DE710614C

DE710614C - Interference light relay

Info

Publication number: DE710614C
Application number: DES134303D
Authority: DE
Original assignee: Siemens APP und Maschinen GmbH
Current assignee: Siemens APP und Maschinen GmbH
Priority date: 1936-03-24
Filing date: 1936-03-24
Publication date: 1941-09-18

Description

Interferenzlichtrelais Es ist bereits ein Gerät zum Umwandeln einer Schwingung in Intensitätsschwankungen eines Lichtstrahlenbündels bekanntgeworden, bei dem das Lichtstrahlenbündel durch Interferenz aus kohärenten, an einer hal#bdurchläss,igen 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 und zwei zu beiden Seiten dieser Schicht im Sinne der Erzielung symmetrischer Wege der kohärenten Teilstrahlenbündel angeordnete Spiegel. Theoretisch läßt sich derAufbau eines solchen Gerätes zwar völlig symmetrisch gestalten. Praktisch liegen die Dinge aber insofern weitaus schwieriger, als die einzelnen Teile eines derartigen Interferenzlichtrelais 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 dem Arbeiten dieses Gerätes außerordentlich störend bemerkbar.Interference light relay There is already a device for converting a Oscillation in intensity fluctuations of a light beam became known, in which the bundle of light rays through interference from coherent, semi-transparent, igen Layer generated and with regard to its path difference from the one to be converted Vibration-dependent partial beams are formed. Serve in this device 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 of this layer in the sense of achieving symmetrical paths the coherent partial beams arranged mirrors. Theoretically, the structure can be Make such a device completely symmetrical. Things are practical but far more difficult than the individual parts of such an interference light relay yes must be held together mechanically. The main difficulties lie here in the case of the membrane that carries the mirror following the oscillations. The most diverse External influences, but above all temperature influences, arise when working this device is extremely disturbing.

Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Interferenzlichtrelais, bei dem ein bewegter und ein fester Spiegel symmetrisch zu einer halbdurchlässig verspiegelten Schicht angeordnet sind, zur Modulation von Lichtstrahlen im ,durchfallenden Strahlengang. Erfindungsgemäß sind die aus optisch durchlässigem und nicht hygroskopischem Material, wie z. B. Glimmer, Glas oder Quarz, bestehende Membran und ihre Antriebsorgane (Anker eines elektromagnetischen Umsetzers, Schwingspule eines dynamischen Systems, Membran eines Kondensatortelephons) zu einem gemeinsamen Schwingungsgebilde vereinigt.The invention also relates to an interference light relay in which a moving and a fixed mirror symmetrically to a semi-transparent mirrored one Layer are arranged for the modulation of light rays in the beam path passing through. According to the invention are those made of optically transparent and non-hygroscopic material, such as B. mica, glass or quartz, existing membrane and its drive elements (armature of an electromagnetic converter, voice coil of a dynamic system, membrane a capacitor telephone) combined into a common oscillation structure.

Weitere Einzelheiten der Erfindung enthält die Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele.Further details of the invention are contained in the description of the in Embodiments shown in the drawings.

Es zeigt Fig. i ein Interferenzlichtrelais, bei dem der Antrieb der Relaismembran durch einen elektromagnetischen Umsetzer erfolgt, Fig. a den Antrieb der Relaismembran durch ein dynamisches System, Fig. 3 den Antrieb der Relaismembran mittels eines Kondensatortelephons, Fig. 4. zwei Interferenzintensitätskurven, Fig. 5 schematisch den Einbau eines Interferenzlichtrelais in ein aus Linsen- und Spiegelsystemen bestehendes Lichtsprechgerät und Fig. 6 schematisch den Einbau eines Interferenzlichtrelais in ein nur aus Spiegelsystemen bestehendes Lichtsprechgerät.It shows Fig. I an interference light relay in which the drive of the Relay membrane takes place through an electromagnetic converter, Fig. A the drive the relay membrane by a dynamic system, Fig. 3 the drive of the relay membrane by means of a capacitor telephone, Fig. 4. two interference intensity curves, Fig. 5 schematically shows the installation of an interference light relay in a lens and mirror system existing light speaker and Fig. 6 schematically the installation of an interference light relay into a light speaker consisting only of mirror systems.

