DE3131227C2 - Electrically controllable optical modulator - Google Patents

Electrically controllable optical modulator

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DE3131227C2 DE19813131227 DE3131227A DE3131227C2 DE 3131227 C2 DE3131227 C2 DE 3131227C2 DE 19813131227 DE19813131227 DE 19813131227 DE 3131227 A DE3131227 A DE 3131227A DE 3131227 C2 DE3131227 C2 DE 3131227C2
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    • G02B26/02—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the intensity of light

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Abstract

Ein elektrooptischer Modulator besteht aus einem Reflektor mit einer reflektierenden flexiblen Membran, z.B. aus metallbedampfter Elektretfolie, die matrixartig abgestützt ist und dazwischen nicht abgestützte Flächenbereiche hat, die durch Erzeugen eines elektrostatischen Feldes im Takt eines Modulationssignals in eine die auftreffende Strahlung gestreut reflektierende Konfiguration auslenkbar sind, so daß die Intensität des reflektierten Strahlungsbündels moduliert wird. Der Reflektor ist vorzugsweise in einem parallelgerichteten optischen Strahlengang angeordnet mit Filtern oder Blenden, die gestreut reflektierte Strahlung abfangen. Der Modulator ist im Prinzip für optische Strahlung jeder Wellenlänge, sowie auch Strahlung im Submillimeterbereich geeignet, kann großflächig ausgebildet und mit hoher Modulationsfrequenz oder Bitraten und mit hohem Modulationswirkungsgrad betrieben werden.An electro-optical modulator consists of a reflector with a reflective flexible membrane, e.g. made of metallized electret foil, which is supported like a matrix and has unsupported areas in between, which can be deflected into a configuration that reflects the incident radiation by generating an electrostatic field in time with a modulation signal, so that the intensity of the reflected radiation beam is modulated. The reflector is preferably arranged in a parallel optical beam path with filters or diaphragms that intercept scattered reflected radiation. In principle, the modulator is suitable for optical radiation of any wavelength, as well as radiation in the sub-millimeter range, can be designed over a large area and operated with high modulation frequency or bit rates and with high modulation efficiency.

Description

Die Größe und die Abstände der die Membran abstützenden Vorsprünge bzw. die Weite der dazwischenverbleibenden freien Felder bestimmen in Verbindung mit den Membraneigenschaften und der Stärke des rechtwinklig zur Membran kurz- oder langzeitig angelegten elektrischen Feldes sowohl die erreichbare Auslenkung der Membran und damit den Streueffekt, als auch die erreichbare Frequenz der Modulation.The size and the spacing of the projections supporting the membrane or the width of the protrusions remaining in between Determine free fields in connection with the membrane properties and the strength of the at right angles to the membrane short-term or long-term applied electrical field both the achievable deflection the membrane and thus the scattering effect, as well as the achievable frequency of the modulation.

Die Reflexionsfläche wird vorzugsweise angeordnet in einem mit optischen Mitteln parallel gerichteten Strahlungsgang des Strahlungsbündels. Hinter und ggf. auch vor der Reflexionsfläche können geeignete Blenden oder auch Filter, wie zum Beispiel sogenannte Kanalplatten, angeordnet sein, um von der Parallelität abweichende Streulichtanteile herauszufiltern.The reflective surface is preferably arranged in a parallel directed by optical means Radiation path of the radiation beam. Suitable diaphragms can be used behind and, if necessary, in front of the reflective surface or filters, such as so-called channel plates, can be arranged to deviate from parallelism To filter out stray light.

Der erfindungsgemäße Modulator kann auch so ausgestaltet sein, daß seine einzelnen Flächenbereiche selektiv und unterschiedlich ansteuerbar sind, derart, daß eine über den Gesamtquerschnitt des Strahlungsbündels unterschiedliche Modulation erzeugt wird.The modulator according to the invention can also be designed so that its individual surface areas are selective and are controllable differently, in such a way that one over the entire cross-section of the radiation beam different modulation is generated.

Gemäß einer anderen Ausführungsform können im Strahlengang auch zwei oder mehrere erfindungsgemäß ausgebildete Reflexionsflächen derart angeordnet sein, daß die Strahlung von innen nacheinander reflektiert wird. Hierdurch läßt sich der Modulationseffekt verstärken bzw. verfeinern. Die Auslenksignale können an die Reflexionsflächen entweder gleichzeitig und parallel angelenkt werden, so daß der Modulationsgrad verstärkt wird, d. h. Strahlungsanteile, die vom ersten Modulator noch unzureichend gestreut worden sind, werden vom zweiten oder dritten Modulator aus dem Strahlengang herausgestreut werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Auslenksignale in unterschiedlicher Weise bzw. ungleichzeitig den Reflexionsflächen zuzuleiten. Hierdurch kann z. B. mit der Gesamtanordnung eine höhere Modulationsfrequenz oder Bit-Rate erzielt werden, als dies mit einem einzelnen Modulator möglich wäre.According to another embodiment, two or more according to the invention can also be in the beam path formed reflection surfaces be arranged in such a way that the radiation is reflected from the inside one after the other will. This allows the modulation effect to be strengthened or refined. The deflection signals can be sent to the Reflection surfaces are hinged either simultaneously and in parallel, so that the degree of modulation is amplified will, d. H. Radiation components that have not yet been adequately scattered by the first modulator are transmitted by the second or third modulator are scattered out of the beam path. There is another possibility in feeding the deflection signals to the reflection surfaces in different ways or at the same time. This z. B. a higher modulation frequency or bit rate can be achieved with the overall arrangement, than would be possible with a single modulator.

Weitere vorteilhafte Merkmale des erfindungsgemäßen Modulators ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, sowie aus den Patentansprüchen.Further advantageous features of the modulator according to the invention emerge from the following Description of exemplary embodiments and from the claims.

Für den erfindungsgemäßen optischen Modulator gibt es zahlreiche vorteilhafte Anwendungen in der Nachrichtentechnik sowie in anderen Bereichen der Technik und Physik. So kann zum Beispiel die Ansteuerung von Lichtleitfaserstrecken oder deren Abschaltung und Umschaltung bewirkt werden. Durch mehrere oder minder großen Streueffekt lassen sich kurze Reichweiten mit Breitenwirkung oder große Reichweiten durch parallele Strahlung erzeugen. Im Regelkreis geschaltet mit einer Meßeinrichtung für die zum Beispiel von einem Laser erzeugte optische Leistung läßt sich die Leistungsdichte für den Leistungstransfer von Laser-Nachrichtenstrecken regulieren und zum Beispiel mit einer einzigen Laserlichtquelle eine erhebliche Nachrichtendichte durch serielle Ansteuerung erreichen. There are numerous advantageous applications for the optical modulator according to the invention in Communications engineering as well as in other areas of technology and physics. For example, the control of fiber optic lines or their disconnection and switching. By several or A less large scattering effect can pass through short ranges with a broad effect or large ranges generate parallel radiation. Connected in the control loop with a measuring device for, for example, one Laser generated optical power can be the power density for the power transfer of laser communication links regulate and, for example, achieve a considerable message density through serial control with a single laser light source.

Emc der Hauptvorteile des Modulators liegt in der Unabhängigkeit von der benutzten Lichtwellenlänge. Insbesondere ist der Modulator auch für elektromagnetische Strahlung im Submillimeter-Bereich der Höchstfrequenz tauglich.The main advantages of the modulator emc lies in the Independence from the light wavelength used. In particular, the modulator is also suitable for electromagnetic Radiation in the sub-millimeter range of the maximum frequency suitable.

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings.

