DE701089C

DE701089C - Interference light modulator

Info

Publication number: DE701089C
Application number: DE1936S0123150
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Guenther Korff
Original assignee: Siemens APP und Maschinen GmbH
Current assignee: Siemens APP und Maschinen GmbH
Priority date: 1936-06-26
Filing date: 1936-06-26
Publication date: 1941-01-16

Description

Interferenzlichtmodulator Es ist bereits ein Gerät zum Umwandeln von mechanischen Schwingungen in Intensifätsschwankungen eines Lichtstrahlenbündels bekanntgeworden, bei dem das Lichtstrahlenbündel durch Interferenz aus kohärenten, an einer halbdurchlässigen Schicht erzeugten und hinsichtlich ihres Gangunterschiedes von der umzuwandelnden Schwingung abhängigen Teilstrahlenbündeln gebildet ist. Bei diesem Gerät dienen zur Aufteilung des eingangsseitig zugeleiteten Lichtstrahlenbündels in kohärente Teilstrahlenbündel und zu deren Wiedervereinigung eine halbdurchlässige Schicht undi zwei zu beiden Seiten dieser Schicht im Sinne der Erzielung symmetrischer Wege der kohärenten Teilstrahlenbündel angeordnete Spiegel. Theoretisch läßt sich der Aufbau eines solchen Gerätes zwar völlig symmetrisch gestalten. Praktisch liegen die Dinge aber insofern weitaus schwieriger, als die einzelnen Teile eines derartigen Interferenzlichtmodulators ja mechanisch zusammengehalten werden müssen. Die Hauptschwierigkeiten liegen hierbei bei der Membran, die den den Schwingungen folgenden Spiegel trägt. Die verschiedensten äußeren Einflüsse, vor allem aber Temperatureinflüsse, machen sich bei diesem Gerät insofern störend bemerkbar, als eine unerwünschte Durchbiegung dieser Membran stattfinden kann.Interference light modulator It is already a device for converting mechanical oscillations in intensity fluctuations of a light beam became known, in which the light beam by interference from coherent, generated on a semipermeable layer and with regard to their path difference from the vibration to be converted dependent partial beams is formed. at This device is used to split the light beam supplied on the input side into coherent partial beams and a semipermeable one to reunite them Layer and two on either side of this layer in the sense of achieving more symmetry Mirrors arranged in the path of the coherent partial beams. Theoretically it can be make the structure of such a device completely symmetrical. Practically lying but things are far more difficult in this respect than the individual parts of such a thing Interference light modulator must be held together mechanically. The main difficulties lie with the membrane that carries the mirror following the oscillations. The most diverse external influences, but above all temperature influences, do This device is noticeable in a disturbing way, as an undesired deflection this membrane can take place.

Bei diesem bekannten Gerät befinden sich in dem .die Membran tragenden Ring Bohrungen, die zum Ausgleich von plötzlichen Druckschwankungen dienen und außerdem Temperaturunterschiede zwischen dem von der Membran abgeschlossenen Raum und der Umgebung ausgleichen sollen. Diese Maßnahme ist im übrigen aus der Fernsprechtechnik her allgemein bekannt. - Diese Ursachen sind aber nicht die einzigen, die eine unerwünschte Durchbiegung der Membran hervorrufen können. Viel unangenehmer sind die Durchbiegungen der Membran, die während des Betriebes auftreten und auf verschiedene Ausdehnungskoeffizienten der beim Aufbau des Gerätes verwendeten Materialien zurückzuführen sind.In this known device are located in the .the membrane carrying Ring bores that are used to compensate for sudden pressure fluctuations and also Temperature differences between the space enclosed by the membrane and the To compensate for the environment. This measure is otherwise from telephony well known. - These causes are not the only ones that cause an undesirable one Can cause deflection of the membrane. The deflections are much more uncomfortable of the membrane that occur during operation and to different expansion coefficients the materials used to assemble the device.

Die Erfindung betrifft nun einen Interferenzlichtmodulator, bei dem zur Aufteilung des eingangsseitig zugeleiteten Lichtstrahlenbündels in kohärente Teilstrahlenbündel und zu deren Wiedervereinigung eine halbdurchlässige Schicht und zwei zu beiden Seiten dieser Schicht angeordnete Spiegel dienen, von denen der eine zur Modulation des Lichtstrahlenbündels durch die Schwingungen einer Membran bewegt wird. Hierbei wird erfindungsgemäß durch elektrische, auf das Antriebssystem der Membran wirkende Mittel die durch Temperatureinflüsse hervorgerufene Veränderung der Lage, die die Membran im Ruhezustand in bezug auf die optisch wirl#zsani#."n Teile des Gerätes einnimmt, kompensiert, so daß im Ruhezustand Gangunterschiede der Teilstrahlenbündel vermieden werden.The invention now relates to an interference light modulator in which for dividing the light beam supplied on the input side into coherent ones Partial bundles of rays and a semipermeable layer to reunite them and two on either side mirrors arranged in this layer serve, one of which is used to modulate the light beam through the vibrations a membrane is moved. Here is according to the invention by electrical, on the Driving system of the membrane acting means the caused by temperature influences Change in the position of the membrane at rest in relation to the optically wirl # zsani #. "N Parts of the device occupies, compensated, so that path differences in the idle state the partial beams are avoided.

