DE2536963A1

DE2536963A1 - Vorrichtung zur amplitudenmodulation eines elektrischen signals

Info

Publication number: DE2536963A1
Application number: DE19752536963
Authority: DE
Inventors: Jan Roos
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1974-09-02
Filing date: 1975-08-20
Publication date: 1976-03-11
Also published as: FR2283582A1; NL7411606A; CA1059224A; IT1042187B; GB1524852A; AU8442375A; US4012586A; JPS5150647A; AU499089B2; FR2283582B1

Description

Vorrichtung zur Amplitudenmodulation eines elektrischen Signals

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Amplitudenmodulation eines elektrischen Signals, die eine Scheibe aus piezoelektrischem Material und Wandler zur Umwandlung des elektrischen Signals in eine Oberflächenwelle, insbesondere in eine Bleustein-Gulyaev-Welle und umgekehrt, enthält, wobei sich innerhalb des Wirkungsbereiches des zu der Oberflächenwelle gehörigen elektrischen Feldes freie Ladungsträger befinden, und das Material, auf dem sich die Oberflächenwelle fortpflanzt, halbleitend ist, und/oder eine zusätzliche Halbleitermaterialschicht auf dem piezoelektrischen Material

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angebracht ist, wälirend weiter Mittel zur Erzeugung eines elektrischen Driftfeldes parallel zu der Fortpflanzungs— richtung der Oberflächenwelle vorgesehen sind.

Oberflächenwellen finden in den letzten •Jahren vielfach in sehr verschiedenen Vorrichtungen Anwendung. Eine Uebersicht dieser Vorrichtungen ist in "Proc. I.E.E.E.«, HTeft 20, Nr. 10 R, Oktober 1973, S. IO78-IIIO gegeben. Es ist bekannt mit Hilfe von Oberflächenwellen Muster, z.B. optische Muster, in elektrische Signale umzuwandeln»

Die bisher bekannten Vorrichtungen sichern jedoch nicht ein kontinuierliches Muster, und zwar infolge der Tatsache, dass entweder das Muster nicht kontinuierlich ist, wie z.B. bei Vorrichtungen, bei denen ein optisches Muster mit Hilfe einer Reihe von Photozellen in kleine elektrische Ströme durch das Material, in dem sich die T/eile fortpflanzt, umgewandelt wird, oder dass das elektrische Signal nicht kontinuierlich ist, wie bei Vorrichtungen, bei denen ein optisches Muster mit Hilfe eines elektroakustisehen Impulses abgetastet wird.

Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung zu schaffen, in der ein kontinuierliches elektrisches Signal mit einem kontinuierlichen Muster, das z.B. optisch sein kann, amplitudenmoduliert wird.

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Die Erfindung ist daau dadurch, gekennzeichnet, dass das Driftfeld aus mindestens zwei Komponenten besteht, und zwar einer Komponente mit einer Feldstärke, bei der die Konzentration freier Ladungsträger die Verstärkung oder gegebenenfalls die Schwächung der Oberflächenwelle nicht beeinflusst, und einer impulsfö*rmigen Komponente, die entweder Null ist oder einen derartigen Wert besitzt, dass die Verstärkung oder gegebenenfalls Schwächung der Oberflächenwelle unter dem Einfluss der Summe der beiden Komponenten von der Konzentration freier Ladungsträger abhängig ist»

In "Electronics Letters", Heft 8, Nr. 3»

vom 10. Februar 1972, S. 60-62 ist der Einfluss eines elektrischen Driftfeldes auf die Verstärkung oder gegebenenfalls Schwächung eines Bleustein-@ulyaev-Welle beschrieben, die sich in photoleitendem CdS fortpflanzt, wobei der Parameter die Belichtung des Materials ist. Bei einem bestimmten Wert des angelegten Driftfeldes ist - u.a. in Abhängigkeit von der Beweglichkeit der freien Ladungsträger - die Driftgeschwindigkeit der freien Ladungsträger gleich der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Bleustein-Gulyaev-Welle, wodurch die Verstärkung oder gegebenenfalls Schwächung der Welle von den anderen Parametern der freien Ladungsträger unabhängig ist, welche Parameter von aussen her von z.B. einfallendem

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Licht beeinflusst werden können.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die Oberflächenwelle gleichmässig fortpflanzt, ■wenn die impulsfSrmige Komponente des Driftfeldes einen Wert Null aufweist, und dass während einer kurzen Zeit, in der die impulsfSrmige Komponente des Driftfeldes ungleich Null ist, die Verstärkung oder gegebenenfalls Schwächung der Oberflächenwelle von der Belichtung des Halbleitermaterials abhängig ist, so dass die Oberflächenwelle ein Amplitudenmuster entsprechend dem Belichtungsmuster annimmt.