Fig. 1 zeigt stark vergrößert einen Teilschnitt durch einen Modulator gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;Fig. 1 shows a greatly enlarged partial section through a modulator according to a first embodiment of the invention;

Fig. 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Modulator gemäß Fig. 1;Fig. 2 shows a schematic plan view of the Modulator according to FIG. 1;

Fig.3 und 4 zeigen ebenfalls stark vergrößert einen Teilschnitt und eine Draufsicht auf einen Modulator gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 zeigt eine Teilansicht der Abstützplatte des Modulators;3 and 4 show, also greatly enlarged, a partial section and a plan view of a modulator according to another embodiment of the invention;
Fig. 5 shows a partial view of the support plate of the modulator;

F i g. 6 zeigt eine stark vergrößerte Schnittdarstellung mit verschiedenen anderen alternativen Ausführungsformen des Modulators; F i g. 6 shows a greatly enlarged sectional view with various other alternative embodiments of the modulator;

F i g. 7 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus einer weiteren Ausführungsform;F i g. 7 shows an enlarged section from a further embodiment;

Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung der Anordnung des erfindungsgemäßen Modulators in einem optischen Strahlengang;8 shows a schematic representation of the arrangement of the modulator according to the invention in an optical beam path;

Fig.9 zeigt eine andere Ausführungsform eines Strahlengangs mit einem erfindungsgemäßen Modulator; 9 shows another embodiment of a beam path with a modulator according to the invention;

Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform mit zwei Reflexionsflächen; Fig. 10 shows an embodiment with two reflective surfaces;

F i g. 11 zeigt die Anwendung des erfindungsgemäßen Modulators in Verbindung mit einem Retoreflektor;F i g. 11 shows the application of the invention Modulator in connection with a retoreflector;

Fig. 12 zeigt einen aus erfindungsgemäßen Modulatoren zusammengestellten Retoreflektor.12 shows one of the modulators according to the invention assembled retoreflector.

Bei dem in F i g. 1 und 2 dargestellten optischen Modulator 1 ist eine flexible Membran 3 vorgesehen, die eine spiegelnde Oberfläche bildet, so daß ein parallel einfallendes Strahlungsbündel 5 ebenso parallel als Strahlungsbündel 7 wieder reflektiert wird. Die Membran 3 besteht entweder aus einer hinreichend dünnen und flexiblen Metallfolie oder vorzugsweise aus einem dielektrischen Material, z. B. auch mit Elektreteigenschaften, welche an der Oberseite mit einer leitfähigen spiegelnden Schicht, z. B. durch Bedampfung, versehen ist.In the case of the FIG. 1 and 2 shown optical modulator 1, a flexible membrane 3 is provided which forms a reflective surface, so that a parallel incident radiation beam 5 is also parallel as Radiation beam 7 is reflected again. The membrane 3 consists either of a sufficiently thin one and flexible metal foil or preferably made of a dielectric material, e.g. B. also with electret properties, which on the top with a conductive reflective layer, z. B. by steaming provided is.

Die Membran 3 ist abgestützt durch eine Abstützplatte 9, die eine Vielzahl von Nuten 11 aufweist, zwischen denen Stützrippen 13 stehen bleiben, die die Membran 3 abstützen. Die Nuten 11 bilden Zellen, die von der Membran frei überspannt werden. In den Nuten sind Leiterbahnen 15 angeordnet. Durch ein Ansteuergerät 17 kann eine zum Beispie! nach einem gewünschten Modulationscode getaktete Steuerspannung einerseits an die Leiterbahnen 15 und andererseits an die Metallschicht der Membran 3 angelegt werden. Hierdurch entsteht in den Nuten oder Zellen 11 ein elektromagnetisches Feld, und die entstehenden Kräfte bewirken eine Auslenkung der Membran 3 in die Nuten 11 hinein, wie bei 3' gestrichelt angedeutet. Das auf diese ausgelenkten Membranbereiche 3' auftreffende Licht des parallelen Lichtbündels 5 wird in unterschiedlichen Richtungen streureflektiert, wie bei T angedeutet, so daß wesentliche Teile des Lichtes aus dem parallelen Verlauf herausgelenkt werden und sich als entsprechender Intensitätsverlust des parallelen Lichtbündels bemerkbar machen. Auf diese Weise ist eine Intensitätsmodulation des Lichtbündels durchführbar.The membrane 3 is supported by a support plate 9, which has a plurality of grooves 11, between which support ribs 13 remain, which support the membrane 3. The grooves 11 form cells that are freely spanned by the membrane. Conductor tracks 15 are arranged in the grooves. A control device 17 can, for example! Control voltage clocked according to a desired modulation code can be applied on the one hand to the conductor tracks 15 and on the other hand to the metal layer of the membrane 3. This creates an electromagnetic field in the grooves or cells 11, and the resulting forces cause the membrane 3 to be deflected into the grooves 11, as indicated by dashed lines at 3 '. The light of the parallel light bundle 5 striking these deflected membrane areas 3 'is scattered in different directions, as indicated at T , so that essential parts of the light are deflected out of the parallel course and become noticeable as a corresponding loss of intensity of the parallel light bundle. In this way, an intensity modulation of the light beam can be carried out.

Die Ausführungsform nach F i g. 3 und 4 unterscheidet sich von der nach F i g. 1 und 2 nur dadurch, daß anstelle von parallelen Nuten gekreuzte Nuten in der Stützplatte 9 vorgesehen sind, so daß die Membran 3 nur punktweise von verbleibenden stiftförmigen Vorsprüngen oder Stützpfeilern 19 abgestützt ist. Um diese Stützpfeiler 19 herum ist die ganze vertiefte Oberfläche der Stützplatte 9 mit einer metallischen Schicht 21 versehen. Zwischen dieser und der Metallschicht der Membran 3 wird mittels des Ansteuergeräts 17 das Modulationssignal angelegt. Das Verhältnis der abgestützten zu den auslenkbaren Flächenbereichen der Membran 3 istThe embodiment according to FIG. 3 and 4 differs from that according to FIG. 1 and 2 only in that instead of parallel grooves, crossed grooves are provided in the support plate 9, so that the membrane 3 is only supported at points by remaining pin-shaped projections or pillars 19. Around Support pillars 19 around the entire recessed surface of the support plate 9 is provided with a metallic layer 21. The modulation signal is generated between this and the metal layer of the membrane 3 by means of the control device 17 created. The ratio of the supported to the deflectable surface areas of the membrane 3 is

bei der Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 größer als bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2, und die Streuung des Lichtes an den ausgelcnkten Membranbercichen 3' erfolgt in zwei Dimensionen. Insgesamt läßt sich daher mit dieser Ausführungsform eine wirksamere Modulation, das heißt ein höherer Modulationsgrad erreichen. in the embodiment of FIGS. 3 and 4 greater than in the embodiment according to FIGS. 1 and 2, and the scattering of the light on the deflected membrane areas 3 'takes place in two dimensions. Overall, a more effective one can therefore be achieved with this embodiment Modulation, i.e. achieving a higher degree of modulation.