In der beiliegenden Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen Fig. i einen Interferenzlichtmodulator mit dem Antriebssystein für die Membran und Fig. 2 bis 4 andere Ausführungsformen des Antriebssystems.In the accompanying drawing, the subject of the invention is for example shown. FIG. 1 shows an interference light modulator with the drive system for the membrane and FIGS. 2 to 4 other embodiments of the drive system.

Das Gerät besteht aus den beiden runden Quarzplatten i und 2, den beiden Quarzringen 3 und 4., einer -Membran 5 und einer Fassung iJ für diese Teile. Quarzplatten und Quarzringe sind praktisch gleich dick. Der Teil ; der Quarzplatte i und der Teil 8 der Membran 5 ist vollverspiegelt, während auf der Quarzplatte 2 eine halbdurchlässige Schicht 9 aufgebracht ist. Die Sende- und Empfangsoptik ist nicht mit dargestellt und beschrieben worden, weil sie für das Wesen vorliegendzr Erfindung unerheblich ist.The device consists of the two round quartz plates i and 2, the two quartz rings 3 and 4, a membrane 5 and a socket iJ for these parts. Quartz plates and quartz rings are practically the same thickness. The part ; the quartz plate i and the part 8 of the membrane 5 is fully reflective, while a semi-permeable layer 9 is applied to the quartz plate 2. The transmitting and receiving optics have not been shown and described because they are irrelevant to the essence of the present invention.

Um mit einem solchen Gerät beispielsweise Sprache übertragen zu können, müssen die Lichtstrahlen im Takte der Sprachfrequenzen moduliert werden. Diese -Modulation geschieht im vorliegenden Falle durch die Membran 5. die in Schwingungen versetzt wird, wodurch in ohne weiteres ersichtlicher `'eise Änderungen im Strahlengang des Gerätes Nervurgerufen werden. Zu diesem Zwecke ist es möglich, die lleinbran 5 des Interferenzlichtmodulators z. B. mit dem Anker io eines elektromagnetischen Umsetzers zu koppeln.In order to be able to transmit speech with such a device, for example, the light rays must be modulated in time with the speech frequencies. This modulation happens in the present case through the membrane 5. which is set in vibration becomes, whereby changes in the beam path of the Device nerve called. For this purpose it is possible to use the lleinbran 5 des Interference light modulator z. B. with the anchor io of an electromagnetic converter to pair.

Mit i i ist ein Mikrophon bezeichnet, in dessen Stromkreis eine Batterie 12 und ein veränderbarer Widerstand 13 liegen. Der Sprechstrom wird über einen Übertrager 14 einer Spule i.; zugeleitet, welche auf dem Anker 10 sitzt. Zwischen Übertrager 14 und und Spule i 5 befindet sich eine Spannungsquelle 16 und ein einstellbarer Widerstand 17. Spannungsquelle 16 und Widerstand 17 dienen dazu, der Membran 5 über den Anker io eine derartige V oreinstellung zu geben, daß Temperatureinflüsse auf die Lage des 1lembranruhepunktes kompensiert sind. Uin die Einstellung des Widerstandes 1; in dem Steuerstromkreis zu erleichtern, kann er entsprechend der Temperatur geeicht werden. Spannungsquelle it:b und Widerstand 17 sind mittels eines Kondensators 18 überbrückt,. um den Sprechstrom ungehindert hindurchzulassen.With ii a microphone is designated, in the circuit of which a battery 12 and a variable resistor 13 are located. The speech current is transmitted via a transformer 14 to a coil i .; which sits on the armature 10. Between the transformer 14 and coil i 5 there is a voltage source 16 and an adjustable resistor 17. The voltage source 16 and resistor 17 are used to give the membrane 5 via the armature io such a pre-setting that temperature influences on the position of the membrane rest point are compensated . Uin the setting of the resistance 1; To facilitate in the control circuit, it can be calibrated according to the temperature. Voltage source it: b and resistor 17 are bridged by means of a capacitor 18. to let the flow of speech through unhindered.