Das Interferenzlichtrelais besteht aus den beiden runden Quarzplatten P1 und P, sowie den beiden Quarzringen R, und R. und einer Membran 117. Die Membran H kann gegebenenfalls auch sternförmig mit zwei oder mehreren Speichen, streifenförmig o. dgl. ausgebildet sein. Die beiden Quarzplatten P, und P, sind gleich dick, während die Quarzringe R1 und R. in ihrer Dicke eine Kleinigkeit voneinander abweichen. Letztere sind dabei so angeordnet, daß sich der Ring R, zwischen den Platten P, und P, und der Ring R. zwischen der Platte P; und der Membran 117 befindet. Zusammengehalten werden diese Teile durch eine nicht gezeichnete Fassung, deren Ausdehnungskoeffizient zweckmäßig gleich demjenigen des Quarzes ist. Der mittlere Teil der äußeren Quarzplatte P, ist weiter auf der Außenfläche und der mittlere Teil der Membran M auf der Innenfläche voll verspiegelt, während die mittlere Quarzplatte P., auf der der Quarzplatte P, zugekehrten Seite halbdurchlässig verspiegelt ist. Die Verspiegelung der mittleren Teile der Platte P, und der Membran M kann dabei unmittelbar oder auch mittelbar erfolgen. Um überhaupt ein Arbeiten des Interferenzlichtrelais zu ermöglichen, muß eine gewisse Urisymmetrie des Aufbaues -in bezug auf die halbdurchlässig verspiegelte Fläche der mittleren Quarzplatte P2 vorhanden sein. Zur Herbeiführung dieser Urisymmetrie wird der Ring R. gegenüber dem Ringe R1 um einen Betrag dicker ausgebildet, -der kleiner ist als A/2, wobei A, die Wellenlänge des Lichtes bedeutet. Der Ruhepunkt der Membran 147 ist also auch immer etwas von der symmetrischen Lage entfernt. Für monochromatisches Licht ist dieser Ruhepunkt um 2/4, für polychromatisches Licht um weniger als A/q. von der symmetrischen Lage entfernt.The interference light relay consists of the two round quartz plates P1 and P, as well as the two quartz rings R, and R. and a membrane 117. The membrane H can optionally also be star-shaped with two or more spokes, be strip-shaped or the like. The two quartz plates P, and P, are equally thick, while the quartz rings R1 and R. are a little different from each other in terms of their thickness differ. The latter are arranged so that the ring R, between the Plates P, and P, and the ring R. between the plate P; and the membrane 117 is located. These parts are held together by a not drawn version, their The expansion coefficient is expediently equal to that of the quartz. The middle one Part of the outer quartz plate P, is further on the outer surface and the middle one Part of the membrane M is fully mirrored on the inner surface, while the middle quartz plate P., on which the quartz plate P, facing side is mirrored semi-permeable. The mirroring of the middle parts of the plate P and the membrane M can thereby take place directly or indirectly. To even work of the interference light relay To enable a certain primordial symmetry of the structure -in relation to the semi-permeable mirrored surface of the middle quartz plate P2 be present. To induce With this primordial symmetry, the ring R. becomes thicker by an amount compared to the ring R1 formed, -which is smaller than A / 2, where A means the wavelength of the light. The point of rest of the diaphragm 147 is therefore always something of the symmetrical position removed. For monochromatic light this rest point is around 2/4, for polychromatic light Light by less than A / q. removed from the symmetrical position.

Um mit dem bisher beschriebenen Gerät Sprache übertragen zu können, müssen die Lichtstrahlen im Takte der Sprachfrequenzen moduliert werden. Diese Modulation geschieht im vorliegenden Falle durch die Membran M, die in Schwingungen versetzt wird, wodurch Änderungen im Strahlengang des Gerätes hervorgerufen werden. Zu diesem Zwecke trägt die Membran 117 gemäß Fig. i einen Anker C, der von einem Elektroinagneten D, in dessen Erregerkreis F ein Mikrophon G und eine Stromquelle H liegen, im Takte der Sprachfrequenzen bewegt wird. Auf die Membran 14T ist ferner noch die spiegelnde Fläche I aufgebracht, an deren Stelle aber, wie weiter oben bereits ausgeführt, auch eine unmittelbare Verspiegelung der Membran treten kann.In order to be able to transmit speech with the device described so far, the light rays must be modulated in time with the speech frequencies. This modulation happens in the present case through the membrane M, which is set in vibration causing changes in the beam path of the device. To this Purposes, the membrane 117 according to FIG D, in whose excitation circuit F a microphone G and a power source H are located, in the cycle the voice frequencies are moved. On the membrane 14T is also the reflective one Area I applied, but in its place, as already explained above, an immediate mirroring of the membrane can also occur.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist als Antriebssystem eine Schwingspule K vorhanden, die iniTakte der Sprachschwingungen eine Bewegung der Membran 11T und der auf ihr befestigten spiegelnden Fläche 1 hervor-` ruft. Der zugehörige Magnetkern ist mit 1' j bezeichnet. In der Fig. 3 ist die :Membran _1l ,mit einem Kondensatorteleplion 0 gekoppelt, :dessen Kapazität sich im Rhythmus der ,-Schallwellen ändert.In the embodiment of FIG. 2, the drive system is a Voice coil K is present, which iniTakte the speech vibrations a movement of the Membrane 11T and the reflective surface 1 attached to it. Of the associated magnetic core is denoted by 1 'j. In Fig. 3 is the: membrane _1l , coupled with a capacitor teleplion 0, whose capacitance changes in rhythm the, sound waves changes.

