DE2837068A1

DE2837068A1 - Acousto=optical modulator - for speech signals with gradient lens and mirror membrane e.g. of teflon (RTM)

Info

Publication number: DE2837068A1
Application number: DE19782837068
Authority: DE
Inventors: Ingrid Dipl Phys Fromm; Gerhard Dr Ing Winzer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-08-24
Filing date: 1978-08-24
Publication date: 1980-02-28

Abstract

An acousto-optical modulator for the modulation of the light intensity in telephone systems where many speech signals are transmitted by a time or frequency multiplex technique includes a gradient lens with a lens length equal to one-quarter of the pitch length. A reflecting surface of a mirror membrane lies opposite one of the front faces of the gradient lens and is angularly deflected by sonic action. The output conditions of the light input are varied in time to produce a light intensity modulation. This converts acoustical signals directly into optical signals without any electrical intermediary, ready for transmission by optical fibre light guides. The membrane is pref. made of 'Kaption', 'Teflon' or 'Hostaphan' (RTM).

Description

Akusto-optischer Modulator zur Modulation der Licht-Acousto-optical modulator for modulating the light

intensität Die Erfindung betrifft einen akusto-optischen Modulator zur Modulation der Lichtintensität.intensity The invention relates to an acousto-optic modulator for modulating the light intensity.

Die Entwicklung niedrigdämpfender Lichtleitfasern ermöglicht es, Nachrichten optisch zu übertragen. Die Eigenschaften der verwendeten Lichtwellenleiter machen diese besonders geeignet zur Verwendung in höheren Netzebenen von Fernsprechsystemen, in denen gleichzeitig eine grössere Anzahl von Sprachsignalen in Zeitmultiplex-oder Frequenzmultiplextechnik übertragen werden. Werden die Ubertragungsleitungen in höheren Netzebenen aus Lichtwellenleitern aufgebaut, so gewinnt aber auch schon aus Gründen der Anwendung einer einheitlichen Übertragungstechnik die Verwendung von Lichtwellenleitern in den unteren Netzebenen bis zu den einzelnen Teilnehmerstationen an Interesse.The development of low-attenuation optical fibers makes it possible to send messages to be transmitted optically. Make the properties of the fiber optic cables used these are particularly suitable for use in higher network levels of telephone systems, in which a larger number of voice signals in time-division multiplex or Frequency division multiplex technology are transmitted. If the transmission lines are in higher network levels made up of fiber optic cables, but that also wins for reasons of the application of a uniform transmission technology, the use from fiber optic cables in the lower network levels to the individual subscriber stations in interest.

Es ist demnach erstrebenswert, Nachrichtenendgeräte, insbesondere Fernsprechstationen, zu realisieren, bei denen alle Funktionen ausschließlich auf optischem Wege, also unter Ausschluß elektrischer Vorgänge auszuführen sind.It is therefore desirable to use communication terminals, in particular Telephone stations, to be realized in which all functions are exclusively based on optical path, i.e. to the exclusion of electrical processes.

Ein wesentliches Problem besteht dabei darin, akustische Signale in optische Signale umzusetzen, so daß vom betreffenden Fernsprechteilnehmer erzeugte Schallschwingungen zur Modulation des von einer zentralen Speisestelle, vorzugsweise einer Vermittlungsstelle, zur Teilnehmerstation übertragenenlichtes benutzt werden können.A major problem here is to hear acoustic signals in to convert optical signals so that generated by the telephone subscriber concerned Sound vibrations to modulate the from a central feed point, preferably a switching center, light transmitted to the subscriber station can be used can.

Der vorliegenden Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, einen akusto-optischen Modulator anzugeben, der die direkte Umsetzung eines akustischen Signals in ein optisches Signal gestattet.The present invention is therefore based on the object acousto-optic modulator to indicate the direct implementation of an acoustic Signal into an optical signal.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, daß mit Hilfe einer Gradientenlinse mit einer Linsenlänge, die ein Viertel der sog. Pitchlänge beträgt, und einer reflektierenden Fläche, die einer der Stirnfläche der Gradientenlinse gegenüberliegt und durch Schalleinwirkung eine Winkelauslenkung erfährt, die Auskoppelbedingungen eingekoppelten Speiselichtes zeitlich variiert werden und damit eine Modulation der Lichtintensität ermöglicht ist.The invention is based on the idea that with the help of a gradient lens with a lens length that is a quarter of the so-called pitch length and a reflective one Area which lies opposite one of the end faces of the gradient lens and which is caused by the effect of sound experiences an angular deflection, the decoupling conditions of the injected feed light can be varied over time and thus a modulation of the light intensity is possible is.

