DE1961668A1 - Wellenlaufzeitvorrichtung - Google Patents

Description

M".V. Philips' Grloeilampenfabrieken, Eindhoven /Holland

WeHehlaufZeitvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wellenlaufzeitvorrichtung,_: bei der eine Welle an einer; der Begrenzungsflächen des Körpers eintritt, dann an anderen Begrenzungsflachen des Körpers reflektiert und schließlich wieder an einer der Begrenzungsflächen des Körpers austritt, .

Eine der Anwendungen derartiger Wellenlaufzeitvorrichtungen ist eine Ultraschallverzögerungsleitung, bei der mit Hilfe eines Eingangswandlers elektrische Schwingungen in mechanische Ultraschallschwingungen . ■ umgewandelt werden, die sich durch den Körper fortpflanzen und nach mehrmaliger Reflexion schließlich auf einen Ausgangswandler auffallen, der sie wieder in elektrische Schwingungen umwandelt. Durch die Lauf-

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zelt dieser Ultrasehallwellen durch deji Körper wird eine gewisse Verzögerungszeit zwischen den elektrischen Eingangs- und Ausgangssignalen herbeigeführt, was bei. Farbfernseh- und Rechenanlagenschaltungen Anwendung findet.

Eine andere Anwendung der erwähnten Wellenlaufzeitvorrichtungen liegt auf dem Gebiet der Modulation von Licht oder anderen elektromagnetischen Wellen. Das Licht oder die Welle durchläuft dabei einen Körper mit modulierbarer Brechungszahl, z.B. einen Kaliumdihydrophosphat- oder anderen doppelbrechenden Einkristall, dessen Brechungszahl von der angelegten elektrischen Feldstärke abhängig ist. Die Laufzeit wird dadurch moduliert, so daß das austretende Licht oder die austretende Welle in der Phase und/oder in der Amplitude moduliert ist.

Ein Problem bei derartigen Wellenlaufzeitvorrichtungen ist die genaue Einhaltung der Winkel, unter denen die Welle die unterschiedlichen Reflexionsflächen trifft.

Die Erfindung bezweckt, einfache Mittel zu schaffen, durch die der Einfluß der Winkeltoleranzen verringert wird. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die die Welle reflektierenden Flächen des Körpers ein Prisma _: mit dreieckiger Grundfläche bilden, dessen Basiswinkel Werte zwichen 45 und 60° haben, und wobei die Welle an der Basis eintritt, anschließend an einer und dann an der anderen Winkelseite und dann an der Basis reflektiert, wonach sie abermals an der erwähnten einen und schließlich wieder an der erwähnten anderen Winkelseite reflektiert und dann wieder an der Basis austritt.

Die Erfindung wird nachstehend für ein Auführungs« beispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert.,

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Die Zeichnung zeigt einen dreieckigen prismatischen Körper mit Eckpunkten A, B und G, wobei auf der Basis Wandler T* und T« angebracht sind. Diese Wandler wandeln elektrische Schwingungen in mechanische Schwingungen um und umgekehrt. Die von dem Wandler T₁ ausgehende Ultraschallwelle wird sich längs der rollen linie durch den Körper fortpflanzen. Eine gewisse Bündelung der Welle kann dadurch erhalten werden, daß die Wandler in der Mitte am stärksten und in Richtung auf den linken bzw. rechten Rand schwächer polarisiert und/oder die Wandler konkav ausgebildet werden, d.h., daß ihre Dicke in der Mitte am geringsten ist und zu den Rändern hin etwas zunimmt.

Die Polarisationsrichtung ist vorzugsweise parallel-zu der Richtung AB gewählt, während die Dicke des Körpers senkrecht zu der Zeichnungsebene vorzugsweise kleiner als das Fünffache der Wellenlänge der mechanischen Ultraschallwelle im Körper gewählt ist. Ein derartiger Körper wird z.B. aus einem viel dickeren Prisma hergestellt, dessen Seiten AB, BC und CA vorher geschliffen sind; Wandler sind über die ganze Höhe (also senkrecht zur Zeichnungsebene) dieses prismatischen Körpers angebracht, wobei diese Wandler vorher in einer zu AB parallelen Richtung polarisiert sind, wonach dieser prismatische Körper senkrecht zu dieser Höhenrichtung, d.h. parallel eur ZeichnungBebene, in dünne Scheiben gesägt wird, so daß der in der Figur dargestellte Körper erhalten wird. Die schraffierten Teile des Körpers können dabei mit einem Dämpfungsmaterial überzogen werden, damit gesichert wird, daS die Ultraschallwelle lediglich den gezeichneten (nicht schraffierten) Bahnen folgt. Anstatt ein Däinpfungsmaterial anzubringen, kann die Oberfläche auch örtlich - z.B. durch Aetzen - aufgerauht werden, wodurch die Wellen örtlich zerstreut und somit geschwächt werden. Auch können die schraffierten Teile mit irgend-

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einer Schicht, z.B. einer Metallβchicht, überzogen werden, wodurch eine akustische Fehlanpassung für die Ultraschallwellen erhalten wird, .die zur Folge hat, daß die Ultraschallwelle diese schraffierten Gebiete praktisch nicht durchlaufen kann.

