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Interferenzlichtmodulator Die Erfindung betrifft 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 Schwingung einer Membran
bewegt wird Es ist bereits ein Interferenzlichtmodulator bekanntgeworden, bei dem
die halbdurchlässige Schicht aus einer lichtdurchlässigen Verspiegelung besteht,
die auf die Planfläche einer Platte aus Glas, Ouarz od. dgl. aufgebracht ist. In
einem solchen Interferenzlichtmodulator treten nun sehr starke Verluste auf, die
hauptsächlich durch Absorption des Lichtes in der halbdurchlässigen Metallschicht
bedingt sind. Das wirksame Licht wi.rd durch den zweimaligen Durchgang durch die
halbdurchlässige Metallschicht auf etwa 25% seines ursprünglichen Wertes verringert.
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Diese Verluste lassen sich auch nicht durch die Wahl eines bestimmten
Metalles für die halbdurchlässige Metallschicht beseitigen.
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Gemäß der Erfindung werden Interferenzlichtmodulatoren der eingangs
genannten Art erheblich dadurch verbessert, daß die halbdurchlässige Schicht durch
eine zwischen zwei Körpern aus Glas, Quarz od. dgl. eingeschlossene Luftschicht
gebildet wird, deren Dicke etwa einer halben Wellenlänge des henutzten Lichtes entspricht.
Hierdurch fallen die Absorptionsverluste überhaupt weg. während die Eigenschaften
der Reflexion und der Durchlässigkeit wie bei einer teildurchlässig verspiegelten
Schicht erhalten bleiben. Mit einem derartigen Interferenzlichtmodulator wird infolgedessen
gegenüber den bekannten Einrichtungen eine Helligkeitssteigerung bis zu dem Faktor
4 erreicht. Die Dicke der Luftschicht ist dabei abhängig von der Licht wellenlänge.
Näherungsweise gilt, daß für gleiche Reflexion und Durchlässigkeit die Luftschicht
eine Dicke aufweisen muß, die ungefähr der halben Lichtwellenlänge en4-spricht.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung
werden die Strahleneintritts- und -austrittsöffnungen der die halbdurchlässige Schicht
zwischen sich einschließenden Kirper als Kugel-, Kegel-, oder Zylinderflächen ausgebildet.
Weiterhin können sich in den beiden Glas-, Quarzod. dgl. Körpern gegenüber den Spiegeln
kugel-, kegel- oder zylinderförmige Aussparungen befinden. Dabei dient die eine
dieser Aussparungen dazu, die steuernde Schwingung des einen der beiden Spiegel
zu ermöglichen, während die zweite Aussparung im Interesse der Erhaltung der Symmetrie
vorgesehen wird. Es ist aber auch eine andere Ausführung möglich, bei der von den
beiden, die halbdurchlässige Schicht zwischen sich einschließenden Körpern aus Glas,
Quarz od. dgl. nur der dem mit der steuernden Schwingung gelioppelten Spiegel benachbarte
eine kugel-, kegel- oder zylinderförmige Aussparung aufweist und aus stärker brechendem
Material besteht als der andere dieser Körper, Eine Vereinfachung ergibt sich, wenn
eine ebene Polierte und gegebenenfalls metallisch belegte Begrenzungsfläche eines
der beiden Körper aus Glas, Quarz od. dgl. als feststehender Spiegel verwendet wird.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens
dargestellt.
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Es zeigt Fig. 1 schematisch den Aufbau des bekannten Interferenzlichtmodulators,
Fig. 2 einen Interferenzlichtmodulator mit einer Luftschicht als halbdurchlässiger
Schicht, und Fig. 3 und 4 weitere Ausführungsformen eines Interferenzlichtmodulators
nach Fig. 2.