Die genannte Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen akusto-optischen Modulator zur Modulation der Lichtintensität gelöst, der dadurch gekennzeichnst ist, daß eine Gradientenlinse mit einer Linsenlänge, die ein Viertel der Pitchlänge beträgt, vorgesehen ist, deren erster Stirnfläche über eine Eingangsfaser Speiselicht zuSunrbar und über eine Ausgangsfaser moduliertes Licht entnehmbar ist, daß in einen Modulatorkörper eine zumindest teilweise verspiegelte Membran derart eingespannt ist, daß sie mit ihrer verspiegelten Fläche in ihrer Ruhelage flächenparal- lel in einem Abstand, der geringfügig größer als eine zu erwartende Maximalauslenkung der Membran ist, zu der zweiten Stirnfläche der Gradientenlinse positioniert ist, und daß die Gradientenlinse derart positioniert ist, daß ihre zweite Stirnfläche der Membran außermittig gegenüberliegt, so daß durch Schalleinwirkung verursachte Schwingungen der Membran der Stralengang des Speiselichtes innerhalb der Gradientenlinse infolge des durch eine Auslenkung der Membran veränderten Efnfallswinkel an ihrer verspiegelten Fläche in BeZug auf einen Bildpunkt auf der ersten Stirnfläche der Gradientenlinse, der bei der vorgegebenen Linsenlänge aus einem Ort einer durch die optische Achse der Eingangsfaser repräsentierten Punktlichtquelle gegeben ist, verschiebbar ist.The stated object is achieved by an acousto-optical device according to the invention Modulator for modulating the light intensity solved, which is characterized by it is that a gradient lens with a lens length that is a quarter of the pitch length is provided, the first end face of which is fed via an input fiber ToSunrbar and via an output fiber modulated light can be extracted that in one Modulator body clamped an at least partially mirrored membrane in this way is that with its mirrored surface in its rest position it is surface-parallel lel at a distance that is slightly larger than an expected maximum deflection the membrane is positioned to the second end face of the gradient lens, and that the gradient lens is positioned such that its second end face the membrane is eccentrically opposite, so that caused by the effect of sound Vibrations of the membrane of the duct of the food light within the gradient lens as a result of the angle of incidence changed at its due to a deflection of the membrane mirrored surface in relation to an image point on the first face of the Gradient lens, which at the given lens length from a location through the point light source represented by the optical axis of the input fiber is given, is movable.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß akustische Signale unmittelbar, d.h. ohne Zuhilfenahme elektrischer Vorgänge, in optische Signale umwandelbar sind, so daß ein Nachrichtenendgerät, insbesondere eine Fernsprechstation, realisierbar ist, aus zumindest für eine Übertragung abgehender akustischer Signale auf rein optischem Wege geeignet ist.The invention offers the advantage that acoustic signals are immediate, i.e. can be converted into optical signals without the aid of electrical processes, so that a communication terminal, in particular a telephone station, can be implemented is, from at least for a transmission of outgoing acoustic signals to pure optical path is suitable.

Weiterbildungen der Erfindung sind durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale gekennzeichnet.Developments of the invention are defined in the subclaims indicated features.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand mehrerer, verschiedene Ausführungsbeispiele für die Erfindung betreffender Figuren erläutert.In the following, the invention is illustrated by means of several different exemplary embodiments Explained for the invention relevant figures.

Fig. 1 zeigt die Schnittzeichnung eines gemäß der Erfindung realisierten Ausführungsbeispiels für eine Sprechkapsel.Fig. 1 shows the sectional drawing of a realized according to the invention Exemplary embodiment for a speech capsule.

Fig. 2 zeigt den für die direkte akustische Modulation wesentlichen optischen Teil einer solchen Sprechkapsel.Fig. 2 shows the essential for direct acoustic modulation optical part of such a speech capsule.

