DE682469C - Piezoelektrische Lichtsteuervorrichtung - Google Patents

Piezoelektrische Lichtsteuervorrichtung

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Publication number
DE682469C
DE682469C DEI48903D DEI0048903D DE682469C DE 682469 C DE682469 C DE 682469C DE I48903 D DEI48903 D DE I48903D DE I0048903 D DEI0048903 D DE I0048903D DE 682469 C DE682469 C DE 682469C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
light
piezoelectric
piezo body
diaphragms
piezo
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Expired
Application number
DEI48903D
Other languages
English (en)
Inventor
Dr Friedrich Biedermann
Dr John Eggert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IG Farbenindustrie AG
Original Assignee
IG Farbenindustrie AG
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Publication date
Application filed by IG Farbenindustrie AG filed Critical IG Farbenindustrie AG
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Application granted granted Critical
Publication of DE682469C publication Critical patent/DE682469C/de
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/66Transforming electric information into light information

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Description

  • Piezoelektrische Lichtsteuervorrichtung Es wurde bereits 'vorgeschlagen, zur Lichtsteuerung piezoelektrisches Material zu verwenden. Hierbei wird entweder die Änderung der elektrischen Doppelbrechung, die bei der Deformation des Materials, beispielsweise bei Quarz, Turmalin, auftritt, benutzt, oder .es werden die ,auftretenden Deformationen unmittelbar auf die Bewegungen eines kleinen Spiegels nach Art eines Oszillographen üb@ertragen, :oder schließlich werden die Bewegungen ides piezoelektrischen Körpers auf irgendwelche Koptischen Mittel übertragen, die eine Verschiebung von Interfenenzstreifen bewirken. Die bisherigen Anordnungen zeigen aber gewisse Nachmeile. So sind beispielsweise im ersten Fall die Änderungen der Doppelbrechung .sehr gering und ,außerdem innerhalb des Materials verschieden groß.. Außerdem ist es notwendig, dabei polarisiertes Licht zu verwenden. Bei der unmittelbaren Übertragung der Deformation auf Spiegel .oder Prismen ist @es notwendig, zur Erzielung einer genügend großen Amplitude und einer gleichzeitig möglichst weitgehenden Trägheitsl:osigkeit die bewegten Massen sehr klein zu halten, wodurch die steuerbare Lichtmenge ebenfalls gering bleibt. Die Anwendung von Interferenzerscheixiungen, die immer eine präzise !optische Einstellung voraussetzen und daher mit :einem empfindlichen Mechanismus verbunden sind, bat sich ebenfalls in der Praxis nicht einführen können.
  • Es wurde nun gefunden, daß man piezoelektrische Körper zur Steuerung von Lichtstrahlen verschiedenster Wellenlängen als Lichtrelais verwenden kann, wenn man zwei Gitterblenden gleicher Gitterkonstante im Lichtweg :derart anordnet und ihren Abstand voneinander piezoelektrisch derart veränderlich. macht, :daß -die eine Blende den Weg der von der anderen Blende :durchgelass-enen oder reflektierten Lichtstrahlen entsprechend der an :dem Piezokörp,er angelegten Spannung mehr oder weniger freigibt oder sperrt, so daß die Gesamtlichtmenge der durchgelassenen .oder reflektierten Strahlung verändert wird. Als Blenden hierfür sind besonders Strichgitter geeignet, die entweder getrennt vom Piezokörper oder auf dessen Oberfläche angeordnet sind. Die Herstellung von Strichgittern unmittelbar auf :der Oberfläche des Piezokörpers ist besonders einfach, indem man die Oberfläche mit deinem Metallüberzug versieht und in diesen ein Strichgittersystem einritzt. Bei Anordnung :der Blenden auf der Oberfläche des Piezokörpers können :diese gleichzeitig als Elektroden :des Piezokörpers: verwendet werden. An Hand der beiliegenden Abbildungen soll die vorliegende Erfindung noch näher erörtert werden.
