DE563070C - Einrichtung zur Steuerung von Lichtstroemen durch elektrische Felder mit Hilfe von den Kerreffekt zeigenden Fluessigkeiten - Google Patents
Einrichtung zur Steuerung von Lichtstroemen durch elektrische Felder mit Hilfe von den Kerreffekt zeigenden FluessigkeitenInfo
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- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/07—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on electro-optical liquids exhibiting Kerr effect
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Description
DEUTSCHES REICH
AUSGEGEBEN AM
1. NOVEMBER 1932
1. NOVEMBER 1932
REICHSPATENTAMT
PATENTSCHRIFT
KLASSE 21 al GRUPPE
Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*)
Einrichtung zur Steuerung von Lichtströmen durch elektrische Felder mit Hilfe von den Kerreffekt zeigenden Flüssigkeiten
Patentiert im Deutschen Reiche vom 23. Februar 1929 ab
Zur Steuerung von Lichtströmen durch elektrische Felder werden· vielfach Kerrzellen
verwendet. An die innerhalb der Zellflüssigkeit befindlichen Elektroden werden die zur
Steuerung dienenden Spannungen gelegt und einer Gleichspannung überlagert, die durch
elektrochemische Einwirkung die Isolierfestigkeit der Flüssigkeit erhöht und weiter
die Lage des Arbeitspunktes auf der Aufhellungscharakteristik bestimmt. Man hat auch bereits eine Anzahl von gewöhnlichen
Kerrzellen in einer bestimmten Schaltung nebeneinander angeordnet und sogenannte
Multi-Zellularzellen geschaffen, deren Elektroden
mittels verschiedener, vorgeschalteter ,Widerstände zeitlich nacheinander beeinflußt
werden sollen. Es ist weiterhin bekannt, daß die Feldstärke zwischen Anode und Kathode
in der Flüssigkeit nicht konstant ist, sondern in unmittelbarer Nähe der Kathode in Richtung
zur Kathode hin stark zunimmt. Man bezeichnet diesen Teil des Spannungsgefälles zwischen Anode und Kathode als>Kathodenf alL
Das Vorhandensein des Kathodenfalles in der Zellflüssigkeit ist die Ursache dafür, daß die
Aufhellung in dem Raum zwischen der Kathode und ihrer unmittelbaren Umgebung, über den sich der Kathodenfall erstreckt, ein
Maximum hat.
Die Erfindung benutzt den Kathodenfall zur Steuerung von Lichtströmen und bezieht
sich im besonderen auf den Fall der Steuerung von Lichtströmen mittels Flüssigkeiten,
. die den Kerreffekt zeigen. Zu diesem Zwecke sind innerhalb der Flüssigkeiten zwei Elektroden
angeordnet, zwischen welchen ein . Gleichspannungsfeld erzeugt werden kann,
und eine Elektrode, die zur Steuerung dient und im folgenden als Steuerelektrode bezeichnet
werden soll. Die Steuerung der Lichtströme erfolgt durch Verlagerung des Kathodenfalles
mit Hilfe der Steuerelektrode. Unter Ausnutzung des Kathodenfalles ergibt
die Einrichtung eine größere Steilheit der Aufhellungscharakteristik, als sie bei den
obenerwähnten Kerrzellen vorhanden ist, und ermöglicht dadurch Ersparnisse an Verstärkungsmitteln,
beispielsweise bei der Umformung von Schallschwingungen in Lichtschwankungen
für photographische Schallaufzeichnungen. Gleichzeitig bietet sie den Vorteil, den Arbeitspunkt auf der Aufhellungs-,
charakteristik durch Wahl der Gleichspannung beliebig festlegen zu können, ohne daß eine
zu starke Aufhellung eintritt. .