Fig. 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für die Dimensionierung und die Anordnung einer das Speiselicht zuführenden Eingangsfaser und einer das modulierte Licht abführenden Ausgangsfaser.3 shows a first exemplary embodiment for the dimensioning and the arrangement of an input fiber supplying the feed light and a das modulated light-dissipating output fiber.

Fig. 4 zeigt ein zweDes Ausführungsbeispiel für die Dimensionierung und die Anordnung einer das Speiselicht zuführenden Eingangsfaser und einer das modulierte Licht abführenden Ausganyfaser.4 shows a second exemplary embodiment for the dimensioning and the arrangement of an input fiber supplying the feed light and a das modulated light-dissipating ausgany fiber.

Fig. 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel für die Dimensionierung und die Anordnung einer das Speselicht zuführenden Eingangsfaser und einer das modulierte Licht abführenden Ausgangsfaser.5 shows a third exemplary embodiment for the dimensioning and the arrangement of an input fiber supplying the sample light and a modulated one Output light-dissipating fiber.

Fig. 6 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel für die Dimensionierung und die Anordnung einer das Speiselicht zuführenden Eingangsfaser und einer das modulierte Licht abführenden Ausgangsfaser.6 shows a fourth exemplary embodiment for the dimensioning and the arrangement of an input fiber supplying the feed light and a das modulated light-dissipating output fiber.

Fig. 7 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel für die Dimensionierung und die Anordnung einer das Speiselicht zuführenden Eingangsfaser und einer das modulierte Licht abrührenden Ausgangslichtleitung, die aus einem aus mehreren Fasern aufgebauten Faserbündel besteht.7 shows a fifth exemplary embodiment for the dimensioning and the arrangement of an input fiber supplying the feed light and a das modulated light-dissipating output light pipe made up of one of several fibers built up fiber bundle consists.

Fig. 8 zeigt in Diagrammform beispielhaft den prinzipiellen zeitlichen Verlauf einer Membranschwingung (h...), den dazugehörigen Stromverlauf eines herkömmlichen Kohlemikrophons (J) und den zeitlichen Verlauf der Lichtintensität bei den gemaß Fig. 3, 4, 5 bzwO 6 ausgeführten Anordnungen (Ia 1b' IC bzw. 1d Wie bereits angegeben, zeigt Fig. 1 die Schnittzeichnung seines gemäß der Erfindung realisierten Ausfuhrungsbeispiels für eine Sprechkapsel. Das beim Modulator über eine Eingangsfaser 7 ankommende unmodulierte Speiselicht gelangt über eine Gradientenlinse 5 auf eine durch Schallschwingungen angeregte, auf der der Gradientenlinse 5 zugewandten Seite verspiegelte Membran 1. Die Membran 1 besteht beispielsweise aus einem dünnen, gespanntem Kunststoffhäutchen. Die vorzugsweise aufgedampfte Spiegelschicht, die als Reflektor wirkt, befindet sich wie die Gradientenlinse 5 am Ort maximaler Winkelauslenkung der Membran 1. Das reflektierte und damit durch die Schallschwingungen in seiner Ausbreitungsrichtung modulierte Licht gelangt wieder in die Gradientenlinse 5 und wird durch sie in eine Ausgangsfaser 8 eingekoppelt. Der zeitlich variable Einkopplungsgrad ist dabei abhängig von der jeweiligen Spiegelauslenkung, was anschließend noch näher erläutert wird. Die Modulation der Ausbreitungsrichtung des Lichtes wird somit in eine Intensitätsmodulation des wieder in einer Faser geführten Lichtes umgesetzt. Die Eingangsfaser 7 und die Ausgangsfaser 8 sind in einer Faserhalterung 6 mit der Gradientenlinse 5 verbunden. 3 bezeichnet z.B. einen optischen Kleber. Die Fasern müssen in definierter Lage mit sehr engen Toleranzen in Bezug auf den Abstand der Faserachsen zueinander und den Abstand der Faserachsen zur Linsenachse ajustiert sein. Diese Justierung kann z.B. mit Hilfe von Führungsnuten vorgenommen werden, die in der Faserhalterung 6 angebracht sind. Für die Herstellung solcher Führungsnuten existieren verschiedene bekannte Techniken, z.3. das Vorzugsätzen in Silizium.FIG. 8 shows, by way of example, the basic temporal in diagram form Course of a membrane oscillation (h ...), the associated current course of a conventional one Carbon microphones (J) and the time course of the light intensity for the gemass Fig. 3, 4, 5 or 6 executed arrangements (Ia 1b 'IC or 1d As already indicated, Fig. 1 shows the sectional drawing of his according to the invention realized exemplary embodiment for a speech capsule. That at the modulator about unmodulated feed light arriving at an input fiber 7 passes through a gradient lens 5 to a stimulated by sound vibrations, on the gradient lens 5 facing Side mirrored membrane 1. The membrane 1 consists, for example, of a thin, stretched plastic membrane. The preferably vapor-deposited mirror layer that acts as a reflector, is like the gradient lens 5 at the location of maximum angular deflection the membrane 1. The reflected and thus by the sound vibrations in its Direction of propagation modulated light reaches the gradient lens 5 and again is coupled into an output fiber 8 through them. The degree of coupling that varies over time depends on the respective mirror deflection, which is explained in more detail below is explained. The modulation of the direction of propagation of the light is thus in an intensity modulation of the light again guided in a fiber is implemented. The input fiber 7 and the output fiber 8 are in a fiber holder 6 with the Gradient lens 5 connected. For example, 3 denotes an optical adhesive. The fibers must be in a defined position with very tight tolerances in relation to the distance between the Adjusted the fiber axes to each other and the distance between the fiber axes and the lens axis be. This adjustment can be made e.g. with the help of guide grooves, which are attached in the fiber holder 6. For the production of such guide grooves there are several known techniques, e.g. 3. preferential etching in silicon.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Modulator ist im übrigen eine Schutzkappe 2 vorgesehen, die den Modulator vor störenden Einwirkungen schützt.In the embodiment shown for an inventive In addition, a protective cap 2 is provided for the modulator, which protects the modulator from interfering Protects impacts.