Es leuchtet ein, dass sich die Erfindung nicht auf optische Belichtung von Cd£> mit Bleustein-Gulyaev-¥ellen beschränkt, sondern dass jedes Material, auf dem sich eine Oberflächenwelle fortpflanzt, brauchbar ist, vorausgesetzt, dass ein Wei't des angelegten Driftfeldes besteht, für den die Verstärkung oder gegebenenfalls SchwSchung der Oberflächenwelle von der "Belichttang'¹ unabhängig ist. Diese "Belichtung" ist nicht notwendigerweise eine optische Belichtung.

Die Erfindung; :wird nachstehend beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen»

Pig. t eine Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 die Verstärkung oder gegebenenfalls

Schwächung einer Oberflächenwelle als Funktion des Driftfeldes und der Belichtung, und

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Pig» yb bis 3© einige Amplitudenmuster der. Oberflächenwellen zu verschiedenen Zeitpunkten bei einem Belichtungsmuster nach Figo 3&β

Pig· 1 zeigt den Aufbau einer Vorrichtung

nach der Erfindung. Auf einer Scheibe aus piezoelektrischem Material 1, die, weil in dem dargestellten Beispiel keine Halbleiterschicht auf der Oberfläche angebracht ist, von einem halbleitenden Typ ist und z,B, aus CdS besteht, ist ein Wandler £ zur Umwandlung eines den Eingangsanschlusspunkten 3 und 4" dieses Wandlers zugeführten elektrischen Signals in eine Oberflächenwelle angebracht. Auf dem anderen Ende der Scheibe 1 ist ein Wandler 5 zvlt Umwandlung der Oberflächenwelle in ein elektrisches Signal angebracht, das zwischen den Anschlusspunkten 6 und 7 entnehmbar ist» Auf dem Material sind ausserdem zwei ohmsehe Kontakte 8 und 9 angebracht, die ein elektrisches Driftfeld in dem Material erzeugen, wenn zwischen den Anschlusspunkten 10 und 11 die mit den ohmschen Kontakten 8 bzw. 9 verbunden sind, eine elektrische Spannung angelegt wird» Zwischen den ohmschen Kontakten 8 und 9 kann nun bei Anwendung von CdS ein optisches Muster z.B_e mittels eines Projektionssystems projiziert werden, das aus einer Lichtquelle 16, einem Linsensystem 17, 18 und einem Film 19 besteht. Wenn das Material 1 selber nichtleitend ist, wird darauf eine Halbleitermaterialschicht angebracht» *

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In Fig. 2 ist die Verstärkung oder gegebenenfalls Schwächung A einer Oberflächenwelle als Punktion des Driftfeldes E und der Belichtung dargestellt» Dabei entspricht die Kurve 12 einer starken Belichtung und die Kurve 13 einer schwachen Belichtung. Der Punkt 0 dB gibt den Punkt an, an dem die Verstärkung oder gegebenenfalls Schwächung von der Belichtung unabhängig ist. Für €ie ganze Vorrichtung ist die Verstärkung an diesem Punkt ungleich 1, weil sowohl die Wandler als auch das Material an sich nicht verlustfredL sind. Diese Verluste sind aber von der Belichtung unabhängig und werden aussei* Betracht gelassen. Der 0 dB-Punkt ergibt sich bei einem Driftfeld E-, z.B. 800 V/cm. Bei dem Driftfeld Eg, z,B. 1600 V/cm, ist die Verstärkung von der Belichtung abhängig und kann Werte von z.B. 30 dB/cm aufweisen» Für CdS sind Kurven gemäss Fig. 2 aus dem genannten Artikel in "Electronics Letters¹¹ bekannt.