Ein Kathodenfall tritt in Kerrzellen nicht nur bei Verwendung von Gleichspannung,
sondern auch bei Betrieb der Kerrzellen mit
*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:
Dr. Emil Rupp in Berlin-Frohnau,
.ίφ ί7*·
einer reinen Wechselspannung auf. Er ist im
letzteren Falle jedoch nicht so· auffällig, weil sich die Feldrichtung ändert. In der Praxis
wird aber eine Betriebsart der Kerrzelle gewählt, bei der einer Gleichspannung als Ruhespannung
eine Wechselspannung überlagert wird, deren Amplitude kleiner ist als der Betrag der Vorspannung. Diese Betriebsart bewirkt,
daß die Richtung des elektrischen ίο Feldes dauernd dieselbe bleibt, nur die Feldstärke
ändert sich periodisch. Bei Benutzung von Kerrzellen mit nur zwei Elektroden sind
diese Verhältnisse bekannt. Daß die Überlegung aber auch für die Benutzung von Kerrzellen
mit drei Elektroden gilt, zeigt Abb. i, Die Elektrode 2 ist stets den Elektroden 3
und ι gegenüber positiv vorgespannt, die Kraftlinien verlaufen also stets in der Zeichenebene
von" Abb. 1 senkrecht von oben nach unten. Es muß sich also stets der Kathodenfall an
der Elektrode 3 bzw. 1 zeigen. Die Erfindung
gibt einen_ Weg an, den Kathodenfall nach Belieben an den Ort der Elektrode .1 bzw. 3
zu verlegen durch Veränderung des Potentials der Elektrode ι gegen Elektrode 3. Ist der
Schalter S geöffnet, so gehen die Kraftlinien ungehindert von der Elektrode 2 zur Elektrode
i, und an der Elektrode r zeigt sich der Kathodenfall. Ist der Sehalter S geschlossen,
so ist Elektrode 1 gegen Elektrode 3 positiv vorgespannt. Die Kraftlinien von Elektrode 2
versinken dann in Elektrode 3 und an der Elektrode 3 zeigt sich jetzt der Kathodenfall,
und zwar verstärkt, weil jetzt zwischen den Elektroden 2 und 3 ein größerer Potentialunterschied liegt (F+v), als vordem zwischen
Elektrode 2 und 1 lag (V). Auch daraus ergibt
sich, wie der Kathodenfall vom Ort der Elektrode 1 an den Ort der Elektrode 3 verlagert
wird.
In Abb. ι und 2 liegt an den Elektroden 1
und 2 eine Gleichspannung V, Wird die Spannung V hinreichend groß gemacht, so zeigt
sich, wenn in bekannter Weise, wie bei der Kerrzelle, die Aufhellung beobachtet wird,
eine Aufhellung des Raumes (J1 +■ d% zwischen
Kathode 1 und Anode 2. Das Maximum dieser Aufhellung liegt im Raum ds des Kathodenfalles.
Zur Beobachtung benutzt wird nur der durch dt tretende Lichtstrom, der selbst bei
großer Spannung an 1 und 2 sehr gering bzw. annähernd Null ist. Zwischen den Elektroden
ι und 2 sei die Steuerelektrode 3 angebracht,
in diesem Beispiel an der Grenze des Kathodenfalles im Abstand dz von der
Kathode 1; sie kann gitterförmig ausgebildet
sein. Wird jetzt die Steuerelektrode 3 mit dem Minuspol der Spannung ν verbunden,
deren Pluspol an die Kathode 1 angeschlossen ist, so liegt zwischen Steuerelektrode 3
und Anode 2 die Spannung· V + v. Der 1 zeigt eine verhältnismäßig starke
Aufhellung, entsprechend der Spannung V + v und dem Abstande <fx zwischen Steuerelektrode
3 und Anode 1, die am stärksten ist im ■Räume des Kathodenfalles zwischen Steuerelektrode
3 und.Anode2. Wird jetzt gemäß Abb. 2 mit der Spannung ν ein Widerstand 4
zwischen Kathode 1 und Steuerelektrode 3 in Reihe geschaltet, so kann durch Änderung
dieses Widerstandes 4 der Kathodenfall verlagert und dadurch die Aufhellung des Raumes
dt variiert werden. Ist der Widerstand
gleich Null, so wirkt auf dem Raum d± die Spannung V + v, was mit einer entsprechenden
.Aufhellung des Raumes d± verbunden ist. Ist
er indessen gleich 00 bzw. sehr groß, so wirkt nur auf dem Raum O1 + d2 die "Spannung V,
so daß der Raum dt nur eine minimale, durch die Wahl der Größe von V anfangs bestimmte
Aufhellung zeigt. Man kann durch Variation des Widerstandes 4 und Beobachtung des Raumes,
di die Aufhellüngscharakteristik aufnehmen.
Bei einer " vom Wider standswerte gleich Null ausgehenden Vergrößerung des
Widerstandes nimmt die Feldstärke im Räume dt nicht nur abnehmende Werte an, entsprechend
der Verringerung der Spannung zwischen Steuerelektrode 3 und Anode 2, sondern zeigt infolge des sich nach der Kathode
hin verschiebenden Kathodenfalles eine schnellere Abnahme.
Die beschriebene Steuerung von Lichtströmen durch Verlagerung -des Kathodenfalles
kann natürlich auch erfolgen, wenn unter Fortlassung der Spannung V die Steuer- elektrode
3 direkt über den Widerstand 4 mit der Kathode verbunden ist. Bei Verwendung
einer Spannung ν kann diese klein gegen die Spannung V sein.
Durch Variation des Widerstandes 4 im Rhythmus von elektrischen Schwingungen ist
ein durch den Raum d{ geschickter Lichtstrahl
im Rhythmus der Schwingungen- zu steuern. Als solch ein steuerbarer Widerstand kann
erfindungsgemäß eine Elektronenröhre verwendet werden, deren Gitter die Steuerspannung
zugeführt wird.
Ein Ausführungsbeispiel ist in Abb. 3 dargestellt.