Die Stützplatte 9 kann aus Glas oder Glas! eramik, aber auch aus einem metallischen Werkstoff odf.r einem zum Beispiel spritzfähigen Kunststoff bestehen. Das Oberflächenrelief mit den Nuten und den Stützrippen oder -pfeilern kann entweder durch einen Formungsvorgang mit Spritzen oder Pressen, oder vorzugsweise durch photochemische Bearbeitung entsprechend der bekannten photomasken Ätztechnik hergestellt werden. Insbesondere auf diese Weise kann man die Abmessungen der gebildeten Stützvorsprünge und dazwischenliegenden Zellen sehr klein wählen. Der erreichbare Modulationsgrad wird maßgeblich mitbestimmt durch das Flächenverhältnis der Stützvorsprünge zur Gesamtfläche. Vorzugsweise wird man die Platte, wie in F i g. 5 angedeutet, mit einem System von sehr feinen, sich kreuzenden Nuten mit gegenseitigen Abständen von weniger als 1 mm und einer Tiefe von typischerweise weniger als 0,5 mm versehen, wobei die dazwischen stehenbleibenden Stützpfeiler, z. B. bei quadratischer Form eine Seitenlange von nur 0,1 bis 0,2 mm oder auch weniger haben können.The support plate 9 can be made of glass or glass! eramik, but also made of a metallic material or one For example, there are injectable plastic. The surface relief with the grooves and the supporting ribs or pillars can either be formed by a molding process with injection or pressing, or preferably be produced by photochemical processing according to the known photomask etching technology. In particular, in this way you can determine the dimensions of the support projections formed and therebetween Choose cells that are very small. The achievable degree of modulation is largely determined by the Area ratio of the supporting protrusions to the total area. The plate is preferably used as in FIG. 5 indicated, with a system of very fine, intersecting grooves with mutual distances of less than 1 mm and a depth of typically less than 0.5 mm, with those remaining in between Support pillars, e.g. B. with a square shape a side length of only 0.1 to 0.2 mm or less can have.

Abweichend von den in den Zeichnungen nur als schemalische Beispiele dargestellten Oberflächenmustern können auch andere Formen der Stützvorsprünge bzw. der dazwischen gebildeten Zellen vorgesehen werden, z. B. hexagonale Formen oder auch runde Querschnitt der Stützpfeiler sowie Anordnung in einer z. B. hexagonalen Matrix. Vorteilhaft ist es, wenn die an der Membran 3 anliegenden Oberflächen der Stützvorsprünge plan poliert werden.Deviating from the surface patterns shown in the drawings only as schematic examples other shapes of the support projections or the cells formed in between can also be provided, z. B. hexagonal shapes or round cross-section of the support pillars and arrangement in a z. B. hexagonal matrix. It is advantageous if the surfaces of the support projections that are in contact with the membrane 3 be polished flat.

Bei der in F i g. 6 in noch stärker vergrößertem Maßstab schematisch dargestellten Variante ist die Stützplatte 9 ebenfalls mit pfeiler- oder warzenförmigen Stützvorsprüngen 19 versehen, auf denen die reflektierende Membran 3 abgestützt ist. Zwischen den Stützpfeilern 19 erstrecken sich zueinander parallele Leiterbahnen senkrecht zur Zeichenebene, die die verschiedenen in Fig.6 nur beispielsweise dargestellten Querschnittsformen haben können, insbesondere flach wie bei 15a, konkav gekrümmt wie bei 15i, konvex gekrümmt wie bei 15c oder in Tellerform wie bei 15c/. Bei I5d und 15c kann es sich auch um nur punkt- oder stiftförmige Elektroden handeln, die durch die Stützplatte 9 hindurchgeführt und an deren Rückseite mit Leiterbahnen 15e, 15/ verbunden sind. Breitere bzw. konkave Formen sind dann zu bevorzugen, wenn Spitzenentladungen zur Folie vermieden werden sollen.In the case of the in FIG. 6, the support plate 9 is also provided with pillar-shaped or wart-shaped support projections 19, on which the reflective membrane 3 is supported. Between the supporting pillars 19, mutually parallel conductor tracks extend perpendicular to the plane of the drawing, which can have the various cross-sectional shapes shown in Fig. 6 only as examples, in particular flat as at 15a, concavely curved as at 15i, convexly curved as at 15c or in the form of a plate as at 15c /. I5d and 15c can also be only point-shaped or pin-shaped electrodes which are passed through the support plate 9 and connected on the rear side with conductor tracks 15e, 15 /. Wider or concave shapes are to be preferred if peak discharges to the foil are to be avoided.

Oberhalb der reflektierenden Membran 3 erstreckt sich mit einem kleinen Abstand eine transparente Platte 23, die an ihrer der Membran 3 zugewendeten Unterseite eine leitfähige Schicht 25 trägt, die so ausgebildet ist, daß sie den Durchtritt der optischen Strahlung nicht oder nur wenig behindert Es kann sich entweder um eine sehr dünne, noch hinreichend lichtdurchlässige aufgedampfte Metallschicht handeln, oder um eine Schar von entweder sehr schmalen, zwischen sich hinreichend breite Zwischenräume lassenden Leiterbahnen oder vorzugsweise von transparenten Leiterbahnen aus z. B. Indiumoxid, die z. B. quer zu den Leiterbahnen der Stützplatte 9, also parallel zur Zeichenebene verlaufen können.A transparent plate extends above the reflective membrane 3 at a small distance 23, which carries a conductive layer 25 on its underside facing the membrane 3, which layer is designed in such a way as to that it does not or only slightly hinders the passage of the optical radiation. It can either be about a very thin, still sufficiently translucent, vapor-deposited metal layer, or a group of either very narrow interconnects that are sufficiently wide between them, or preferably of transparent conductor tracks from z. B. indium oxide, e.g. B. across the conductor tracks of the Support plate 9, so can run parallel to the plane of the drawing.

Mittels der Ansteuervorrichtung 17 wird das elektrische Modulationssignal zwischen die Leiterbahnen der Slützplatte 9 und die Leiterbahnen oder Leiterschicht 25 der transparenten Platte 23 angelegt. Die Querschnitte der Leiterbahnen der Stützplatte 9 sind vorzugsweise so gestaltet, daß zwischen ihnen und der transparenten Platte 25 ein möglichst inhomogenes elektrostatisches Feld beim Anlegen des Modulationssignals gebildet wird, so daß man eine möglichst starke Auslenkung der Membran 3 erhält.By means of the control device 17, the electrical modulation signal between the conductor tracks of the Slützplate 9 and the conductor tracks or conductor layer 25 of the transparent plate 23 are applied. The cross sections the conductor tracks of the support plate 9 are preferably designed so that between them and the transparent plate 25 an electrostatic field which is as inhomogeneous as possible when the modulation signal is applied is formed so that the greatest possible deflection of the membrane 3 is obtained.

Die ganze Einheit kann von einem vakuumdichten Gehäuse 27 umgeben sein, und der freie Raum unter- und oberhalb der Membran 3 kann teilweise evakuiert und/oder mit einem Gas von geringer Reynoldzahl gefüllt sein.The whole unit can be surrounded by a vacuum-tight housing 27, and the free space under- and above the membrane 3 can be partially evacuated and / or filled with a gas with a low Reynold number be.

F i g. 7 zeigt in sehr starker Vergrößerung einen Ausschnitt aus der Stützplatte 9 mit Stützvorsprüngen 19 und Leiterbahnen 21 und der darüber verlaufenden Folie 3, die durch die Ansteuersignale zu konkaver Konfiguration 3' auslenkbar ist. Der Streueffekt für die Strahlung wird im wesentlichen von den geneigten Flankenbereichen der konkaven Form 3' ausgeübt, während die Bereiche an der Kuppe der konkaven Auslenkung 3' und ebenso die abgestützten Bereiche oberhalb der Stützvorsprünge 19 zum Streueffekt nichts beitragen. Der Modulationsgrad, der sich aus dem Verhältnis der gestreuten zu den nichtgestreuten Lichtanteilen ergibt, läßt sich verbessern, wenn oberhalb der Folie 3 eine Maske 14 angeordnet wird, auf der lichtundurchlässige Bereiche 16 so angeordnet sind, daß sie sich oberhalb der Stützvorsprünge 19 und oberhalb der Mittelbereiche der auslenkbaren Flächenbereiche 3' befinden, so daß diese Bereiche kein Licht empfangen und dementsprechend auch kein ungestreutes Licht reflektieren können. Es werden daher durch die Maske 14 hindurch im wesentlichen nur diejenigen Teile der Folie 3 beleuchtet, die bei Auslenkung die schrägen Flanken der ausgelenkten Bereiche 3' bilden. Durch derartige Maßnahmen läßt sich der Modulationsgrad bis nahe 100% steigern.F i g. 7 shows, in a very large enlargement, a section from the support plate 9 with support projections 19 and conductor tracks 21 and the film 3 running over them, which are formed into a concave configuration by the control signals 3 'is deflectable. The scattering effect for the radiation is essentially caused by the inclined flank areas the concave shape 3 'exerted, while the areas at the tip of the concave deflection 3' and likewise the supported areas above the support projections 19 do not contribute anything to the scattering effect. The degree of modulation, which results from the ratio of the scattered to the non-scattered light components, can be improved if a mask 14 is arranged above the film 3, on the opaque mask Areas 16 are arranged so that they are above the support projections 19 and above the central areas of the deflectable surface areas 3 'are located, so that these areas receive no light and accordingly also cannot reflect unscattered light. There are therefore through the mask 14 essentially only those parts of the film 3 illuminated which, when deflected, the inclined flanks of the Form deflected areas 3 '. By means of such measures, the degree of modulation can be reduced to almost 100%. increase.