Antatt die Membran 5 des Interferenzlichtniodulators mit dem Anker io eines elektromagnetischen Umsetzers zu kuppeln, ist es auch möglich, die Membran 5 mit der Schwingspule eines dynamischen Systems oder mit der Membran eines Kondensatorteleplions zu koppeln. Schließlich können auch die Membran 5 und ihre Antriebsorgane zu einem gemeinsamen Schwingungsgebilde vereinigt werden. In allen diesen Fällen ist es ebenfalls möglich, auf die Membran 5 im Sinne der Erhaltung ihres Ruhepunktes einzuwirken.Instead of the membrane 5 of the interference light modulator with the anchor To couple an electromagnetic converter, it is also possible to use the membrane 5 with the voice coil of a dynamic system or with the membrane of a capacitor teleplion to pair. Finally, the membrane 5 and its drive elements can also become one common vibrational structures are combined. It is in all of these cases as well possible to act on the membrane 5 in the sense of maintaining its rest point.

Es kann auch erwünscht sein, die Vormagnetisierung des Übertragers 14 ganz oder teilweise aufzuheben. Hierzu kann in einfacher Weise die Spanntmgsquelle 16 mit herangezogen werden.It may also be desirable to pre-magnetize the transformer 14 repeal in whole or in part. The voltage source can be used for this in a simple manner 16 can also be used.

Da die Windungszahl der Spule 15 hauptsächlich mit Rücksicht auf den Sprechstrom bemessen werden muß, kann es zweckmäßig sein, auf dem Anker io zwei getrennte Spulen iq und 20 vorzusehen (Fig. 2). Die Spule i9 liegt dann unmittelbar oder über einen Übertrager im -Mikrophonstromkreis, während die Spule 20 in einem von der Spannungsquelle 16 gespeisten Hilfsstromkreis liegt. Damit die Spulen i9 und 2o nicht als Transformator wirken, ist noch eine Drosselspule 21 vorgesehen.Since the number of turns of the coil 15 mainly with regard to the Speech current has to be measured, it can be useful on the anchor io two provide separate coils iq and 20 (Fig. 2). The coil i9 is then immediately or via a transformer in the microphone circuit, while the coil 20 in a from the voltage source 16 fed auxiliary circuit is. So that the coils i9 and 2o do not act as a transformer, a choke coil 21 is also provided.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. i ist der Übertrager 14 sowohl durch den Mikrophonstrom als auch durch den Regulierstrom der Batterie 16 vorbelastet. Soll nun ein derartiger Interfrequenzlichtmodulator für Tonfrequenzübertragungen benutzt werden, so ist die doppelte Vorbelastung des Übertragers 14 ungünstig. Aus Raummangel ist es in manchen Fällen auch schwer möglich, die zusätzliche Wicklung 2o unterzubringen. Bei der Ausführung nach Fig. 3 wird dafür der Mikrophonspeisestroni aus der Batterie 12 über die Drossel 22 dem Mikrophon i i zugeführt, kann aber wegen der Sperrung durch den Kondensator 23 nicht über die Primärwicklung des Übertragers 14 fließen. In gleicher Weise ist durch den Kondensator 18 die Sekundärwicklung des Übertragers 14 für den Regulierstrom gesperrt, der von der Batterie 16 über die Drossel 21 der Spule 15 zugeführt wird.In the embodiment of FIG. I, the transmitter 14 is both preloaded by the microphone current as well as by the regulating current of the battery 16. Should now such an inter-frequency light modulator for audio frequency transmissions are used, the double preloading of the transformer 14 is unfavorable. the end If there is a lack of space, it is also difficult in some cases to add the additional winding 2o accommodate. In the embodiment according to FIG. 3, the microphone feeder is used for this from the battery 12 via the throttle 22 to the microphone i i, but can because of the blocking by the capacitor 23 not via the primary winding of the transformer 14 flow. In the same way, the secondary winding is through the capacitor 18 of the transformer 14 blocked for the regulating current from the battery 16 over the choke 21 of the coil 15 is supplied.

Für Mikrophonspeisestrom und Telephonregulierstrom sind hierbei immer noch die beiden Batterien 12 und 16 vorgesehen. Eine weitere Vereinfachung bringt die Ausführung nach Fig. 4 mit sich, bei der für beide Ströme i nur noch eine einzige Batterie 12 erforderlich ist. Eine besondere Beschreibung dieser Schaltung und ihrer Wirkungsweise dürfte sich auf Grund des vorher Gesagten erübrigen.For microphone supply current and telephone regulating current are always the two batteries 12 and 16 are still provided. Another simplification brings the embodiment according to FIG. 4 with only one for both currents i Battery 12 is required. A special description of this circuit and their mode of action should be superfluous on the basis of what has been said above.