Zwischen der Kathode 1 und der Steuerelektrode 3 ist die Elektronenröhre 5
und die Spannung ν geschaltet, die gleichzeitig als Änodenspannüng für die Röhre 5
dient. An das Gitter 6 der Röhre 5 sind dann beispielsweise die elektrischen Schwingungen
zu legen, die in Lichtschwankungen umgeformt werden sollen. . ^ .
Zur Einregelung der Anodenspannung der Röhre 5 bzw. Einstellung des Arbeitspunktes
auf der Aufhellungscharakteristik, können weiterhin-.Widerstände, vorgesehen sein, die
beispielsweise mit der Spannung ν und der
Röhre 5 in Serie geschaltet sind. Eine Kerrzelle ist nämlich, elektrisch gesprochen, kein
reiner Kondensator, sondern ein Kondensator mit parallel geschaltetem Ohmschen Widerstand..
Die Abb. 2 und 3 sind daher durch die Widerstände R1, R2 zu ergänzen, die den
Kondensatorstrecken U1 und d2 parallel geschaltete
Ohmsche Widerstände bedeuten, die '-aus der Leitfähigkeit des Kerrmediums resultieren.
Die Batterie ist durch die Ohmschen Widerstände 4 und R2 überbrückt, und die
Spannung an dem Verknüpfungspunkt von R2
und 4 und damit an der Elektrode 3 wird geändert, wenn der Widerstand 4 sich ändert,
da R2 konstant bleibt. Das geht aus Abb. 2 hervor. Im Fall der Einschaltung einer Röhre
liegt an der Röhre 5 (Abb. 3) die Anodenspannung V über dem Anodenwiderstand R2.
ao Durch Veränderung des Gitterpotentials am
Gitter 6 der Röhre wird die Emission und damit der Widerstand der Röhre 5 geändert.
Die Röhre 5 (Abb. 3) stellt also einen veränderlichen
Widerstand^ dar, und alles dort Gesagte ist hier anzuwenden.
Auf diese Weise kann das Potential an der Elektrode 3 und damit die Feldstärke in dem
Räume zwischen den Elektroden 2 und 3 variiert werden.
Ein besonderer Vorteil der beschriebenen Einrichtung besteht darin, daß auch bei verhältnismäßig
großem Abstand ^1 zwischen Steuerelektrode 3 und Anode 2 ausreichende
Aufhellungen des Raumes d1 und vollständige
Aussteuerung zu erreichen sind durch entsprechende Wahl der Spannung V und des
Potentialunterschiedes zwischen Steuerelektrode und Kathode.
Die Steuerelektrode wird vorzugsweise an der Grenze des Kathodenfalles oder deren
Umgebung zwischen Kathode- und Anode angeordnet.
In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel bestehen die Elektroden aus Platten, deren
Ebenen parallel sind. Bei anderen Elektrodenformen ist die Erfindung in gleicher Weise
anwendbar.
Claims (6)
1. Einrichtung zur Steuerung von Lichtströmen durch elektrische Felder mit Hilfe
von den Kerreffekt zeigenden Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb
der Flüssigkeiten zwischen zwei Elektroden für Gleichspannung eine Elektrode zur Steuerung angeordnet ist, und
daß die Steuerung durch Verlagerung des Kathodenfalles erfolgt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen Steuerelektrode und Kathode Widerstände geschaltet
sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an Steuerelektrode
und Kathode Widerstände und Spannungen in Reihe geschaltet sind, deren Minuspol vorzugsweise der Steuerelektrode
zugekehrt ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
Steuerelektrode und Kathode elektrisch steuerbare Widerstände, beispielsweise
Elektronenröhren, vorgesehen sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
Steuerelektrode und Kathode elektrisch steuerbare Widerstände, beispielsweise Elektronenröhren, und Spannungen ge-
■ schaltet sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß außer elektrisch steuerbaren Widerständen, beispielsweise
Elektronenröhren,, und Spannungen zwischen Steuerelektrode und Kathode Widerstände
vorgesehen sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEA56899D DE563070C (de) | 1929-02-23 | 1929-02-23 | Einrichtung zur Steuerung von Lichtstroemen durch elektrische Felder mit Hilfe von den Kerreffekt zeigenden Fluessigkeiten |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEA56899D DE563070C (de) | 1929-02-23 | 1929-02-23 | Einrichtung zur Steuerung von Lichtstroemen durch elektrische Felder mit Hilfe von den Kerreffekt zeigenden Fluessigkeiten |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE563070C true DE563070C (de) | 1932-11-01 |
Family
ID=6940806
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEA56899D Expired DE563070C (de) | 1929-02-23 | 1929-02-23 | Einrichtung zur Steuerung von Lichtstroemen durch elektrische Felder mit Hilfe von den Kerreffekt zeigenden Fluessigkeiten |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE563070C (de) |
-
1929
- 1929-02-23 DE DEA56899D patent/DE563070C/de not_active Expired
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