F i g. 8 zeigt, wie der Modulator gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einem optischen Strahlengang angeordnet ist. Eine Lichtquelle 27 erzeugt optische Strahlung im sichtbaren oder unsichtbaren Welienlängenbereich, die durch eine geeignete Optik, die in F i g. 7 als Fresnel-Linse 29 dargestellt ist, geradegerichtet wird. Ein Filter z. B. in Form einer sogenannten Kanalplatte 31 kann vorgesehen sein, um die Parallelität des Strahlengangs zu verbessern und Streulichtanteile herauszufiltern. Das so parallel gerichtete Strahlungsbündel 33 trifft unter 45° auf den Modulator 1 und wird bei Fehlen eines angelegten Modulationssignals unter Beibehaltung seiner Parallelität rechtwinklig abgelenkt. Den Modulator 1 kann eine weitere Kanalplatte 35 nachgeschaltet sein. Wird mittels der Ansteuervorrichtung 17 ein elektrisches Signal an den Modulator 1 derart gelegt, daß die reflektierende Membran in den nicht abgestützten Bereichen ausgelenkt wird, wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben, so wird ein erheblicher Teil des Strahlungsbündels 33 bei der Umlenkung aus dem parallelen Strahlenverlauf herausgestreut werden, wie durch die gestrichelten Pfeile 37 angedeutet. Diese Strahlungsanteile können die Kanalplatte 35 nicht passieren, so daß man hinter der Kanalplatte 35 nur noch den geringen Strahlungsanteil hat, der durch die licht ausgelenkten Flächenbereiche des Modulators 1 reflektiert worden sind. Je nach dem Flächenverhältnis zwischen den abgestützten und nicht ab-F i g. 8 shows how the modulator according to an embodiment of the invention is in an optical beam path is arranged. A light source 27 generates optical radiation in the visible or invisible wavelength range, which by a suitable optics, which in F i g. 7 is shown as a Fresnel lens 29, straightened will. A filter e.g. B. in the form of a so-called channel plate 31 can be provided to ensure the parallelism improve the beam path and filter out stray light components. The radiation bundle 33 thus directed parallel strikes the modulator 1 at 45 ° and becomes deflected at right angles in the absence of an applied modulation signal while maintaining its parallelism. The modulator 1 can be followed by a further channel plate 35. Is by means of the control device 17 an electrical signal is applied to the modulator 1 in such a way that the reflective membrane in the not supported areas is deflected, as described in the previous embodiments, so a considerable part of the radiation beam 33 is scattered out of the parallel beam path when it is deflected are, as indicated by the dashed arrows 37. The channel plate can use these radiation components 35 does not happen so that one is behind the channel plate 35 only has the small amount of radiation that is caused by the light-deflected surface areas of the Modulator 1 have been reflected. Depending on the area ratio between the supported and unsupported

gestützten Bereichen der Membran läßt sich auf diese Weise ein Modulationsegrat erreichen, der zwischen der praktisch verlustfrei reflektierten vollen Intensität des Strahlungsbündels und einem sehr kleinen Bruchteil davon liegt. Durch Variieren der Stärke des angelegten Modulationssignals und damit des Betrages der Auslenkung der Membran kann der Modulationsgrad ferner stufenlos verändert werden.supported areas of the membrane can be achieved in this way a modulation level between the practically loss-free reflected full intensity of the radiation beam and a very small fraction of it lies. By varying the strength of the applied modulation signal and thus the amount of deflection The degree of modulation of the membrane can also be changed continuously.

F i g. 9 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform des Strahlenganges. Als Strahlungsquelle ist ein Laser 39 vorgesehen, dessen enges Strahlungsbündel zuerst durch eine Zerstreuungsoptik 41 aufgeweitet und dann durch eine Sammeloptik 43 parallel gerichtet wird. Nach der Reflexion an den unter 45° angestellten Modulator 1 wird das Strahlungsbündel mittels einer Optik 45 auf eine enge Lochblende 47 progressiert und anschließend wieder parallel gerichtet. Wenn mittels der Ansteuervorrichtung 17 ein Modulationssignal an den Modulator 1 angelenkt wird, werden die aus dem parallelen Strahlengang herausgestreuten Strahlungsanteile nicht auf die Öffnung der Lochblende 47 progressiert werden und daher aus dem Strahlengang ausgeblendet.F i g. 9 shows a modified embodiment of the beam path. A laser 39 is used as the radiation source provided, the narrow beam of radiation first expanded by a diverging optics 41 and then is directed in parallel by a collecting optics 43. After the reflection on the modulator set at 45 ° 1, the radiation beam is progressed onto a narrow perforated diaphragm 47 by means of an optical system 45 and then directed parallel again. When a modulation signal is sent to the modulator by means of the control device 17 1 is articulated, the radiation components scattered out of the parallel beam path are not reflected the opening of the aperture plate 47 are progressed and therefore hidden from the beam path.

