografisches Speichersystem Anmelder : HITACHI OS 2 136 028 Verfahren und Vorrichtung Anmelder: PLESSEY zum holografischen Auf-Handel u. zeichnen Investments OS 2 232 001 Holografischer Speicher Anmelder: HITACHI 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 durch daraus resultierende Robustheit und Zuverlässigkeit auszeichnet.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die optische Weglänge der Elemente durch thermische Beeinflussung gesteuert wird.
Die optischen Elemente des erfindungsgemässen Phasenmodulators bestehen aus lichtdurchlässigen, gegeneinander thermisch isolierten, mit leitenden Umhüllungen ummantelten Kunststoffasern.
Die leitende Umhüllung dient beim Stromdurchgang als Heizelement. Der Widerstand der Umhüllung muss also verhältnismässig gross sein.
Besonders günstig ist die Umhüllung aus auf die Fasern aufgedampftem halbleitenden Material. Vorzugsweise besteht die Halbleiterumhüllung nach Art einer Diode aus längs der Fiberrichtung unterschiedlich dotierten Hälften mit einer dazwischenliegenden Sperrschicht. Dies hat den Vorteil, dass durch die Diodenwirkung die Fehl erregung anderer Matrixpunkte ausgeschlossen wird.
Erfindungsgemäss sind die Enden der Umhüllungen an der einen Seite zeilenweise, und an der anderen spaltenweise durch elektrisch leitende tberbrückungen verbunden. Somit kann jeder einzelne Matrixpunkt über die so gebildeten Elektroden gezielt angesteuert werden.
Infolge der notwendigen thermischen Isolierung der einzelnen Fasern ist die wirksame Lichtdurchtrittsfläche verhältnismässig gering. Deshalb wird ein zur Phasenmatrix kongruentes Linsenraster vor der Eingangsfläche angebracht, welches das einfallende Licht auf die Frontfläche der Fasern fokussiert und gleichzeitig eine Aufweitung der aus den Endflächen austretenden Teillichtbündel bewirkt, was eine beträchtliche Erhöhung der wirksamen Apertur des Systems zur Folge hat.
Eine weitere Ausführungsform weist durchsichtige, mit einem Fotohalbleiter hinterlegte Frontelektroden auf, welche eine Ansteuerung durch Licht ermöglichen. Dadurch ist es möglich, eine inkohärente in eine kohärent Lichtverteilung zu transformieren.
Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zedichnung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemässen Phasenmodulator, Fig. 2 schematische die Steuerelektroden desselben.
Fig. 1 zeigt den Aufbau eines erfindungsgemässen Phasenmodulators. Er besteht aus matrixartig angeordneten kurzen Stücken von Xunststoffibern F, welche mit Heizschichten H von verhältnismässig grossem Ohmschen Widerstand ummantelt sind. Kunststoff wird für die Fasern wegen seines gegenüber Glas um etwa den Faktor 10 grösseren thermischen Ausdehnungskoeffizienten bevorzugt.
Die Heizschicht H kann eine einfache aufgedampfte Metallschicht sein. Es ist jedoch vorteilhaft, den Heizmantel H als Diode auszubilden, was in einfacher Weise durch Aufdampfen einer Halbleiterschicht mit p- und n-dotierten Hälften und einer dadurch entstehenden Sperrschicht S geschieht, wie sie in der Fig. 1 dargestellt sind.
Zwischen den einzelnen Elementen befindet sich eine Isolierschicht IS. Diese kann elastisch sein, um die geringfügige Verdickung der Elemente beim Erwärmen aufzufangen.
An beiden Frontflächen sind die Enden der Heizmäntel H elektrisch leitend zeilenweise durch Zeilenelektroden ZE bzw. spaltenweise durch Spaltenelektroden SE verbunden.
Diese Verbindungen können aus einer transparanten Fotohalbleiterschicht bestehen, welche die Stirnflächen der Fasern überdeckt; somit kann die Matrix durch Licht angesteuert werden.
Zur Erhöhung der Lichtstärke durch Ausnutzung der von der Isolierung ausgefüllten Fläche wird vor dem Eingang des Phasenmodulators ein zur Matrix der Elemente kongruenter Linsenraster LR angebracht, der das einfallende Licht auf die Frontflächen der Fasern fokussiert.
Fig. 2 zeigt schematisch den Strompfad bei der Ansteuerung eines bestimmten, und zwar des zentralen Matrixelementes.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So können beispielsweise auch Lichtleiter aus Glas oder aus anderen geeigneten Körpern in festem oder flüssigem Aggregatzustand bei geeignetem thermischen Ausdehnungskoeffizienten verwendet werden.
Es ist auch möglich, Einzelelemente beispielsweise zu fourier-optischen oder interferometrischen Zwecken zu verwenden

Claims

Ansprüche CD Verfahren zur Phasenmodulation durch Änderung der optischen Weglänge von matrixartig angeordneten, nach Spalte und Zeile ansteuerbaren optischen Elementen, dadurch gekennzeichnet, dass die Weglänge der Elemente durch thermische Beeinflussung gesteuert wird.
2. Phasenmodulator, bestehend aus matrixartig angeordneten, nach Spalte und Zeile ansteuerbaren optischen Elementen, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Elemente lichtdurchlässige, gegeneinander thermisch isolierte, mit leitenden Umhüllungen ummantelte Kunststoffasern (F) sind.
3. Phasenmodulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Umhüllung (H) der Kunststoffasern (F) aus halbleitendem Material besteht.
4. Phasenmodulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterumhüllung (H) nach Art einer Diode aus längs der Faserrichtung unterschiedlich dotierten Hälften (m, p) mit einer dazwischenliegenden Sperrschicht (S) besteht.
5. Phasenmodulator nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Umhüllungen (H) an der einen Seite zeilenweise, und an der anderen spaltenweise durch elektrisch leitende Überbrückungen (SE, ZE) verbunden sind.
6. Phasenmodulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix der Faserelemente (F) an mindestens einer Seite mit einem kongruenten Linsenraster (LR) versehen ist, welches das einfallende Licht auf die Frontflächen der Faserelemente (F) fokussiert.
7. Phasenmodulator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontelektroden aus einer durchsichtigen, die Eintrittsflächen der Fasern überdeckenden Fotohaibleiterschicht bestehen.

L e e r s e i t e