Nach der Erfindung sind die Basiswinkel bei A und B zwischen 45 und 60° gewählt, während die Wandler T^ und T₂ derart angebracht sind, daß der dargestellte Verlauf erhalten wird. Die Wellen reflektieren daher, ausgehend vom Wandler T^, zunächst an der Winkelseite AC, darm an der Winkelseite CB, anschließend an der Basis AB und dann wieder- an der ersten Winkelseite AC, anschließen wieder an der anderen Winkelseite CB, wonach sie den AusgangBwandler Tp ά-er auf der Basis AB treffen. Aus den angegebenen Werten für die unterschiedlichen Winkel läßt sich ablesen, daß, wenn die Welle den Eingangs- · wandler T- in senkrechter Richtung verläßt, sie auch in senkrechter Richtung auf den Ausgangswandler Γ« einfällt, so daß Toleranzen der Winkel <* und /3 die Richtung der auf den Wandler T₂ einfallenden Welle und somit auch die Taufzelt der Wellen, zwischen den Wandlern T^. und Tp geniisen, nicht beeinflussen. Wenn für die Baslswinkel bei A und B andere als die angegebenen Werte gewählt werden, kann der dargestellte Verlauf nicht erzielt werden, Vorzugsweise werden die Winkel bei A und B zwischen 46 und 50°, z.B. gleich 48°, gewählt, damit die Totalreflexion an den unterschiedlichen Reflexionsflächen möglichst ausgenutzt wird. Die Wandler T₁ und T« müssen dann in geringerer Entfernung voneinander angebracht werden, wobei wenigstens die schraffierten Teile in der Nähe der Winkeljbei A und B völlig fortgelassen werden können. Die dann erhaltene Verzögerungsleitung hat eine besonders gedrängte Bauart, wobei in einer kurzen Zeitspanne eine große Verzögerungszeit, z.P. die für Farbfernsehempfänger

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übliche Verzögerungszeit von etwa 64 /usek, erreicht werden kann.

Aus Obenstehendem geht hervor, daß die angegebene Geometrie gleichfalls für die in der Einleitung beschriebenen Lichtmodulationsvorrichtungen verwendet werden kann. Der Körper ABC besteht dann aus Material, dessen Brechungszahl z.B. mit Hilfe einer angelegten elektrischen Feldstärke moduliert werden kann, so daß der bei T₁ einfallende Lichtstrahl (die Wandler T₁ undT₂ sind dann selbstverständlich fortgelassen) wieder der gezeichneten Bahn folgt und in senkrechter Richtung bei- f Tp austritt. Auch wenn der einfallende Lichtstrahl schräg auf die Basis AB einfällt, ist der austretende Lichtstrahl wieder völlig parallel zu diesem einfallenden Lichtstrahl, welche Eigenschaft bei Verwendung von Lasern als Lichtquelle besonders günstig ist.

Es sei noch bemerkt, daß die Wandler¹T₁ und T^ nicht notwendigerweise auf der Fläche A.B selbst angebracht zu sein brauchen, an welcher Fläche halbwegs auch die Welle reflektiert, sondern daß diese Wandler z.B. auch auf einer zu der Fläche AB parallelen Fläche angebracht sein können. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn der Körper λ

an der Stelle, an der die obenerwähnte Reflexion erfolgt, parallel zu sich selbst teilweise weggeschliffen wird, wodurch eine direkte Kopplung von Streustrahlung vom Wandler T₁ auf den Wandler Tp vermieden wird.

Der Körper braucht nicht unbedingt ein fester Körper, z.B. aus Glas, zu sein; er kann z.B. auch eine Flüssigkeit sein, wobei die Wände des diese Flüssigkeit enthaltenden Gefässes einen Querschnitt in Form des Dreiecks ABC aufweisen.

Patentansprüche; 0098257 18AS

Claims (3)

1. Patentansprüche; ·

   (iJ Wellenlaufzeitvorrichtung, bei der eine Welle an einer der Begrenzungsflächen eines Körpers eintritt, dann an anderen Begrenzungsflächen des Körpers reflektiert und schließlich wieder an einer der Begrenzungsflächen des Körpers austritt, dadurch gekennzeichnet, daß die die Welle reflektierenden Flächen des Körpers ein Prisma mit dreieckiger Grundfläche "bilden, dessen Basiswinkel Werte zwischen 45 und 60° haben, und wobei die Welle an der Basis eintritt, dann an einer und anschließend an der anderen Winkelseite und dann an der Basis reflektiert, wonach sie abermals an der erwähnten einen und schließlich wieder an der erwähnten anderen Winkelseite reflektiert und dann wieder an der Basis austritt.
2. 2. "Vorrichtung nach Anspruch 1, die als Ultraschallverzögerungsleitung angewandt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Wandler zur Umwandlung elektrischer Schwingungen in mechanische Schwingungen und umgekehrt auf oäer parallel zu der Basisfläche angebracht sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiswinkel Werte zwischen 46 und 50°, vorzugsweise in der Nähe von 48 , aufweisen, und daß die überflüssigen Teile des Körpers in der Nähe dieser Basiswinkel fortlassen sind .

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