Venn das Drift feld kurzzeitig von dem Wert E₁ auf den Vert E₂ erhöht wird, wird die Oberflächenwelle ein Amplitudenmuster entsprechend dem Belichtungsmuster annehmen. Dies wird an Hand der Fig. 3 näher erläutert, in der als Abszisse die Fortpflanzungslinie der Oberflächenwelle aufgetragen ist und das aktive Gebiet der Vorrichtung zwischen den Punkten 14 und 15 liegt, welches Gebiet bei der Vorrichtung nach Fig. 1

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zwischen den ohmschen Kontakten 8 und 9 liegt. Die Kurve a stellt dabei das Belichtungsmuster, die Kurve "b das Amplitudenmuster der Oberflächenwelle bei einem Driftfeld mit dem Wert E₁, die Kurve b das Amplitudenmuster der Oberflächenwelle kurz nach der Erhöhung des Driftfeldes von dem Wert E- auf den Wert Ep, die Kurve d das Amplitudengitter der Oberflächenwelle einige Zeit später und die Kurve e das Amplitudenmuster einige Zeit nach Herabsetzung des Driftfeldes von dem Wert E„ auf den Wert E₁ dar.

Wenn das Driftfeld von dem Wert E₁ auf den Wert E₂ gebracht wird, wird die Oberflächenwelle in Abhängigkeit von der örtlichen Belichtung verstärkt. Die Welle pflanzt sich dabei fort, wodurch bei einem rechteckigen Muster nach Fig. 3a schräge Flanken auf dem Amplitudenmuster auftreten. Fig. 3b und 3c zeigen zwei Stufen dieses Vorgangs, Nachdem das Driftfeld von dem Wert Ep auf den Wert E- herabgesetzt worden ist, bleibt das Amplitudenmuster weiter unverändert. Das Driftfeld kann nach einiger Zeit, die der Laufzeit der Welle zwischen den Punkten 14 und 15 entspricht, aufs neue vergrössert werden. Auf diese, Weise wird ein kontinuierliches elektrisches Signal, das in eine Oberflächenwelle umgewandelt worden ist, mit einem gegebenenfalls optischen Muster in der Amplitude moduliert, das sich kontinuierlich ändern kann, vorausgesetzt, dass diese

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Aenderung verhältnismässig träge in bezug auf die
Wiederholungsfrequenz der Driftfeldimpulse vor sich geht. Bei einer sprungartigen Aenderung des Musters soll dieses synchron mit den Wiederholungsfrequenzen erfolgen. Aus Fig. 3 ist deutlich ersichtlich, dass das Auflösungsvermögen, also das kleinste wiederzugebende Detail des Belichtungsmusters, durch den
Abstand, den die Oberflächenwelle während der Zeit
durchläuft, in der das Driftfeld den Wert E^ aufweist, oder aber durch das Produkt der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Oberflächenwelle und der Impulsdauer des impulsförmigen Driftfeldes bestimmt wird.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf optische Belichtung von CdS. Es ist einleuchtend, dass viele andere "Belichtungen¹" möglich sind. So können z.B. freie Ladungsträger von transversalen Magnetfeldern mittels des sogenannten Hall-Effekts beeinflusst werden.

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Claims

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PATENTANSPRUECHE

Iy Vorrichtung zur Amplitudenmodulation eines

elektrischen Signals, die eine Scheibe aus piezoelektrischem Material und Wandler zur Umwandlung des elektrischen Signals in eine Oberflächenwelle, insbesondere eine Bleustein-Gulyaev-Welle und umgekehrt, enthält, wobei sich innerhalb des Wirkungsbereiches des zu der Oberflächenwelle gehörigen elektrischen Feldes freie Ladungsträger befinden und das Material, auf dem sich die Oberflächenwelle fortpflanzt, halbleitend ist und/oder eine zusätzliche Halbleitermaterialschicht auf dem piezoelektrischen Material angebracht ist, während weiter Mittel zum Erzeugen eines elektrischen Driftfeldes parallel zu der Portpflanzungsrichtung der Oberflächenwelle vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Driftfeld aus mindestens zwei Komponenten besteht, und zwar einer Komponente mit einer Feldstärke, bei der die Konzentration freier Ladungsträger die Verstärkung oder gegebenenfalls die Schwächung der Oberflächenwelle nicht beeinflusst, und einer impulsfSrmigen Komponente, die entweder Null ist oder einen derartigen Wert besitzt, dass die Verstärkung oder gegebenenfalls die Schwächung der Oberflächenwelle unter dem Einfluss der Summe der beiden Komponenten von der Konzentration freier Ladungsträger abhängig ist,

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2. Vorrichtung nach. Anspruch 1 , dadurch

gekennzeichnet, dass das Material photoleitend piezoelektrisch ist, und dass Mittel zur Projektion eines optischen Musters auf die Oberfläche vorhanden sind, auf der sich die Bleustein-Gulyaev-Welle fortpflanzt.

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