DE3230159C1 - Piezoelektrisch erregbarer Würfelecken-Retroreflektor - Google Patents

Description

• Wie aus den F i g. la und lb zu sehen ist, wirken bei an die Piezoelemente angelegter Spannung die Spiegelflächenelemente der Gruppe 2.1 und 2.2 ähnlich einem Phasengitter, d. h. die Intensitätsmodulation in Richtung des einfallenden Lichtes kann auch als Winkelmodulation des austretenden Lichtes aufgefaßt werden. Je größer also der Abstand dlder beiden Gruppen von Spiegelflächenelementen 2.1 und 2.2 ist, um so stärker weicht der Winkel des austretenden Lichtes von dem Winkel des einfallenden Winkels ab. Zur Detektion des von einer Station mittels eines Lasers ausgesendeten und von dem Retroreflektor reflektierten und modulierten Lichtes kann daher eine Anordnung mit zwei parallel angeordneten (z. 13. im Abstand des halben Licht- kegeldurchmessers) und auf den Retroreflektor gerichteten Fotodetektoren günstig sein, wenn das verwendete Laserlicht nicht streng parallel, sondern leicht divergent ist, so daß durch arithmetische Verknüpfung, z. B.
• Subtraktion beider Detektorsignale leicht die Winkelabweichung des reflektierten Lichtes von der Richtung des einfallenden Lichtes bestimmt werden und damit die Demodulation des Lichtsignals durchgeführt werden kann.
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Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Piezoelektrisch erregbarer Würfelcken-Retroreflektor zur Phasenmodulation einfallender Strahlunggekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) der Würfelecken-Retroreflektor ist ein Tripelspiegel, b) mindestens eine der Spiegeiflächen (2) weist mindestens eine Gruppe von Spiegelflächenele menten (2.1) auf, welche mittels rückseitig angebrachter einzelner Piezoelemente senkrecht zur Spiegelflächenebene bewegbar sind.
2. 2. Retroreflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelflächenelemente (2.1) bei mindestens einer Position der Piezoelemente komplar zur gehörigen Spiegelfläche (2) des Tripelspiegels sind,
3. 3. Retroreflektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelflächenelemente (2.1) einer Gruppe gegenüber der zugehörigen Spiegelfläche (2) um den Betrag 2/28 senkrecht aus der Spiegelebene heraus verstellbar sind, wobei X die Wellenlänge der reflektierten Strahlung ist.
4. 4. Retroreflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelflächenelemente (2,1) schachbrettartig (F i g. 2b), streifenweise (F i g 2c) oder als kreisrunde Scheiben (F i g. 2a) auf der Spiegelfläche (2) angeodnet sind.

   Die Erfindung betrifft einen piezoelektrisch erregbaren Würfelecken-Retroreflektor zur Phasenmodulation einfallender Strahlung.

   Retroreflektoren dieser Art werden beispielsweise für die Übertragung von Daten benötigt, bei der senderseitig nur ein begrenzter Energievorrat zur Verfügung steht, der eine Abstrahlung von Signalen mit hoher Leistung nicht mehr ermöglicht. Dies ist beispielsweise bei Satelliten oder militärischen Flugkörpern der Fall, welche einen moditlierbaren Retroreflektor mitführen, der die von einer Station ausgesandte Lichtstrahlung empfängt, mit den zu übertragenden Daten moduliert und zur Station zurückreflektiert.

   Ein modulierharer Retroreflektor ist beispielsweise aus der US-PS 42 16440 bekannt, welcher aus einem piezoelektrischen Material besteht, auf dem ein Elektrodenmuster zur Erzeugung von Oberflächenwellen aufgebracht ist, Bei derartigen Retroreflektoren muß das piezoelektrische Material für die Wellenlänge des zu modulierenden Lichts transparent sein. Dadurch wird die Anzahl der verwendbaren Piezomaterialien stark eingeschränkt und die Konstruktion von modulierbaren breitbandigen Retroreflektoren, z. B. für einen Spektralbereich von 0,3 bis 20 llm nicht mehr möglich.

   Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen modulierbaren Retroreflektor zu schaffen, der in einem großen Spektralbereich mit hohen Modulationsfrequenzen arbeitet.

   Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

   Da bei dem erfindungsgemäßen Retroreflektor die Modulation des Lichts durch Reflexion an den piezo- elektrisch bewegten Spiegelflächenelementen und nicht in Transmission wie bei der aus obiger US-PS 42 16440 bekannten Ausführung erfolgt, ist der Retroreflektor grundsätzlich für einen sehr viel breiteren Spektralbereich geeignet. Da weiterhin die eigentliche Modulatorfläche aus einer Vielzahl von mechanisch entkoppelten, piezoelektrisch betätigten Spiegelflächenelementen besteht, wird sowohl eine hohe Modulationsfrequenz als auch eine große Modulationshöhe erreicht, was auf Grund von starken inneren Kräften bei einem einstückigen Retroreflektor aus Piezomaterial nicht möglich ist.

   Die Erfindung wird im folgenden an Hand einiger, teilweise schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen Fig. la, lb einen Schnitt durch einen Tripelspiegel mit einer Gruppe von piezoelektrisch betätigten Spiegelflächenelementen, F i g. 2a, 2b, 2c verschiedene Anordnungen von Spiegelflächenelementen auf einer Spiegelfläche.

   Bei dem in den F i gt la und 1 h dargestellten Tripelspiegel, von dem nur zwei Seiten zu sehen sind, besteht die nicht dargestellte Seite sowie die Seite I aus einer festen durchgehenden Spiegelfläche. Die rechtwinklig dazu angeordnete Seite 2 besteht aus einem Muster von Spiegelflächenelementen 2.1 und 2.2, von denen die Spiegelflächenelemente 2.1 auf an sich bekannten und nicht näher dargestellten Piezoelementen angeordnet sind, welche mit einem elektrischen Modulator 3 verbunden sind. Die Gesamtflächen der jeweils zu einer der Gruppen 2.1 oder 2.2 gehörenden Spiegelflächenelemente sollten etwa gleich groß sein. Ohne eine an die Piezoelemente angelegte Spannung sind sämtliche Spiegelflächenelemente ll und 2.2 komplanar, so daß die einfallenden Lichtstrahlen St bis S4 unverändert reflektiert werden und als Lichtstrahlen 9' bis Si' wieder austreten.

   Bei Anlegen einer elektrischen Spannung an die piezoelektrisch angetriebenen Spiegelflächenelemente 2,1 verschieben diese sich senkrecht zur Ebene der Spiegeiflächenelemente 2.2 um einen Betrag Al, wobei dieser Abstand durch die angelegte Spannung eingestellt werden kann. Während bei der in F i g. 1 a dargestellten Situation im Falle senkrecht auf die Schnittgerade zweier Spiegel 1 und 2 einfallender, kohärenter Strahlung zwischen den Strahlen Si' s4' keine Phasenverschiebung auftritt, kommt es nun bei der in Fig. lb dargestellten Situation zwischen den Strahlen S' und 53' gegenüber den Strahlen S2' und S4' ZU einer Phasenverschiebung der Größe /11112, bei dem gezeigten Einfallswinkel = = 45".

   Bei kohärenter Strahlung und gleich großen Gesamtflächen der Gruppen 2.1 und 2.2 kann mit dieser Anordnung die Intensität des austretenden Lichtes in Richtung des einfallenden Lichtes mit max. 100% moduliert werden, wenn sich der Abstand 1 der beiden Spiegelebenen zwischen Null und /zip8 verändern läßt. Die Modulation ist das Ergebnis der Interferenz aller austretenden Lichtstrahlen.

   Die F i g. 2a, 2b und 2c zeigen verschiedene Muster, mit denen die piezoelektrisch bewegten Spiegelflächenelemente innerhalb der Spiegelfläche 2 angeordnet sind.

   Die jeweils piezoelektrisch angetriebenen Spiegelflächenelemente sind mit 2.1 bezeichnet, die feststehenden Spiegelteile mit 2.2.