Der Telephonstrom kann gemäß weiterer Erfindung auch selbsttätig geregelt werden, und zwär durch Ausbildung des Widerstandes 17 als temperaturabhängigen Widerstand, der so abgeglichen ist, daß er den Regulierstrom in Abhängigkeit von der Außentemperatur in dem oben beschriebenen Sinne beeinflußt. Bei Verwendung von temperaturabhängigen Widerständen ist es möglich, die Regelung nach Belieben sowohl im positiven wie im negativen Sinne wirken zu lassen. Es braucht hierzu nur ein Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten mit einem Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten hintereinandergeschaltet zu werden. Sind dabei beide Widerstände regelbar, und zwar so, daß der eine vergrößert wird, wenn gleichzeitig der andere verkleinert wird, so kann der Temperaturkoeffizient der Kombination beliebig positiv oder negativ eingestellt werden.According to a further invention, the telephone current can also be regulated automatically and by designing the resistor 17 as a temperature-dependent resistor, which is adjusted in such a way that it controls the regulating current as a function of the outside temperature influenced in the sense described above. When using temperature-dependent With resistances it is possible to regulate at will both in the positive as to let it work in a negative sense. All that is needed is a positive resistance Temperature coefficients with a resistor with a negative temperature coefficient to be connected in series. Both resistances are adjustable, namely so that one is enlarged when the other is reduced at the same time, so the temperature coefficient of the combination can be arbitrarily positive or negative can be set.

In manchen Fällen ist es auch erforderlich, den Nullpunkt der Regelkurve festzulegen. Dies kann .durch einen dritten Widerstand erfolgen, dessen Temperaturkoeffizient praktisch Null ist. Auf diese Weise können auch Verschiedenheiten in der Ausführung der Membran 5 unschädlich gemacht werden.In some cases it is also necessary to set the zero point of the control curve to be determined. This can be done through a third resistor, its temperature coefficient is practically zero. In this way there can also be differences in execution the membrane 5 can be rendered harmless.

Wenn in vorliegender Erfindung von einem symmetrischen Aufbau des Interferenzlichtmodulators und der Verwendung praktisch gleich dicker Bauelemente gesprochen wird, so muß doch dabei im Auge behalten werden, daß eine gewisse Unsymmetrie des Aufbaues in bezug auf die halbdurchlässige Schicht 9 vorhanden sein muß, um überhaupt ein Arbeiten des Interferenzlichtmodulators zu ermöglichen. Zur Herbeischaffung dieser Unsymmetrie wird der Ring q. gegenüber dem Ring 3 um einen Betrag dicker ausgebildet, der kleiner ist als 2/2, wobei A, die Wellenlänge des Lichtes bedeutet.If in the present invention of a symmetrical structure of the Interference light modulator and the use of components of practically the same thickness is spoken, it must be kept in mind that there is a certain asymmetry of the structure with respect to the semipermeable layer 9 must be present in order to to enable the interference light modulator to work at all. To get here this asymmetry becomes the ring q. compared to the ring 3 thicker by an amount formed, which is smaller than 2/2, where A, the wavelength of the light.

Es ist nun eine sehr schwierige technische Aufgabe, die Dicke eines Quarzringes mit so außerordentlicher Genauigkeit einzuhalten, daß die theoretisch erforderliche Umsymmetrie der Optik auch wicklich erreicht wird. Gemäß weiterer Erfindung kann diese Unsymmetrie der Optik auch durch eine Einwirkung auf das Antriebssystem der Membran herbeigeführt werden.It is now a very difficult technical task to determine the thickness of a Quartz ring with such extraordinary accuracy that the theoretical required asymmetry of the optics is also achieved winding. According to further Invention, this asymmetry of the optics can also be achieved by acting on the drive system the membrane are brought about.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Interference light modulator, in which to split of the light beam supplied on the input side into coherent partial beams and to reunite them, a semi-permeable layer and two to both Mirrors arranged on the sides of this layer are used, one of which is used for modulation of the Lichtstrah lenbündels is moved by the vibrations of a membrane, thereby characterized in that by electrical, acting on the drive system of the membrane Means the change in the situation caused by the effects of temperature, which the Occupies the membrane in the idle state in relation to the optically effective parts of the device, is compensated, so that path differences of the partial beams in the idle state be avoided.

2. Apparatus according to claim i, characterized by the use one in the control circuit or in a special auxiliary circuit, in Dependence on the temperature of the calibrated balancing resistor.

3. Device after Claim i, characterized by the use of one in the control circuit or in temperature-dependent compensation resistor located in a special auxiliary circuit. q ..

Device according to Claim 3, characterized in that - a resistor with a positive Temperature coefficients and a resistor with a negative temperature coefficient are connected in series.

5. Apparatus according to claim 3 and q., Characterized in that that another balancing resistor is used, its temperature coefficient is practically zero and is used to determine the zero point of the control curve.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that by Effect on the drive system caused an asymmetry of the rest position of the membrane is in such a way that the rest position of the membrane with respect to the plane of symmetry of the Interference light modulator deviates from this plane of symmetry by a value that is less than .1 / 2.