Электромеханический модулятор излучения Советский патент 1986 года по МПК G02B21/04 

12

2. Модулятор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, он дополнительно снабжен экраном из гибкой металлизированной диэлектрической ленты, уложенной петлей, двумя полосовыми электродами с зазором между ними, двумя электродами-упорами, причем все дополнительно введенные элементы расположены с противоположной стороны относительно плоскости отверстия и центрально симметрично от- ГноситеЛьно е го центра так, что петли обоих экранов перекрывают отверстие

1. .

Изобретение относится к электромеханическим модуляторам излучения, например, света и может быть применено в приборах и устройствах, в которых используются потоки излучения и возникает необходимость в их модуляции (эллипсометрах, спектрометрах, устройствах ввода-вывода информации и др.).

Цель изобретения - повышение надежности и быстродействия модулятора

На фиг. 1 показан модулятор, разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - схема электрического подключения модулятора; на фиг. 4 - конструкция модулятора с повышенной частотой работы, вид сверху.

Модулятор содержит основание 1 (часть корпуса), на котором установлены с зазорами полосовые электроды 2 и 3, электроды-упоры 4 и 5 и электрод-площадка 6 контактного узла металлизации экрана 7. Вывод металлизации экрана к электроду контактного узла осуществлен через слой проводя- щей резины 8, прижатой к основанию 1 пластиной из изолятора 9. Экран 7 из односторонне металлизированной ди- электрической ленты уложен петлей над отверстиями 10 и 11 (для простоты круглыми) в полосовых электродах и основании.

Электроды-упоры расположены друг от друга на расстоянии, не меньшем, чем сумма диаметра петли и размера отверстия вдоль направления движения

0

при движении одна навстречу другой, в электродах-упорах выполнены сквозные выборки, глубина которых меньше половины размера отверстия вдоль направления движения образующей петли, а форма выборок соответствует форме перекрываемой части отверстия, расстояние между электродами-упорами дополнительно уменьшено на глубину соответствующей выборки, причем каж- дьм из дополнительно введенных лектродов и экран электрически соединены , с соответствующим элементом, центрально симметричным с ним.

0

5

0

0

5

образующей петли, чтобы не перекрывать отверстия. Их площадь устанавливается параллельно образующей петли экрана. У электродов-упоров 4 и 5 металлиз ирована та часть их поверхности, которая может контактировать с диэлектриком экр.ана. Металлизированная часть электродов-упоров 4 и 5 Гальванически соединена с полосовыми электродами 3 и 2 соответственно. -Электроды-упоры 4 и 5 используются также как конструктивный элемент для прижима ленты экрана к полосовым электродам. На фиг. 1 слои металлизации экрана и всех электродов показаны утолщенной линией.

На фиг. 3, где показано подключение электродов модулятора к блоку питания-управления, ИП обозначает источник переменного напряжения, БУ- блок управления тиристорными ключами VS1 и VS2. К общей шине подключен экран 7, к анодным нагрузкам ключей- электроды 2,3 и 4,5 модулятора. Между БУ и ИП может быть подключен канал синхронизации (на фиг. 3 показан пунктиром).

В электромеханический модулятор излучения (фиг. 4) могут быть дополнительно введены два полосовых электрода 2 и З , два электрода- упора 4 и 5 , электрод-площадка 6 контактного узла металлизации и экран 7 . Слой проводящей резины 8 прижат к основанию 1 пластиной из

изолятора 9. Экран 7 также уложен петлей над отверстиями 10 и 11,

Все дополнительно введенные элементы идентич-ны соответствующим элементам, обозначенным теми же цифрами без штрихов, и расположены на общем основании по другую сторону от плоскости отверстия 10 центрально симметрично относительно его цент ра. Электроды-упоры 4, 5, 4, 5 имеют сквозные выборки.