Für viele Kommunikationszwecke z. B. auch auf dem Gebiet der Schußsimulation, der Freund-Feind-Identifizierung (IFF) und dergleichen ist eine mit einer Retroreflexion eines ankommenden Strahlungsbündels kombinierte Intensitätsmodulation erwünscht. Hier läßt sich der erfindungsgemäße Modulator mit besonderem Vorteil einsetzen, da er mit sehr großen Öffnungsflächen hergestellt werden kann und wellenlängeunabhängig ist.For many communication purposes e.g. B. also in the field of shot simulation, friend-foe identification (IFF) and the like is one combined with a retroreflection of an incoming radiation beam Intensity modulation desired. The modulator according to the invention can be used here with particular advantage because it can be produced with very large opening areas and is independent of the wavelength.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 10 sind in einem von der Lichtquelle 27 ausgehenden und mittels Linse 29 und Kanalplatte 31 parallel gerichteten Strahlengang 33 zwei Modulatoren 1, Γ der beschriebenen Art so angeordnet, daß sie die Strahlung nacheinander reflektieren. Beide Modulatoren 1, Γ werden die Auslenksignale von der Ansteuereinheit 17 zugeführt. Dies kann auf zwei verschiedene Arten geschehen. Man kann die Modulatoren 1,1' gleichzeitig mit den gleichen Ansteuersignalen beaufschlagen. Man erhält dann einen höheren Modulationsgrad, als es nur mit einem einzigen Modulator 1 möglich ist, denn diejenigen Lichtanteile, die nach Reflexion an dem mit dem Auslenksignal beaufschlagten ersten Modulator 1 noch nicht aus dem Strahlengang herausgestreut worden sind, werden dann beim Auf treffen auf den zweiten Modulator Γ mit großer Wahrscheinlichkeit auf einen ausgelenkten Bereich auftreffen und aus dem Strahlengang ausgestreut werden, so daß nur noch ein sehr geringer Lichtanteil im parallelen Strahlengang verbleiben und durch die zweite Kanalplatte 35 hindurchtreten wird. Dieser Effekt läßt sich durch optische Hintereinanderschaltung von mehr als zwei Modulatoren, z. B. in einer Zickzackanordnung, noch steigern. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Ansteuersignale den Modulatoren 1,1' seriell nacheinander bzw. alternierend zuzuführen. Auf diese Weise läßt sich die Modulationsfrequenz oder Bit-Rate, mit der die gesamte Anordnung betreibbar ist, auf das Doppelte, bzw. bei mehreren Modulatoren auf das Vielfache derjenigen Bit-Rate steigern, mit der ein einzelner Modulator 1 betreibbar ist.In the embodiment of FIG. 10 are in one Beam path emanating from light source 27 and directed parallel by means of lens 29 and channel plate 31 33 two modulators 1, Γ of the type described so arranged that they reflect the radiation one after the other. Both modulators 1, Γ are supplied with the deflection signals from the control unit 17. This can done in two different ways. The modulators 1,1 'can be operated simultaneously with the same control signals apply. A higher degree of modulation is then obtained than with just a single modulator 1 is possible, because those light components which, after being reflected on, are subjected to the deflection signal first modulator 1 have not yet been scattered out of the beam path, then at On meeting the second modulator Γ with a large Probability of hitting a deflected area and being scattered out of the beam path, so that only a very small proportion of light remains in the parallel beam path and through the second channel plate 35 will pass through. This effect can be achieved by optically connecting more than two modulators, e.g. B. in a zigzag arrangement, still increase. Another possibility is to to feed the control signals to the modulators 1, 1 'in series one after the other or alternately. In this way the modulation frequency or bit rate with which the entire arrangement can be operated can be doubled, or, in the case of several modulators, increase to a multiple of the bit rate with which a single modulator 1 is operable.

Fig. 11 zeigt die Prinzipskizze einer sehr einfachen Anordnung, bei der der erfindungsgemäße Modulator 1 so angeordnet ist, daß er ein von z. B. einer Abfragestation ankommendes Strahlungsbündel 33 rechtwinklig umlenkt, so daß es auf eine mit lotrechter Achse angeordneten Retroreflektor (Triplespiegelreflektor) 49 auftrifft. Dieser besteht aus drei ebenen reflektierenden Flächen, die rechtwinklig zueinander nach Art einer Würfelecke angeordnet sind. Er hat die Eigenschaft, aus beliebiger Richtung einfallende Strahlung exakt in sich selbst zurückzureflektieren. Die zurückreflektierte Strahlung wird nacherneuter Reflexion am Modulator 1 als Ausgangstrahlungsbündel 51 in die ursprüngliche Richtung zurückreflektiert. Die Intensität dieses Ausgangsstrahlungsbündels kann durch Ansteuern des Modulators 1 in der zuvor beschriebenen Weise intensitätsmoduliert werden.Fig. 11 shows the schematic diagram of a very simple one Arrangement in which the modulator 1 according to the invention is arranged so that it is one of z. B. an interrogation station incoming radiation beam 33 deflects at right angles so that it is arranged on a perpendicular axis Retroreflector (triple mirror reflector) 49 strikes. This consists of three flat reflective surfaces that are at right angles to each other like a Cube corner are arranged. It has the property that radiation incident from any direction is exactly within itself reflect back yourself. The radiation reflected back is reflected again at the modulator 1 reflected back as output radiation beam 51 in the original direction. The intensity of this output beam can be intensity-modulated by controlling the modulator 1 in the manner described above will.

Fig. 12 zeigt einen Retroreflektor (Triplespiegelreflektor), dessen drei rechtwinklig zueinander stehenden Reflexionsfläche je aus einem erfindungsgemäß ausgebildeten optischen Modulator 1 bestehen. Die einfallende Strahlung 3, die durch Reflexion an jeweils zwei der drei Modulatoren 1 als Ausgangslichtbündel 51 in sich selbst zurückreflektiert wird, kann durch Ansteuern der drei Modulatoren 1 inensitätsmoduliert werden.Fig. 12 shows a retroreflector (triple mirror reflector), its three at right angles to each other reflective surfaces each from one designed according to the invention optical modulator 1 exist. The incident radiation 3, which by reflection at two of the three modulators 1 is reflected back into itself as an output light bundle 51, can be activated by controlling the three modulators 1 are intensity-modulated.

Bei der Ausführungsform z. B. nach F i g. 1 und 2 oder nach F i g. 6 kann der Modulator auch so betrieben werden, daß nicht alle Leiterbahnen mit dem gleichen Modulationssignal beaufschlagt, sondern selektiv angesteuert werden. Auf diese Weise kann die Modulation über den Querschnitt des Strahlungsbündels unterschiedlich verteilt werden. Hierdurch können besondere Effekte insbesondere bei der Nachrichtenübertragung, z. B. zur Anpassung an die Querschnitte von angeschlossenen Faserlichtleitern od. dgl., erzielt werden.In the embodiment, for. B. according to FIG. 1 and 2 or according to FIG. 6 the modulator can also be operated that not all conductor tracks are subjected to the same modulation signal, but rather selectively controlled will. In this way, the modulation can vary over the cross-section of the radiation beam be distributed. This allows special effects, especially when transmitting messages, e.g. B. to Adaptation to the cross-sections of connected fiber optics or the like. Can be achieved.