  • Abb. i zeigt ein Stück eines piezoelektr.-schen Materials, beispielsweise eines Quarzkristalles, im Schnitt. Die obere Fläche a trägt die eine Elektrode, die untere Fläche b die andere Elektrode, wie .dies bereits aus früheren Anordnungen bekannt ist. Die Elektroden können aus aufliegenden oder aufgeklebten Folien besteben: Zweckmäßig wird jedoch die- Metalloberfläche durch Versilbern öder Vergolden erzeugt. Während bei den bisherigen Anordnungen gewöhnlich die Elektroden ring- oder plattenförnüg ausgebildet waren, bestehen diese gemäß der vorliegenden Erfindung aus einem Strichgittersystem. Die einzelnen geradlinigen Streifen der Gitterblende werden an irgendeiner Stelle, zweckmäßig am Rand, elektrisch durchverbanden.
  • In :Abb. 2 ist der Vorgang der Lichtsteuerung schematisch dargestellt. Ein Piezokörper mit auf beiden Seiten angebrachten Strich= gittersystemen finit den Oberflächena und b ist im Schnitt gezeichnet. Im Zustand der Spannungslosigkeit soll das Material die Dicked haben, wobei die untere Elektrode sich in Stellung I befindet. Stellen die Streifen des Gitters eine versilberte, gut reflektierende Oberfläche dar, .so wird Licht, das beispielsweise unter einem Winkel von ¢5° in das Material -eintritt, in dem dargestellten Fall nach Refi..exiön an der unteren Elektrode b zwischen den Streifen der oberen Elektrode hindurch wieder nach außen gelangen. Die oberen e Elektrodenstreifen a sollen eine nach außen nicht ;reflektierende Oberfläche besitzen. Beim Anlegen irgendeiner Spannung ;soll das Material beispielsweise ium den Betrag tideformiert werden, so daß die untere Fläche b in die Lage II kommt. In dieser Stellung wird das .einfallende Licht zur Hälfte unmittelbar, zur Hälfte nach nochmaliger Reflexion an d:er oberen Elektrode a zwischen den unteren Elektrodenstreifen aus dem Piezokörper austreten. In dem Gebiet oberhalb des Piezokörpers bewirkt also die angelegte Spannung eine Lichtsteuerung von hell ;auf . dunkel; im Gebiet unterhalb des Piezokörpers Beine Lichtsteuerung von dunkel auf hell: Es leuchtet ein, _ daß je nach Lage der Blenden auch- jede andere Art von Steuerung erzielt werden kann. Insbesondere wird die Anordnung oft bevorzugt werden, bei welcher im Ruhezustand (spannungslosen Zustand) das durch die eine Elektrode hindurchtretende Lichtbündel durch das andere Elektrodensystem gerade zur Hälfte abgedeckt bzw. freigegeben wird, so daß nach Anlegen von Wechselspannung dieses Licht im Rhythmus der Spa=u;;ng stärker 'und: schwächer wird-(Telephoniemodulation).
  • In Abb.3a und 3b ist die -gleiche Lichtsteuerung mit Hilfe nur einer Elektrode des piezoelektrischen Materials in Verbindung mit einer in einem bestimmten Abstand ange-.ordneten Gitterblende dargestellt. Bei der Anordnung nach. Abb.3a ist die Oberfläche des Piezokörpers verspiegelt, so daß die Lichtstrahlen vor und mach dem Auftreffen auf den Piezoktirperdurch ein !und dasselbe Gitter gesteuert werden. Aus verschiedenen Gründen, beispielsweise zur Fernhaltung der Hochspannung; kann es ferner zweckmäßig sein, den Piezokörper nur zur Erzeugung der Amplituden zu verwenden, während die Lichtsteuerung durch einen anderen mit dem piezoelektrischen Material mechanisch verbundenen Körper bewirkt wird, beispielsweise durch aufgekittete Glasplatten ,oder ,ähnliches.
  • Bekanntlich schwingen die piezoelektrischen Körper, vor allem die Kristalle, nicht gleichförmig über die ganze Fläche, vielmehr bil--den sich meist bestimmte Knotenlinien aus. Es ist,daher zweckmäßig, die Elektrodenstreifen in Form und Breite diesen Knoten- und Schwingungslinien entsprechend auszuführen.