Fig. 2 zeigt, wie bereits erwähnt, den für die direkte akustische Modulation wesentlichen optischen Teil eines Modulators. Es ist gezeigt, wie das in der Eingangsfaser 7 geführte Licht an der Stoßstelle Faser-Gradientenlinse in einem Bereich vom Eingangsfaser-Kerndurchmesser DK7 Um einen Ort PO in die Gradientenlinse 5 eintritt. Die Linsenlänge Z der Gradientenlinse wird zu Z = ZO/4 gewählt. ist dabei die sog. Pitchlänge.As already mentioned, FIG. 2 shows the optical part of a modulator which is essential for direct acoustic modulation. It is shown how the light guided in the input fiber 7 enters the gradient lens 5 at the fiber-gradient lens joint in a region of the input fiber core diameter DK7 around a location PO. The lens length Z of the gradient lens is chosen to be Z = ZO / 4. is the so-called pitch length.

A ist eine Konstante. Mit dieser Linsenlänge Z wird das Licht einer Punktlichtquelle am Ort PO in einen Parallelstrahl an der gegenüberliegenden Stirnfläche der Gradientenlinse transformiert. In einem geringen Abstand # in Ruhelage von dieser ebenen Stirnfläche ist die Membran 1 im Bereich maximaler Winkelauslenkung angebracht. Der Abstand £ soll nur geringfügig größer als die bei einer auftretenden Maximalauslenkung / in Richtung Z einmax tretende Verschiebung der Membran 1 sein. Mit P1 ist in Fig. 2 der Bildpunkt von PO für die Ruhelage bezeichnet.A is a constant. With this lens length Z, the light becomes one Point light source at location PO in a parallel beam on the opposite end face transformed by the gradient lens. At a short distance # in the rest position from this The membrane 1 is attached to the flat end face in the region of maximum angular deflection. The distance £ should only be slightly larger than that when a maximum deflection occurs / in direction Z einmax occurring displacement of the membrane 1 be. With P1 in Fig. 2 denotes the pixel of PO for the rest position.

bezeichnet den Durchstoßpunkt der Achse der Ausgangsfaser 8 in der Kontaktebene der beiden Stirnflächen. Die Lage von P2 kann, wie in Fig. 2 gezeigt oder hiervon verschieden gewählt werden, vgl. Fig. 3, 4, 5 und 6. Ebenso können die Kerndurchmesser DK7 und DK8, die Manteldurchmesser DM7 und DM8 sowie die Achsabstände r7 und r8 der Faserachsen von der Linsenachse gleich oder verschieden gewählt werden, vgl. ebenfalls Fig. 3, 4, 5 und 6.denotes the point of intersection of the axis of the output fiber 8 in FIG Contact plane of the two end faces. The location of P2 can be as shown in FIG or can be chosen differently from this, see FIGS. 3, 4, 5 and 6. Likewise, can the core diameters DK7 and DK8, the jacket diameters DM7 and DM8 and the center distances r7 and r8 of the fiber axes are chosen to be the same or different from the lens axis, see also FIGS. 3, 4, 5 and 6.