Es kann vorteilhaft sein, eine Kühlung des Modulators insbesondere bei Beleuchtung mit einer energiereichen Lichtquelle vorzusehen, um eine thermische Belastung der Membran 3 und die damit verbundenen ungewollten Verformungen möglichst gering zu halten. Zu diesem Zweck kann man z. B. bei den gezeigten Ausführungsformen ein Kühlgas durch die Zwischenräume bzw. Nuten an der Ober- und/oder Unterseite der Membran 3 leiten, in Verbindung mit bekannten Wärmetauschverfahren.
Wie bereits erwähnt, besteht die flexible Membran 3 vorzugsweise aus einem mit einer reflektierenden Metallschicht versehenen Kunststoffmaterial, welches mit dem elektrostatischen Feld in möglichst große Wechselwirkung treten, d. h. möglichst stark polarisierbar sein soll. Besonders bevorzugt sind Kunststoffmaterialien mit Elektreteigenschaften bzw. mit Vorpolarisation. Es ist eine große Auswahl von Folienmaterialien mit Elektreteigenschaften bekannt. Als Beispiele können Teflon. Mylar, Tefzel, TEF, PFA, FEP usw. genannt werden (zum Teil geschützte Handelsbezeichnungen), unter denen je nach dem Anwendungszweck, der verlangten Temperaturbeständigkeit und dgl. das geeignete Material ausgewählt werden kann. Die Kanalplatten 31, 35 können z. B. aus in dichtem Raster angeordneten rohr- oder hülsenförmigen Elementen mit absorbierenden Innenflächen oder auch aus einer z. B. im Spritzgußverfahren hergestellten Multikanalanordnung bestehen. Insbesondere eignet sich eine nach einem Photoätzverfahren mit kanalartigen Durchbrüchen in dichtem Raster versehene Glaskeramikplatte. Das Raster der Kanalplatte ist vorzugsweise auf das Rastermuster der auslenkbaren Flächenbereiche 3' der Membran abgestimmt. It can be advantageous to provide cooling of the modulator, in particular when illuminated with a high-energy light source, in order to keep a thermal load on the membrane 3 and the associated undesired deformations as low as possible. For this purpose you can z. B. in the embodiments shown, pass a cooling gas through the spaces or grooves on the top and / or bottom of the membrane 3, in conjunction with known heat exchange processes.
As already mentioned, the flexible membrane 3 preferably consists of a plastic material provided with a reflective metal layer, which interacts with the electrostatic field as much as possible, ie should be polarizable as strongly as possible. Plastic materials with electret properties or with pre-polarization are particularly preferred. A wide variety of sheet materials with electret properties are known. Examples can be Teflon. Mylar, Tefzel, TEF, PFA, FEP etc. are mentioned (partly protected trade names), from which the suitable material can be selected depending on the application, the required temperature resistance and the like. The channel plates 31, 35 can, for. B. from arranged in a close grid tubular or sleeve-shaped elements with absorbent inner surfaces or from a z. B. are made by injection molding multichannel arrangement. In particular, a glass ceramic plate provided with channel-like openings in a dense grid according to a photo-etching process is suitable. The grid of the channel plate is preferably matched to the grid pattern of the deflectable surface areas 3 'of the membrane.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims (26)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Elektrisch ansteuerbarer optischer Modulator zur Intensitätsmodulation eines Strahlungsbündels in Abhängigkeit von einem angelegten Modulationssignal, gekennzeichnet durch eine das Strahlungsbündel reflektierende Reflexionsfläche (3), die aus einer flexiblen Membran besteht, eine auf der Rückseite der Membran (3) angeordnete Stützplatte (9), die eine Vielzahl von Stützvorsprüngen (13, 19) aufweist, die die Membran an regelmäßig verteilten Flächenbereichen abstützen und dazwischen liegende Flächenbereiche unabgestützt lassen, und eine mit dem Modulationssignal beaufschlagbar Auslenkeinrichtung (15, 21, 25) zum Ausüben einer Auslenkkraft auf die nicht abgestützten Flächenbereiche der Membran (3) derart, daß diese in eine Konfiguration (3') auslenkbar sind, in der sie eine Streureflexion des Strahlungsbündels (5, 33) bewirken. 1. Electrically controllable optical modulator for intensity modulation of a radiation beam depending on an applied modulation signal, characterized by a das Radiation beam reflecting reflection surface (3), which consists of a flexible membrane, a the back of the membrane (3) arranged support plate (9), which has a plurality of support projections (13, 19), which support the membrane on regularly distributed surface areas and in between Leave lying surface areas unsupported, and one can be acted upon by the modulation signal Deflection device (15, 21, 25) for exerting a deflection force on the unsupported surface areas the membrane (3) such that they can be deflected into a configuration (3 ') in which they have a Cause scatter reflection of the radiation beam (5, 33). 2. Modulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (5) eine metallische reflektierende Schicht aufweist.2. Modulator according to claim 1, characterized in that the membrane (5) has a metallic reflective Has layer. 3. Modulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (5) aus einer Metallfolie besteht.3. Modulator according to claim 2, characterized in that that the membrane (5) consists of a metal foil. 4. Modulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran aus einem dielektrischen Material besteht und eine z. B. aufgedampfte Metallschicht aufweist.4. Modulator according to claim 2, characterized in that the membrane consists of a dielectric Material consists and a z. B. has vapor-deposited metal layer. 5. Modulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran aus einem im elektrostatischen Feld stark polarisierbaren Material besteht.5. Modulator according to claim 4, characterized in that the membrane consists of an electrostatic Field consists of highly polarizable material. 6. Modulator nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran aus einem Material mit Elektreteigenschaften bzw. mit Vorpolarisation besteht.6. Modulator according to claim 4 or 5, characterized in that the membrane is made of a material with electret properties or with pre-polarization. 7. Modulator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützplatte (9) aus einer Platte mit parallelen oder sich kreuzenden Nuten (11) besteht, zwischen denen Rippen (13) oder stiftartige Vorsprünge (19) als Stützvorsprünge verbleiben. 7. Modulator according to one of claims 1 to 6, characterized in that the support plate (9) consists of a plate with parallel or intersecting grooves (11), between which ribs (13) or Pin-like projections (19) remain as support projections. 8. Modulator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslenkvorrichtung aus einer Einrichtung zum Erzeugen eines mit der Membran in Wechselwirkung tretenden elektrostatischen Feldes besteht.8. Modulator according to one of claims 1 to 7, characterized in that the deflection device from a device for generating an electrostatic which interacts with the membrane Field. 9. Modulator nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den Nuten (11) der Stützplatte (9) Leiterbahnen (15, 21) oder auch punktförmige Leiteranordnungen angeordnet sind, die mit dem Modulationssignal beaufschlagbar sind.9. Modulator according to claim 7 and 8, characterized in that in the grooves (11) of the support plate (9) conductor tracks (15, 21) or point-like conductor arrangements are arranged, which with the Modulation signal can be applied. 10. Modulator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Membran (3) eine Maske (14) mit rasterförmig angeordneten lichtundurchlässigen Bereichen (16) zur Abdeckung der nicht oder unzureichend auslenkbaren Flächenbereiche der Membran (3) angeordnet ist.10. Modulator according to one of claims 1 to 9, characterized in that above the membrane (3) a mask (14) with opaque areas (16) arranged in a grid for covering the non-deflectable or insufficiently deflectable surface areas of the membrane (3) is arranged. 11. Modulator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Modulationssignal zwischen den Leiterbahnen (15, 21) und der metallischen Reflexionsschicht der Membran (3) angelegt wird.11. Modulator according to claim 10, characterized in that that the modulation signal between the conductor tracks (15, 21) and the metallic reflective layer the membrane (3) is applied. 12. Modulator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Membran (3) eine transparente Platte (23) mit einer hinreichend lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht (25) oder Anordnung von Leiterbahnen angeordnet ist und daß das Modulationssignal zwischen den Leiterbahnen (15, 21) der Stützplatte und den Leiterbahnen oder der leitfähigen Schicht (25) der transparenten Platte (23) angelegt wird.12. Modulator according to claim 10, characterized in that that above the membrane (3) a transparent plate (23) with a sufficiently translucent conductive layer (25) or arrangement of conductor tracks is arranged and that the Modulation signal between the conductor tracks (15, 21) of the support plate and the conductor tracks or the conductive layer (25) of the transparent plate (23) is applied. 