Die Membran !1T besteht zweckmäßig aus optisch durchlässigem Material, welches nicht hygroskopisch ist. Da die Mitte der Membran 'nur kleine Schwingungen auszuführen hat, kann sie als Glimmer-, Glas- oder Quarzplättchen genügend geringer Dicke ausgeführt werden. Wird eine Stern- oder streifenförmig ausgebildete Membran benutzt, so kann zwecks Anpassung an den Frequenzbereich die Zahl und Dicke der Speichen bzw. Streifen entsprechend diesem Bereich verschieden gewählt werden. Die Membran kann natürlich auch in einem besonderen Träger gehaltert sein. Zweckmäßig besteht der Membranträger ebenfalls aus optisch durchlässigem Material. Desgleichen kann er Stern-oder streifenförmig ausgebildet sein. Bekanntlich sind Membranen gegenüber Er-wärmungserscheinungensehr empfindlich. Um nun ein ordnungsgemäßes Arbeiten auch unter den verschiedensten äußeren Bedingungen zu gewährleisten, ist es erforderlich, den Ausdehnungskoeffizienten der Membran und den der Fassung gleich groß zu wählen.The membrane! 1T is expediently made of optically transparent material, which is not hygroscopic. Because the middle of the membrane 'only small vibrations has to perform, it can be sufficiently smaller than mica, glass or quartz platelets Thick. Becomes a star-shaped or strip-shaped membrane is used, the number and thickness of the Spokes or strips can be selected differently according to this area. the The membrane can of course also be held in a special carrier. Appropriate the membrane support is also made of optically transparent material. Likewise it can be formed in the shape of a star or strip. As is well known, membranes are opposite Symptoms of warming very sensitive. To now work properly too To ensure under the most varied of external conditions, it is necessary to to choose the expansion coefficient of the membrane and that of the mount to be the same.

In der Fig. d. ist die Interferenzintensität als Funktion der 'Mernbranschwankung und der Lichtwellenlänge aufgetragen. Mit Rück-Sicht auf die Verminderung der N ichtlinearität ist eine richtige Wahl des Ruhelichtes, d. h. des Lichtes in der Ruhelage der Membran 117 im uribesprochenen Zustand für ein einwandfreies Arbeiten des Lichtsprechgerätes erforderlich. Besonders zweckmäßig ist es, die Ruhelage in der Mitte des geradlinigen Teiles der Charakteristik der Fig. q. zu wählen. Ist die Membranamplitude vorgegeben, so empfiehlt sich die Verwendung möglichst langwelligen Lichtes. Bei vorgegebener Lichtwellenlänge muß die Membranamplitude auf den geradlinigen Teil der Charakteristik der Fig. d. begrenzt werden. Wird jedoch möglichst große Empfindlichkeit gefordert, so ist es zweckmäßig, mit möglichst kurzwelligem Licht zu arbeiten. weil die Charakteristik für kurzwelliges Licht steiler ist als für langwelliges Licht (Fig. d.). Eine Cbersteuerung kann dabei durch einen Regler vermieden werden, da die Charakteristiken -durch eine der Wellenlänge proportionale Transformation auseinander hervorgehen.In Fig. D. is the interference intensity as a function of the Mernbran fluctuation and the light wavelength plotted. Looking back at the reduction in the N Non-linearity is a correct choice of the steady light, i. H. of light in the The rest position of the membrane 117 in the state discussed above for perfect work of the speakerphone required. It is particularly useful to keep the rest position in the center of the rectilinear part of the characteristic of Fig. q. to choose. is If the membrane amplitude is given, the use of the long wave as possible is recommended Light. For a given wavelength of light, the membrane amplitude must be linear Part of the characteristic of Fig. D. be limited. However, it will be as large as possible If sensitivity is required, it is advisable to use light as short as possible to work. because the characteristic for short-wave light is steeper than for long-wave light (Fig. d.). Override can be avoided by using a controller as the characteristics - by a transformation proportional to the wavelength come apart.