Um durch eine Auslenkung / eine möglichst große~Verschiebung 4 x des Bildpunktes P1 hervorzurufen, ist die Pitchlänge ZO groß zu wahlen, denn zwischen den Koordinaten des Punktes Pn (x = r7) und seines Bildespunktes P1 (x') besteht die Beziehung (2,n0). Die Winkel OG der bei PO eintretenden Strahlen werden im Fall Z = ZO/4 transformiert in £ ' = - oC. n0 bedeutet den Brechungsindex auf der Achse der Gradienten- linse. Mit n0 = 1,616 und ZO = 20,8 mm (Werte für einen kommerziellen Linsentyp) gehört zu einer Verschiebung x x = 100/um eine Winkelauslenkung ?a = 2,80. Zur Abschätzung der erreichbaren Winkelauslenkung t kann in erster Näherung von der Gleichung für die statische Biegelinie einer fest eingespannten Membran ausgegangen werden. Als Ort maximaler Winkelauslenkung ergibt sich daraus der Abstand vom Mittelpunkt der Membran. Für den Winkel an dieser Stelle gilt: Dabei bedeuten: E = Elastizitätsmodul p = Schalldruck a = Membranradius h = Membrandicke X = Poissonzahl Der geforderte Wert für t von etwa 30 ist flir realistische Membrandaten und Schalldrucke erreichbar, z.B. bei Verwendung des Werkstoffs "Kapton": E es 3000 N/mm2 p = 2/ubar # 80 phon a = 20 mm h = 14µm oder "Teflon" E # 300 N/mm2 p = 2/ubar a = 10 mm h = 20/Um Fig. 3 zeigt wie bereits erwähnt, ein erstes Ausführungsbeispiel für die Dimensionierung und die Anordnung einer das Speiselicht zuführenden Eingangsfaser und einer das modulierte Licht abführenden Ausgangsfaser. Die Fasern haben gleiche Durchmesser. Die Faserachse der Ausgangsfaser 8 läuft durch P1 d.h. P2= D . In Ruhelage wird das aus der Eingangsfaser 7 kommende Licht mit dem bestmöglichen Wirkungsgrad (tz opt Qn 70% geschätzt) in die Ausgangsfaser 8 eingekoppelt. Bei Modulation durch Schalleinwirkung trifft das Licht nicht mehr vollständig auf den Kernbereich der Ausgalgsfaser 8 (Intensitätsmodulation des in 8 geführten Lichtes). Bei der Anordnung gemäß Fig. 3 gelangt demnach ohne Schallsignal immer die maximale Lichtleistung zum Detektor der Gegenstalle, vgl.In order to cause a displacement / displacement of the image point P1 which is as large as possible 4 x, the pitch length ZO must be chosen to be large, because the relationship exists between the coordinates of the point Pn (x = r7) and its image point P1 (x ') (2, n0). The angles OG of the rays entering at PO are transformed in the case Z = ZO / 4 into £ '= - oC. n0 means the refractive index on the axis of the gradient lens. With n0 = 1.616 and ZO = 20.8 mm (values for a commercial lens type), a displacement xx = 100 / by an angular deflection? A = 2.80. To estimate the achievable angular deflection t, the equation for the static bending line of a firmly clamped membrane can be used as a first approximation. The distance results from this as the location of maximum angular deflection from the center of the membrane. The following applies to the angle at this point: The following mean: E = modulus of elasticity p = sound pressure a = membrane radius h = membrane thickness X = Poisson's ratio The required value for t of about 30 can be achieved for realistic membrane data and sound pressures, e.g. when using the material "Kapton": E es 3000 N / mm2 p = 2 / ubar # 80 phon a = 20 mm h = 14 μm or "Teflon" E # 300 N / mm2 p = 2 / ubar a = 10 mm h = 20 / Um. As already mentioned, FIG. 3 shows a first exemplary embodiment for the dimensioning and arrangement of an input fiber feeding the feed light and an output fiber discharging the modulated light. The fibers have the same diameter. The fiber axis of the output fiber 8 runs through P1, ie P2 = D. In the rest position, the light coming from the input fiber 7 is coupled into the output fiber 8 with the best possible efficiency (estimated tz opt Qn 70%). In the case of modulation by the effect of sound, the light no longer strikes the core area of the exhaust fiber 8 completely (intensity modulation of the light guided in 8). In the arrangement according to FIG. 3, therefore, the maximum light output always reaches the detector of the opposing houses without a sound signal, cf.