13. Modulator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (156, 15e, I5d) eine stark profilierte Oberseite zur Erzeugung eines inhomogenen elektrostatischen Feldes aufweisen.13. Modulator according to claim 10, characterized in that the conductor tracks (156, 15e, I5d) have a strongly profiled upper side for generating an inhomogeneous electrostatic field. 14. Modulator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen der transparenten platte (23) rechtwinklig zu den Leiterbahnen (15) der Abstützplatte (9) verlaufen.14. Modulator according to claim 12, characterized in that the conductor tracks of the transparent plate (23) run at right angles to the conductor tracks (15) of the support plate (9). 15. Modulator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Leiterbahnen (15e, I5f) an der Rückseite der Abstützplatte (9) vorgesehen sind, von denen sich punktuell Leitervorsprünge (15c, 15d) durch die Abstützplatte (9) hindurch bis nahe an die Membran (3) erstrecken.15. Modulator according to claim 12, characterized in that conductor tracks (15e, I5f) are provided on the rear side of the support plate (9), from which conductor projections (15c, 15d) extend through the support plate (9) to close to the membrane (3) extend. 16. Modulator nach einem der Ansprüche 1 b's 15, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Flächen bereiche der Membran (3) selektiv bzw. mit unterschiedlichen Modulationssignalen ansteuerbar sind zur Erzeugung einer über den Querschnitt des Strahlungsbündels (5) unterschiedlichen Modulation.16. Modulator according to one of claims 1 to 15, characterized in that different areas are regions the membrane (3) can be controlled selectively or with different modulation signals for generating a different modulation over the cross section of the radiation beam (5). 17. Modulator nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen der Stützvorsprünge (13, 19) der Stützplatte (9) in der Größenordnung von wenigen Zehntel Millimetern liegen.17. Modulator according to one of claims 1 to 16, characterized in that the dimensions of the Support projections (13, 19) of the support plate (9) in the order of a few tenths of a millimeter lie. 18. Modulator nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (11) bzw. Stützvorsprünge (13, 19) der Abstützplatte (9) mittels der Photoätztechnik ausgebildet sind.18. Modulator according to one of claims 1 to 17, characterized in that the grooves (11) or Support projections (13, 19) of the support plate (9) are formed by means of the photo-etching technique. 19. Modulator nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtfläche der abgestützten Flächenbereiche der Membran weniger als 20%, vorzugsweise weniger als 10% der Gesamtfläche der Membran (3) beträgt.19. Modulator according to one of claims 1 to 18, characterized in that the total area of the supported surface areas of the membrane less than 20%, preferably less than 10% of the total area the membrane (3) is. 20. Modulator nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Membran (3) gebildete Reflexionsfläche in einem parallel gerichteten optischen Strahlengang (5,33) angeordnet ist.20. Modulator according to one of claims 1 to 19, characterized in that that of the membrane (3) formed reflection surface arranged in a parallel optical beam path (5, 33) is. 21. Modulator nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang hinter und gegebenenfalls auch vor dem Modulator (1) Blenden (47) und/oder Filter (31,35) zum Auffangen des von der ausgelenkten Membran (3) gestreut reflektierten Strahlungsanteils angeordnet sind.21. Modulator according to claim 20, characterized in that behind and optionally in the beam path also in front of the modulator (1) diaphragms (47) and / or filters (31,35) to collect from the deflected membrane (3) are arranged scattered reflected radiation component. 22. Modulator nach einem der Ansprüche 1 bis 21. dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (1) einem Retroreflektor(Triplespiegelreflektor)(49) vorgeschaltet oder mit einem solchen integriert ist. 22. Modulator according to one of claims 1 to 21, characterized in that the modulator (1) is connected upstream of or integrated with a retroreflector (triple mirror reflector) (49). 23. Modulator nach einem der Ansprüche 1 bis 22. dadurch gekennzeichnet, daß er als Retroreflektor (TriplespiegelreflektorX53) mit drei rechtwinklig zueinander angeordneten Reflektorflächen (1) mit je einer auslenkbaren Membran ausgebildet ist.23. Modulator according to one of claims 1 to 22, characterized in that it is used as a retroreflector (Triple mirror reflectorX53) with three reflector surfaces (1) arranged at right angles to each other, each with a deflectable membrane is formed. 24. Modulator nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang hintereinander zwei oder mehr Modulatoren (1, 1') angeordnet und mit Auslenksignalcn beaufschlagbar1 sind.24. Modulator according to one of claims 1 to 22, characterized in that two or more modulators (1, 1 ') are arranged one behind the other in the beam path and can be acted upon by deflection signals 1 . 25. Modulator nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch eine gleichseitige parallele Beaufschlagung der Modulatoren (1,1') mit den Auslenksignalcn.25. Modulator according to claim 24, characterized by an equilateral parallel application of the modulators (1,1 ') with the deflection signals. 26. Modulator nach Anspruch 24, dadurch ge-26. Modulator according to claim 24, characterized in that kennzeichnet, daß die Modulatoren (1, 1') unterschiedlich oder alternierend mit den Auslenksignalen beaufschlagt werden.indicates that the modulators (1, 1 ') differently or alternately with the deflection signals be applied. Die Erfindung betrifft einen elektrisch ansteuerbaren optischen Modulator zur Intensitätsmodulation eir>es Strahlungsbitndels in Abhängigkeit von einem angelegten Modulationssignal.The invention relates to an electrically controllable optical modulator for intensity modulation eir> es Radiation bits as a function of an applied modulation signal. Optische Modulatoren bestehen im einfachsten Fall aus einem mechanisch betriebenen, elektrisch ansteuerbaren optischen Verschluß. Die Trägheit solcher Verschlüsse beschränkt jedoch die Anwendungsmöglichkeiten erheblich und läßt viele Betriebsarten der Modulation, zum Beispiel PPM-Mode, Pulsfrequenzmodulation, Pulsdeltamodulation etc. insbesondere mit höheren Frequenzen oder Bit-Raten bzw. kürzere Zeiten nicht zu.In the simplest case, optical modulators consist of a mechanically operated, electrically controllable one optical shutter. The inertia of such closures, however, limits the application possibilities considerable and allows many modes of modulation, for example PPM mode, pulse frequency modulation, Pulse delta modulation etc., especially with higher frequencies or bit rates or shorter times, are not to. Ferner sind elektrooptische Modulatoren bekannt, bei denen durch Erzeugen bestimmter Volumeneffekte das Licht beim Durchtritt Schwächungen, Beugungen oder Polarisationsänderungen ausgesetzt ist. Hierzu gehören Bragg-Zellen, Mischkristalle, wie z. B. ADP und KDP, Ferrokeramika, z. B. PLZT, Flüssigkristallanordnungen und dergleichen. Mischkristalle wie ADP und KDP haben insbesondere den Nachteil der Beschränkung auf kleine Einfalls- oder Durchtrittswinkel, sowie hohe Absorption. Ferrokeramik wie PLZT sind kompliziert in der Ansteuerung, langsam und von geringem Wirkungsgrad. Flüssigkristallmodulatoren sind sehr langsam. Allen diesen Volumeneffekt-Modulatoren ist gemeinsam, daß aufgrund ihrer hohen Kapazität ein hoher Blindstrom schaltungstechnisch beherrscht werden muß. Die Modulationsrate ist begrenzt, und starke Temperaturabhängigkeit der Transmissionsrate begrenzt die Einsatzmöglichkeiten erheblich. Sie sind darüber hinaus teuer, schwierig normiert produzierbar, empfindlich und kompliziert in der Bearbeitung und haben einen erheblichen Lichtverlust bei Transmission. Bekannt sind auch elektroakustische Modulatoren mit Oberflächeneffekt oder Transmissionseffekt. Diese teilen weitgehend die Nachteile der vorgenannten Modulatoren, insbesondere hinsichtlich der Empfindlichkeit, der Transmissionsverluste sowie auch einer kleinen Apertur und untauglichen Öffr.ungsverhältnissen. Allen vorgenannten, in Transmission arbeitenden Modulatoren ist ferner der Nachteil gemeinsam, daß sie jeweils nur für einen kleinen Wellenbereich der optischen Strahlung einsetzbar sind und daß ferner die Herstellung relativ großflächiger Modulatoren entweder unmöglich oder außerordentlich teuer ist.Furthermore, electro-optical modulators are known in which certain volume effects are generated the light is exposed to weakening, diffraction or changes in polarization as it passes through. These include Bragg cells, mixed crystals, such as. B. ADP and KDP, ferroceramics, e.g. B. PLZT, liquid crystal arrays and the same. Mixed crystals such as ADP and KDP have the particular disadvantage of being limited to small angles of incidence or passage, as well as high absorption. Ferroceramics like PLZT are complicated in the control, slow and of low efficiency. Liquid crystal modulators are very slow. All these