In der Fig. 5 ist L die Lichtquelle, A das Linsensystem, B das Interferenzlichtrelais, 4 ein Antriebssystem und Si, S#, das Spiegelsystem. Das Antriebssystem 0 wird hierbei zweckmäßig in dem lichttoten Raum zwischen der Membran .des Interferenzlichtrelais B und dem Spiegel S2 untergebracht. Wenn es für die Unterbringung :des Antriebssytsems notwendig -ist, kann der Spiegel S2 noch eine Mittenbohrung erhalten.In Fig. 5, L is the light source, A the lens system, B the interference light relay, 4 a drive system and Si, S #, the mirror system. The drive system 0 is here expedient in the light dead space between the membrane .des interference light relay B and the Mirror S2 housed. If it is necessary for placing: the propulsion system -is, the mirror S2 can still receive a center hole.

Bei der Ausführung eines Lichtsprechgerätes gemäß Fig. 6 sind nur Spiegelsysteme S1, S2, S3 vorhanden. Die Lichtquelle ist wieder mit L, :das Interferenzlichtrelais mit B und sein Antriebssystem mit O bezeichnet. Das Antriebssystem O ist hierbei zwischen der Membran des. Interferenzlichtrelais B und der LichtquelleL untergebracht. Da es hier jedoch stören könnte, ist es in vielen Fällen wünschenswert, das Relais umzudrehen. Das Antriebssystem 0 befindet sich dann zwischen ,der Membran des Relais B und dem Spiegel S3. Gegebenenfalls kann auch hier der Spiegel S3 eine Mittenbohrung erhalten, wenn dies für die Unterbringung des Antriebssystems erforderlich ist.In the execution of a light communication device according to FIG. 6 are only Mirror systems S1, S2, S3 available. The light source is again with L,: the interference light relay with B and its drive system with O. The drive system O is here Between the membrane of the interference light relay B and the light source L housed. However, since it could interfere here, it is desirable in many cases to switch the relay to turn around. The drive system 0 is then located between the membrane of the relay B and the mirror S3. If necessary, the mirror S3 can also have a center hole here received if this is necessary to accommodate the drive system.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Interference light relay, in which a moving and a fixed mirror arranged symmetrically to a semi-transparent mirrored layer are, for the modulation of light rays in the incident beam path, characterized in, that the optically transparent and non-hygroscopic material, such as. B. Mica, glass or quartz, existing membranes and their driving elements (anchor of a electromagnetic converter, voice coil of a dynamic system, diaphragm of a Condenser telephones) are combined to form a common oscillation structure.

2. Interference light relay according to claim i, characterized in that the membrane is formed in a star or strip shape is, the number and thickness of the spokes or strips in adaptation to the frequency range different is chosen:

3. interference light relay according to claim i and a,: thereby characterized in that a special, possibly star-shaped or strip-shaped and a carrier made of optically permeable material is provided for the membrane is.

4. interference light relay according to claim i to 3, characterized in that Mass, stiffness and friction of the membrane are such that a certain Frequency band with: a certain maximum amplitude is transmitted.

5. Interference light relay according to claim 4, characterized in that with different electrical excitations A regulator is built into the system to ensure that the desired amplitude is maintained allowed.

6. interference light relay according to one of the preceding claims, characterized characterized in that: the rest position of the membrane in the unspoken state in the Middle: the straight part of the characteristic (Fig. 4) is selected.

7. Interference light relay according to one of the preceding claims, characterized in that with a predetermined Membrane amplitude as long-wave light as possible is used. - interference light relay according to one of the preceding claims, characterized in that with a predetermined Light wavelength the membrane amplitude on the straight-line part of the characteristic (Fig. 4) is limited. G. Interference light relay according to one of the preceding claims, characterized in that to achieve the greatest possible sensitivity short-wave light is used.