auch Fig. 8 (Ia) ). Die Frequenz des Schallsignals wird verdoppelt, ist also bei der Gegenstelle wieder mit an sich bekannten Mitteln zu halbieren. Diese Anordnung gemäß Fig. 3 ist besonders einfach zu realisieren und ist zur Übertragung von Sprachsignalen geeignet.also Fig. 8 (Ia)). The frequency of the sound signal is doubled, must therefore be halved at the remote station again using known means. This arrangement according to FIG. 3 is particularly easy to implement and is for transmission suitable for speech signals.

Fig. 4 zeigt, wie bereits erwähnt, ein zweites Ausführungsbeispiel für die Dimensionierung und die Anordnung einer das Speiselicht zuführenden Eingangsfaser und einer das modulierte Licht abführenden Ausgangsfaser. Eingangsfaser und Ausgangsfaser haben gleiche Durchmesser. Der Faserkern der Ausgangsfaser 8 liegt unmittelbar nebem dem Bild des Kerns der Eingangsfaser 7. Ohne Modulation ist die empfangene Lichtleistung bei dieser Anordnung am Detektor der Gegenstelle null. Erst bei Modulation wandert das Bild des Kerns der Eingangsfaser 7 in den Kernbereich der Ausgangsfaser 8. Die Frequenz des Schallsignals bleibt vorteilhafterweise unverändert, jedoch treten Verzerrungen auf, weil nur die Bildpunktverschiebungen t 8 x wirksam werden. ModuL toren gemäß dieser Anordnung sind vorti 1-haft in solchen Fällen einzusetzen, bei denen eine digitale Signalübertragung auf der Grundlage des Abzählens von Schwingungsperioden vorzunehmen ist.As already mentioned, FIG. 4 shows a second exemplary embodiment for the dimensioning and arrangement of an input fiber that supplies the feed light and an output fiber extracting the modulated light. Input fiber and output fiber have the same diameter. The fiber core of the output fiber 8 lies directly next to it the image of the core of the input fiber 7. The received light power is without modulation with this arrangement at the detector of the remote station zero. Only moves with modulation the image of the core of the input fiber 7 in the core area of the output fiber 8. The The frequency of the sound signal advantageously remains unchanged, but occurs Distortions because only the pixel shifts t 8 x are effective. Module Doors according to this arrangement are advantageous to use in such cases which a digital signal transmission based on the counting of periods of oscillation is to be made.

Fig. 5 zeigt, wie bereits erwähnt, ein drittes Ausführungsbeispiel für die Dimensionierung und die Anordnung einer das Speiselicht zuführenden Eingangsfaser und einer das modulierte Licht abführenden Ausgangsfaser.As already mentioned, FIG. 5 shows a third exemplary embodiment for the dimensioning and arrangement of an input fiber that supplies the feed light and an output fiber extracting the modulated light.