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Auf der Glasplatte I in Fig. I ist eine halbdurchlässige Metallschicht
2 aufgebracht. Zu beiden seiten der Schicht 2 befinden sich die Spiegel 3 und 4,
von denen der Spiegel 3 fest angeordnet ist, während der Spiegel 4 mit der steuernden
Schwingung gekoppelt ist. Betragen die Absorptionsverluste in der Metallschicht
2 z. B. 500/0, Reflexion und Durchlässigkeit also je 25%, so bezeichnen die Zahlen
an den eingezeichneten Lichtstrahlen die Intensitäten in Bruchteilen von dem einfallenden
Licht unter Vernachlässigung der Reflexionsverluste an den unversill>erten Glas-Luft-Flächen
und der Absorptionsverluste an den Spiegeln 3 und 4. Dabei ist angenommen, daß sich
die Interferenzen in der gezeichneten Richtung des ausfallenden Lichtes so überlagern,
daß in der nicht gezeichneten Ausfallsrichtung Auslöschungstattfindet.
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In der Fig. 2 befindet sich zwischen den beiden Glasplatten 5 und
6 eine dünne Luftschicht 7. Der fest angeordnete Spiegel ist mit S und der mit der
steuernden Schwingung gekoppelte Spiegel mit g bezeichnet. Da das Licht auf die
Trennfläche zwischen Glasplatte 5 (oder auch einem anderen geeigneten optischen
Mittel; und dünner Luftschicht 7 unter einem Winkel einfallen muß, der mindestens
gleich dein Grenzwinkel der Totalreflexion ist, können keine planparallelen Glasplatten
5 und 6 verwendet werden, sondern die von der dünnen Luftschicht 7 ausgehenden Seiteuflächen
10 und ii der @ Glasplatten 5 und 6 müssen so ausgebildet werden, daß das Licht
unter den erforderlichen Winkeln auf die als halbdurchlässige Schicht wirkende Luftschicht
/ auftreffen kann. Beispielsweise können die Flächen 10 und ii als Kugelflächen
ausgebildet werden, auf denen die Mittelstrahlen des ausgenutzten Lichtbündels senkrecht
stehen. Die Apertur des Lichtbündels ist hierbei ringförmig angenommen.
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Um ein Schwingen des mit der steuernden Schwingung gekoppelten Spiegels
9 zu ermoglichen, befindet sich an dieser Stelle eine beispielsweise kugelförmige
Aussparung 12 in der Platte 6. Zur Erzielung optisch gleicher Lichtwege befindet
sich eine gleich große Aussparung I3 auch in der Platte 5 gegenüber dem festen Spiegel
S.
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Bei der Ausführung eines Interferenzlichtmodulators nach Fig. 2 treten
in der Luftschicht 7 keine Absorptionsverluste auf, die eingeschriebenen Zahlen
bezeichnen dabei wieder die Intensitäten in Bruchteilen von dem einfallenden Licht.
Es ist daraus ersichtsich, daß die einfallenden und die ausfallenden Lichtstrahlen
die gleiche Intensität aufweisen. Auch hier ist wieder angenommen, daß sich die
Interferenzen in der gezeichneten Richtung des ausfallenden Lichtes so überlagern,
daß
in der Licht gezeichneten Ausfallsrichtung Auslöschung stattfindet.
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In der Fig. 3 ist grundsätzlich der gleiche Aufbau gezeigt wie in
der Fig. 2. Es ist bier aher nur in der Platte 6 eine kugelförmige Aussparung 12
vorhanden, während die Oberfläche I4 der Platte 5 z. B. durch Polieren so ausgebildet
ist, daß die Lichtstrahlen an der Oberfläche 14 die Platte 5 nicht verlassen können.
Es ist dann an dieser Stelle kein feststehender Spiegel mehr erforderlich. Zur Erzielung
optisch gleicher Lichtwege kann dabei die Platte 6 aus einem stärker brechenden
Glas od. dgl. bestehen wie die Platte 5.
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Bei dem in der Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Interferenzlichtmodulators
sind die von der dünnen Luftschicht 7 ausgehenden Seitenflächen 10 und 11 der Glasplatten
5 und 6 kegelförmig ausgebildet.
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Auch die Aussparung I2 in der Platte 6 weist hierbei eine kegelförmige
Ausbildung auf. An die Stelle der polierten Oberfläche 14 kann auch ein feststehender
Spiegel 8 und demselben gegenüber eine weitere kegelförmige Aussparung 13 in der
Platte 5 treten.