  • Die Beziehung zwischen der Deformation d und der Verschiebung s des Lichtstrahles geht aus der Abb. q. hervor. Die Verschiebung ist um so größer, je größer die Deformation und je größer der Einfallswinkel des Lichtes ist. Aus Abb, q. ergibt sich, daß tg a = s = 2 tg a # b ist. Für kleine Deformationen maß .ein besonders feines Gittersystem gA-wählt werden. Zweckmäßig wird die Elektrode durch Versilbern oder Vergolden ;auf der polierten Oberfläche hergestellt und das Gittersystem nachträglich eingeritzt. Hierdurch wird ein praktisch massefreies Lichtsteuersystemerhalten.
  • Bäs Betreiben des Lichtrelais kann einmal durch Anlegen der Steuerspannung an die Elektroden erfolgen. Eine andere Möglichkeit ist, das Lichtrelais in einer Hilfsfrequenz vorzugsweise in einer Eigenfrequenz zu betreiben und diese mit ,der Steuerfrequenz zu modulieren. Dabei kann es notwendig j werden, den piezoelektrischen Körper ineinem die Schwingungen dämpfenden Medium, beispielsweise öl, schwingen zu lassen .oder ihm einen Widerstand geeigneter Größe parallel zu schälten.
  • Infolge seiner Masselosigkeit ist das piezoelektrische Lichtrelais bis zu den höchsten Frequenzen verwendbar. Es eignet sich gleichermaßen für Tonfrequenzen (Lichttelephonie, Tonfilm) wie für höhere Frequenzen i (Bildtelegraphie, Fernsehen), für die verschiedensten Signalzwecke, zum Einführen von Trägerfrequenzen, für Kurzzeitmessungen usw. Ein besonderer Vorzug des vorliegenden Lichtrelais liegt darin, daß durch .die Anwendung großer Flächen und durch geringe Absorptionsverluste die Steuerung großer Lichtmengen ermöglicht wird.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Piezoelektrische Lichtsteuervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gitterblenden gleicher Gitterkonstante im Lichtweg derart .angeordnet sind und ihr Abstand voneinander piezoelektrisch derart veränderlich ist, daß die eine Blende den Weg der von der anderen Blende durchgelassenen oder reflektierten Lichtstrahlen entsprechend der an dem Piezokörper angelegten Spannung mehr ,oder weniger freigibt !oder sperrt, so daß die Gesamtlichtmenge der durchgelassenen öder reflektierten Strahlung verändert wird.
  2. 2. Piezoelektrisches Lichtrelais nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Blenden unmittelbar auf dem Piezokörper ,angeordnet sind und wenigstens eine von ihnen die Elektrode des Piezokörpers bildet.
  3. 3. Piezoelektrisches Lichtrelais nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blenden durch metallisierte Teile der Oberfläche des Piezokörp,ers gebildet werden. q..
  4. Piezoelektrisches Lichtrelais nach Angpruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß außer den mit dem Piezokörper verbundenen Blenden noch weitere von ihm unabhängige Blenden im Lichtweg angeordnet sind.
  5. 5. Piezoel ektrisches Lichtrelais nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtrelais in einem dämpfenden Medium angeordnet ist oder daß zur Dämpfung ein Widerstand geeigneter Größe parallel geschaltet ist.
DEI48903D 1934-02-01 1934-02-01 Piezoelektrische Lichtsteuervorrichtung Expired DE682469C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1191043B (de) * 1962-06-09 1965-04-15 Ibm Deutschland Verfahren zur Lichtmodulation bei gleichzeitiger Vermeidung der Frequenzabhaengigkeit von elektro-optischen Elementen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1191043B (de) * 1962-06-09 1965-04-15 Ibm Deutschland Verfahren zur Lichtmodulation bei gleichzeitiger Vermeidung der Frequenzabhaengigkeit von elektro-optischen Elementen

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