Eingangsfaser 7 und Ausgangsfaser 8 haben verschiedene Durchmesser. Die Faserachse der Ausgangsfaser 8 verläuft wiederum durch den Bildpunkt P1, d.h. P2 = P1. Der Ausgangsfaser-Kendurchmeqser DK8 ist größer als der Durchmesser des Bildes des Eingangsfaser-Eerns. Er wird zweckmäßig so gewählt, daß bei Modulation mit maximalem Schalldruck das Bild des Kerns der Eingangsfaser 7 noch im Kernbereich der Ausgangsfaser 8 liegt. Der Bildpunkt des Kerns der Eingangsfaser 7 ist bei Ruhelage der Membran 1 mit einer Blende mit einem Blendendurchmesser DB8 = DK7 abgedeckt. Bei dieser Anordnung tritt ebenfalls eine Verdoppelung der Frequenz des Schallsignals auf, vgl. Fig. 8 Die Anordnung ist technologisch aufwendiger als die zuvor gezeigten Anordnungen, ist aber bezüglich der WinkelJustierung der Komponenten zueinander besonders vorteilhaft.Input fiber 7 and output fiber 8 have different diameters. The fiber axis of the output fiber 8 again runs through the pixel P1, i.e. P2 = P1. The output fiber core diameter DK8 is larger than the diameter of the Image of the input fiber core. It is expediently chosen so that with modulation with maximum sound pressure the image of the core of the input fiber 7 is still in the core area the output fiber 8 lies. The pixel of the core of the input fiber 7 is at rest the membrane 1 covered with a diaphragm with a diaphragm diameter DB8 = DK7. With this arrangement there is also a doubling of the frequency of the sound signal see Fig. 8 The arrangement is technologically more complex than the one shown above Arrangements, but is with respect to the angular adjustment of the components to each other particularly advantageous.

Fig. 6 zeigt, wie bereits erwähnt, ein viertes Ausführungsbeispiel für die Dimensionierung und die Anordnung eines Speiselicht zuführenden Eingangsfaser und einer das modulierte Licht abführaden Ausgangsfaser.As already mentioned, FIG. 6 shows a fourth exemplary embodiment for the dimensioning and arrangement of an input fiber that supplies feed light and an output fiber discharging the modulated light.

Die Faserkerndurchmesser sind wie in den Anordnungen gemäß Fig. 3 bzw. 4 gleich. Die Grenzfläche zwischen Faserkern und Fasermantel der Ausgangsfaser 8 verläuft durch den Bildpunkt P1. Die Frequenz des Schallsignals bleibt unverändert, vgl. auch Fig. 8 (Id). ). Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft für die Modulation von verzerrungsfrei zu übertragenden Analogsignalen, wie Sprach- oder I!usiksigele anwendbar.The fiber core diameters are as in the arrangements according to FIG. 3 or 4 equal. The interface between the fiber core and the fiber cladding of the output fiber 8 runs through the pixel P1. The frequency of the sound signal remains unchanged, see also Fig. 8 (Id). ). This arrangement is particularly advantageous for modulation of analog signals that are to be transmitted without distortion, such as speech or I! usiksigele applicable.

Fig. 7 zeigt, wie bereits erwähnt, ein fünftes AusSührungsbeispiel für die Dimensionierung und die Anordnung einer das Speiselicht zuführenden Eingangsfaser und einer das modulierte Licht abführenden Ausgangslichtleitung, die aus einem aus mehreren Fasern aufgebauten Faserbündel besteht. Vorzugsweise werden für eine solche Anordnung Fasern mit im Bereich der Ankoppelung an die Gradientenlinse dünnem Mantel verwendet. Das Speiselicht kommt aus der Eingangsfaser 7 und gelangt nach der Modulation in die umliegenden Bündelfasern 81 . 86. Andere Anzahlen von Bündelfasern sind ebenfalls realisierbar. Die gezeigte Anordnung ist technologisch besonders einfach ausführbar.As already mentioned, Fig. 7 shows a fifth embodiment for the dimensioning and arrangement of an input fiber that supplies the feed light and an output light pipe discharging the modulated light, consisting of a consists of several fibers composed of fiber bundles. Preferably be for such Arrangement of fibers with a thin cladding in the area of the coupling to the gradient lens used. The feed light comes from the input fiber 7 and arrives after the modulation into the surrounding bundle fibers 81. 86. Other numbers of bundle fibers are also realizable. The arrangement shown is technologically particularly easy to implement.