volume effect modulators have in common that, due to their high capacity, a high Reactive current must be mastered in terms of circuitry. The modulation rate is limited and it is strongly temperature dependent the transmission rate limits the application possibilities considerably. You are about it In addition, expensive, difficult to produce in a standardized way, sensitive and complicated to process and have a considerable loss of light in transmission. Electroacoustic modulators with a surface effect are also known or transmission effect. These largely share the disadvantages of the aforementioned modulators, in particular in terms of sensitivity, transmission losses and also a small aperture and unsuitable opening conditions. All of the aforementioned modulators working in transmission are also the disadvantage in common that they can only be used for a small wavelength range of optical radiation and that the manufacture of relatively large area modulators is either impossible or extraordinary is expensive. Durch die DE-OS 26 31 551 ist ein Spiegel mit veränderbarer Brennweite bekannt, dessen einzelnen Flächenelementen der Reflexionsflächc einzelne Elektroden zugeordnet sind, mit denen ihre Krümmung individuell zur Korrektur von Abbildungsfehlern gesteuert werden kann. Hierbei wird die Gesamtkrümmung des Spiegels durch die Elektroden auf elektrostatischem Weg gesteuert, so daß ein vom Spiegel reflektiertes Strahlungsbündel mit unterschiedlicher Brennweite fokussiert werden kann.From DE-OS 26 31 551 a mirror with variable focal length is known, the individual surface elements Individual electrodes are assigned to the reflection surface, with which their curvature is individual can be controlled for the correction of aberrations. The total curvature of the Mirror controlled by the electrodes in an electrostatic way, so that a reflected from the mirror Radiation bundles with different focal lengths can be focused. hem Modulationsgrad eingesetzt werden kann, großflächig herstellbar ist und im Prinzip fü·· beliebige Frequenzbereiche der zu modulierenden Strahlung eingesetzt bzw. angepaßt werden kann.hem modulation level can be used, can be produced over a large area and in principle for any frequency ranges the radiation to be modulated can be used or adapted. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen optischen Modulator, der gekennzeichnet ist durch eine das Strahlungsbündel reflektierende Reflexionsfläche, die aus einer flexiblen Membran besteht, eine auf der Rückseite der Membran angeordnete ίο Stützplatte, die eine Vielzahl von Stützvorsprüngen aufweist, die die Membran an regelmäßig verteilten Flächenbereichen abstützen und dazwischen liegende Flächenbereiche unabgestützt lassen, und eine mit dem Modulationssignal beaufschlagbare Auslenkeinrichtung zum Ausüben einer Auslenkkraft auf die nicht abgestützten Flächenbereiche der Membran derart, daß diese in eine Konfiguration auslenkbar sind, in der sie eine Streureflexion des Strahlungsbündels bewirken.According to the invention, this object is achieved by an optical modulator which is characterized through a reflective surface that reflects the radiation beam and consists of a flexible membrane, a support plate which is arranged on the back of the membrane and has a plurality of support projections, which support the membrane on regularly distributed surface areas and surface areas in between leave unsupported, and a deflection device that can be acted upon by the modulation signal for exerting a deflection force on the unsupported surface areas of the membrane in such a way that these can be deflected into a configuration in which they cause a scatter reflection of the radiation beam. Die Reflexionsfläche besteht vorzugsweise aus einer Membran, die auf eine mit parallelen oder sich kreuzenden Nuten versehene Abstützplatte gelegt ist, so daß sie von den zwischen den Nuten verbleibenden Rippen oder Stifen nur auf einem kleinen Teil ihrer Gesamtfläche abgestützt und in den übrigen Teilen auslenkbar ist. Man erhält auf diese Weise einen optischen Oberflächenmodulator, der frei ist von den mit den Transmissionseffekten der üblichen Modulatoren verbundenen Nachteilen. Der Modulationsgrad des erfindungsgemäßen Modulators wird bestimmt durch das Verhältnis der Gesamtfläche der abgestützten, nicht auslenkbaren Flächenbereiche zu den freien, auslenkbaren Flächenbereichen der Membran sowie durch die mittels der Auslenkung erzeugbare Amplitude der konkaven oder auch konvexen Auslenkung dieser Flächenbereiche. Die Auslenkung wird vorzugsweise bewirkt durch Erzeugen eines mit der Membran in Wechselwirkung tretenden elektrostatischen Feldes. Hierzu können auf der Abstützung unterhalb der auslenkbaren Flächenbereiche der Membran angeordnete Leiterbahnen oder Leiterpunkte vorgesehen sein, die mit dem Modulationssignal beaufschlagt werden. Ein Gegensignal kann an die reflektierende Metallschicht der Membran selbst oder an eine oberhalb der Membran angeordnete transparente Platte rr.it zusätzlichen Leiterbahnen angelegt werden. Zur Erzielung eines optimalen Auslenkeffektes werden die Leiterbahnen oder -punkte vorzugsweise so gestaltet, daß sie ein möglichst inhomogenes elektrostatisches Feld erzeugen. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Membran aus einem dielektrischen Material mit mögliehst hoher Polarisierbarkeit besteht. Ein besonders geeignetes Material ist eine Folie aus möglichst temperaturstabilem Kunststoffmaterial, insbesondere mit Elektreteigenschaften bzw. Vorpolarisation.The reflective surface preferably consists of a membrane that is on a parallel or intersecting membrane Grooved support plate is placed so that it is supported by the ribs remaining between the grooves or pin is supported only on a small part of its total area and deflectable in the remaining parts. In this way, an optical surface modulator is obtained which is free from the transmission effects the disadvantages associated with conventional modulators. The degree of modulation of the invention Modulator is determined by the ratio of the total area of the supported, non-deflectable surface areas to the free, deflectable surface areas of the membrane and through the means of the deflection Generable amplitude of the concave or convex deflection of these surface areas. The deflection is preferably brought about by generating an interaction with the membrane electrostatic field. For this purpose, on the support below the deflectable surface areas the membrane arranged conductor tracks or conductor points can be provided with the modulation signal be applied. A counter signal can be sent to the reflective metal layer of the membrane itself or applied to a transparent plate rr with additional conductor tracks arranged above the membrane will. In order to achieve an optimal deflection effect, the conductor tracks or points are preferably so designed so that they generate an electrostatic field that is as inhomogeneous as possible. It is also advantageous if the Membrane consists of a dielectric material with the highest possible polarizability. A particularly suitable one The material is a film made of plastic material that is as temperature-stable as possible, in particular with electret properties or pre-polarization. Die Abstände zwischen den abgestützten bzw. nicht abgestützten Flächenbereichen werden vorzugsweise möglichst klein gehalten, typischerweise im Bereich von 1 mm oder kleiner. Ebenso wird die Tiefe der Nuten oder Zellen unter den nicht abgestützten Flächenbereichen der Membran vorzugsweise gering gehalten, zum Beispiel kleiner als 0,5 mm. Abstützplatten mit von sich kreuzenden Nutenscharen gebildeten Abstützvorrichtungen in derartigen Dimensionen können zum Beispiel hergestellt werden durch Anwendung der bekannten Photo-Masken-Ätztechnik auf eine Platte aus Glaskera-The distances between the supported and unsupported surface areas are preferred kept as small as possible, typically in the range of 1 mm or smaller. Likewise is the depth of the grooves or cells under the unsupported surface areas of the membrane are preferably kept small, for Example smaller than 0.5 mm. Support plates with support devices formed by intersecting groups of grooves in such dimensions can be made, for example, using the known Photo mask etching technique on a plate made of glass ceramic Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen opti- _._ „The invention is based on the object of providing an optimal _._ " sehen Modulator mit Eignung für insbesondere digitale 65 mik, Kunststoff, Metall od. gsee modulator suitable for in particular digital 65 mic, plastic, metal od. g optische Datenmodulation zu schaffen, der die vorer- pressen eines derartigen Werkstoffs. Nach einem derar-to create optical data modulation that allows the pre-compression of such a material. After one such wahnten Nachteile nicht aufweist, bei hohen Modula- tigen Verfahren können auch die Leiterbahnen odermentioned disadvantages does not have, with high modulatory processes also the conductor tracks or tionsfrequenzen, geringer Leistungsaufnahme und ho- -punkte in den Nuten ausgebildet werdention frequencies, low power consumption and ho- points are formed in the grooves
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