Для упрощения изображения на фиг. 4 не показаны основания отдельных модуляторов, провода электрических соединений между электродами, полные контуры электродов 2 и 2 и контактных узлов экранов. Сплошными линиями изображены элементы модулятора, расположенного над плоскостью отверстия (плоскость чертежа)

Гальванические соединения осуществлены между элементами с одинаковым цифровым обозначением Так, соединены электроды 2 и 2 , 3 и З и т.д. Электрическое подключение электродов модулятора с повышенной частотой модуляции соответствует схеме на фиг. 3, в частности к общей шине присоединяются экраны 7 и 7, к анодным нагрузкам - электроды 2, 2, 5, 5 и 3, 3, 4, 4. Электроды- упоры со скв озными выборками (5 и 5 с разных сторон от плоскости ограничивают отверстие, через которое проходит поток излучения. Проекция на плоскость расстояния между электродами 5 и 5 (5 h,-h2. В электродах 4 и 4, изображенных на фиг. 4, выборки не показаны. Частично закрытые электродами 4 и 4 отверстия могут быть также использованы для модуляции потока. Выполнение выборки в электродах 4 и 4 целесообразно в случае наращивания числа полностью модулируемых отверстий. Так, размещение еще двух модуляторов (одного над плоскостью отверстия, вьше показанного на фиг. 4 штрихами, а второго под плоскостью отверстия, ниже изображенного сплошной линией) увели чивает число модулируемых с повышенной частотой отверстий до трех. Таким образом, может быть получена линейка модуляторов.

Электромеханический модулятор излучения работает следующим образом.

ПУСТЬ на модулятор (фиг. 2 и 4) сверху приходит поток излучения.

0

5

0

5

Q

0

5

0

5

5

на ключи VS 1 и VS 2 подано аноднае напряжение и отпирающий потенциал с БУ на управляющий электрод тиристора VS 1. Тогда электроды 2,5 (или 2,2, 5, 5, на фиг. 4) оказываются под потенциалом, близким к потенциалу экрана 7 (или 7, 7 на фиг. 4), на электродах 3, 4 (или 3,3, 4, 4 на фиг, 4) присут- ствз ет потенциал5 близкий к анодно- fy напряжению (тиристор VS 2 заперт) , Под действием электростатических СИ.П, вызванных высокой разностью потенциалов, экран закрывает поток нзл чения через отверстия 11 (фиг.2) ,Ш1И ленты-экраны 7, 7 открывают центральное отверстие (фиг, 4) и закрывают оставшиеся части отверстий в электродах 3 и 3 , При запирании тиристора VS 1 и подаче сигнала на Заправляющий электрод VS 2 происходит закрывание центрального отверстия (фиг, 4) и открывание отверстия 11 (фиг, 2), При этом экраны . распластываются по электродам 2 и 2. 2 и захватываются на электро- ды 7 и 7,7 соответственно для фиг, 2 и 4,

Применение электродов-упоров (упоров с проводящим покрытием с одной, обращенной к петле экрана, стороны) и электрическое соединение их с соответствующими поло совьими электродами позволяет ликвидировать отскок экрана при его ударе об упор в результате действия сил электростатического притяжения. Параллельное образующей петли экрана расположение электродов-упоров увеличи- вает площадь контактного взаимодействия между петлей и упором до мак симально возможной.

Остановка и фиксация положения экрана электростатическими силами повышает надежность и быстродействие устройства.

Электромеханический модулятор излучения по фиг, 4 имеет еще большую предельную частоту модуляции, потому что для полного закрытия или раскрытия отверстия каждый из его двух экранов 7 и 7 проходит примерно вдвое меньшее расстояние, чем в подуляторе по фиг. 2. Экраны 7 и 7 двигаются инфазно, перекрывая отверстия с разных сторон, что обеспечивается -указанными электрическими соединениями экранов и электродов.

5 , 1

Электромеханический модулятор излучения фактически является конденсатором с неоднородным изолятором (твердый диэлектрик - газовая прослойка) . При использовании в модуляторе источника знакопостоянного напряжения на границе раздела ди- электриков накаливается заряд. Плотность зтого неуправляемого заряда достигает значительной величи051006 .

ны в условиях повьшенной влажности вследствие электролитической поляризации. Такой заряд понижает надежность работы модулятора. 5 Применение источника переменного напряжения позволяет значительно уменьшить величину неуправляемого заряда и исключить его влияние на работу предлагаемого модулятора, 10 что также повышает его надежность.

Фиг.2

L.

ill//.-

-MzH: 2i;i

i / A/ . /s. / 11

r2- L//-/ -

I M/ / /„0 /.

0U2. ВНИИПИ Заказ 8526/49 Тираж 525, Подписное

Филиал ПИП Патент, г.Ужгород,ул.Проектная,4