14 Patentansprüche 8 Figuren14 claims 8 figures

Claims

Claims 1. Acousto-optical modulator for modulating the light intensity, characterized in that a gradient lens (5) with a lens length (Z), which is a quarter of the pitch length (ZO) is provided, the first face of which Feed light can be supplied via an input fiber (7) and via an output fiber (8) modulated light can be removed that in a modulator body (4) at least one partially mirrored membrane (1) is clamped in such a way that it is mirrored with her Surface in its rest position parallel to the surface at a distance (g) that is slightly is greater than an expected maximum deflection (# max) of the membrane (1), too the second end face of the gradient lens (5) is positioned, and that the gradient lens (5) is positioned such that its second end face of the membrane (1) is eccentric opposite, so that the vibrations caused by the action of sound Membrane (1) the beam path of the feed light within the gradient lens (5) as a result of the angle of incidence changed by a deflection (P) of the membrane (1) on its mirrored surface in relation to an image point (P1) on the first end face the gradient lens (5), which at the predetermined lens length (Z) from one place (PO) a point light source represented by the optical axis of the input fiber (7) is given, is displaceable.

2. Acousto-optical modulator according to claim 1, characterized in that that the pitch length (ZO) is to be chosen so large that one of the fiber geometry and the Baser distance adjusted pixel shift (#x) is achievable.

3. Acousto-optical modulator according to claim 1, characterized in that that the gradient lens (5) is arranged at the location at which the maximum membrane lifts occur, and that the membrane (1) is dimensioned and clamped in such a way that the greatest possible deflection (y,) occurs due to the sound pressure.

4. Acousto-optical modulator according to claim 1, characterized in that that in the modulator body (4) a fiber holder (6) is arranged with a Fastening means, preferably an optical adhesive (3), is fixed, and that the fiber holder (6) has guide grooves by means of which the input fiber (7) and the output fiber (8) at a predetermined input fiber axial spacing (r7) or a predetermined output fiber center distance (r8) from the axis of the gradient lens (5) be held.

5. Acousto-optical modulator according to one of the preceding claims, characterized in that the input fiber core diameter (DK7) and the output fiber core diameter (dKS) are the same that the input fiber cladding diameter (dM7) and the output fiber cladding diameter (dM8) are the same and that the output fiber axial spacing (r8) is chosen so that a penetration point (P2) given by the optical axis of the output fiber (8) with that through the rest position of the membrane (1) and that through the position of the optical Axis of the input fiber (7) predetermined location (PO) specific image point (P1)) identical is.

6. Acousto-optical modulator according to claim 5, characterized in that that the output fiber (8) with a core diameter of the input fiber or output fiber (DK7 or asz DE8) enlarged center distance from the axis of the gradient lens (5) is positioned.

7. Acousto-optical modulator according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the output fiber core diameter (DK8) is greater than the input fiber core diameter (DK7) is that between the first end face of the gradient lens (5) and the relevant The end face of the output fiber (8) has a diaphragm, the diaphragm diameter of which (DB8) is equal to or greater than the input fiber core diameter (dz7), and that the diaphragm is positioned such that the image point (P1) is in the rest position of the membrane (1) is covered.

8. Acousto-optical modulator according to claim 7, characterized in that that the output fiber core diameter (DK8) is to be selected so large that at one Modulation by a maximum sound pressure of the image area of the core of the input fiber (7) is still in the area of the core of the bus fiber (8).

9. Acousto-optical modulator according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the input fiber core diameter (DK7) and the output fiber core diameter knives (DK8) are the same and that the output fiber (8) is positioned in such a way that that the wrinkles between their core and their mantle through the image point (P1) runs.

10. Acousto-optical modulator according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the output fiber (8) is formed by one of several bundle fibers (81 ... 86) the composite fiber bundle is replaced.

11. Acousto-optical modulator according to claim 1, characterized in that that the membrane (1) attached at its edge in one of the modulator body (4) elastic silicone ring is mounted.

12. Acousto-optical modulator according to claim 1, characterized in that that the membrane (1) made of a material, preferably "Eapton", with a modulus of elasticity 2 E # 3000N / mm2 and that the membrane (1) has a membrane radius a # 20 mm and has a membrane thickness of h ~ -14 / um.

13. Acousto-optical modulator according to claim 1, characterized in that that the membrane is made of a material, preferably "Teflon", with a modulus of elasticity E # 300N / mm² E300N / = 2 and that the membrane (1) has a membrane radius a ~ # 10 mm and a membrane thickness h 20 / µm.

14.Akusto-optS cher modulator according to claim 1, characterized in that that the membrane (1) made of a material, preferably "Hostaphan", with a modulus of elasticity E # 4500N / mm² and that the membrane (1) has a membrane radius a # 7.5 ... 25mm and has a membrane thickness of h4 ... 20 / µm.