INTERFEROMETRIC DEVICE WITH A MACH-ZEHNDER INTERFEROMETER

Abstract: 1. Interferometer arrangement comprising a Mach-Zehnder interferometer having at least one light input port (A and/or B) for light beams perpendicularly polarized to each other, and at least two light output ports (C, D) to which are associated by two beam splitters (10, 11) predetermined light paths for guiding partial beams (6, 7; 8, 9), with the partial beams being differently affectable by a medium (14, 14', 15, 15', 12) introducible in the beam path for influencing the length of the optical path, characterized by a GRIN rod lens (1-4), - whose length corresponds to one full spatial period (P) of a light beam propagating between its two front fraces on a substantially sinus-shaped light path and in a wave length-independent mode, - which is symmetrically divided, with respect to the direction of its longitudinal axis, into GRIN rod lens part halves (1, 2, 3, 4) with the light input (A, B) and light output ports (C, D) being shifted relative to the separating lines on the front faces, - which comprises, between the thus formed longitudinal sectional surfaces, a layer-shaped beam splitter (10, 11) immediately adjacent thereto and completely covering it, and - which has an intermediate space extending from the outer GRIN rod lens rim over the beam path within the GRIN rod lens (1-4), arranged substantially perpendicularly to the beam splitter (10, 11) so that - to both sides of the latter one respective GRIN rod lens part (1, 2 and 3, 4) with at least approximately half the length of a period (P/2) is provided, the intermediate space serving to receive the medium (14, 14', 15, 15', 12) for interrupting the light path toward one of the two light output ports, depending on the respective state of the medium.

Description: Interferometeranordnung mit Slach-Zehnder-Interferometer Die Erfindung bezieht sich auf eine Interferometeranordnung mit einem Interferometer nach Mach-Zehnder, welcher mindestens eine Lichteintrittsstelle für Lichtstrahlen und welcher bei mehreren, durch zwei Strahlteiler vorgegebenen, Teilstrahlen führenden Lichtwegen mindestens zwei Lichtaustrittsstellen zugeordnet sind, die mittels eines zwecks optischer Weglängenbeeinflussung im Strahlengang zur Einwirkung zW bringenden Mediums unterschiedlich beaufschlagbar sind. Derartige Interferometeranordnungen sind als Interferenzrefraktoren besonders geeignet für genaue Messungen von Brechzahländerungen, Spannungen in Gläsern, Messungen von flüssigen und gasförmigen Medien und dgl. Eine Anordnung dieser Art ist in der DE-PS 1 085 350 beschrieben, bei welcher ein einfallender Lichtstrahl an einem ersten planparallelen Strahlteiler in zwei Teilstrahlen zerlegt wird, die nach Reflexion an zwei spiegelnden Prismen an einem zweiten Strahlteiler wieder vereinigt werden. Das zu messende bzw. zu untersuchende Medium wird in den Strahlengang gebracht, um dann an den Lichtaustrittsstellen die sich ergebenden Gangunterschiede zu erfassen. Im nach Durchlaufen des zweiten Strahlteilers, wiedervereinigten Lichtstrahl liegt ein Nicolsches Prisma mit Austrittsflächen für den ordentlichen und ausserordentlichen Lichtstrahl. Hierdurch werden die beiden sich ergebenden, senkrecht zueinander polarisierten Interferenzerscheinungen räumlich getrennt, so dass in Abhängigkeit von einem in den Strahlengang eingebrachten Medium unterschiedliche Lichtausgänge von den Austrittsflächen zugeordneten Photozellen erfasst werden können. Wegen der Vielzahl der Neigungsmöglichkeiten der Strahlteiler und der spiegelnden Prismen ist eine sehr genaue Justierung erforderlich, die aber durch schrittweises und systematisches Vorgehen mehr oder weniger mühsam durchzuführen ist. Eine derartige Interferometeranordnung, wie auch im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegeben, soll in Aufbau und Handhabung wesentlich vereinfacht werden, so dass eine ausserdem zur Lichtweg-Umschaltung in der Lichtleitertechnik für optische Nachrichtenzwecke geeignete Anordnung vorliegt. Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, eine Interferometeranordnung mit einem Interferometer nach Mach-Zehnder mit unterschiedlich beaufschlagbaren Lichtaustrittsstellen zu schaffen, indem eine Gradienten-Stablinse Verwendung findet, deren Lichteintritts- und Lichtaustrittsstellen auf zumindest einer ihrer Stirnflächen radial versetzt vorgesehen sind, deren Länge einer ganzen räumlichen Periodenlänge eines sich zwischen ihren beiden Stirnflächtn auf im wesentlichen sinusförmigen Lichtweg wellenlängenunabhängig ausbreitenden Lichtstrahls entspricht, die in Richtung ihrer Längsachse symmetrisch geteilt ist, so dass die Lichteintritts- und Lichtaustrittsstellen zu den Schnittlinien auf den Stirnflächen versetzt sind, die zwischen den so gebildeten Längsschnittflächen einen hieran unmittelbar anliegenden, diesen völlig bedeckenden, schichtförmigen Strahlteiler enthält und die einen sich vom Stablinsenaussenrand über den Strahlengang innerhalb der Gradienten-Stablinse erstreckenden, im wesentlichen senkrecht zum Strahlteiler liegenden Zwischenraum besitzt, so dass zu dessen beiden Seiten je ein Gradienten-Stablinsenteil mit zumindest angenähert halber räumlicher Periodenlänge liegt, wobei der Zwischenraum zur Aufnahme des Mediums zwecks Unterbrechung des Lichtweges zu einer ersten vorgebbaren Lichtaustrittsstelle oder zu einer zweiten vorgebbaren Lichtaustrittsstelle in Abhängigkeit vom jeweiligen Mediumszustand dient. In Anwendung der Interferometeranordnung auf Lichtweg Umschaltung besteht das in den alle Lichtwege schneidenden, als Mittelnut vertikal zu den Strahlteilerschichten ausgebildeten Zwischenraum eingesetzte Medium aus doppelbrechenden Endbereichen an den den Zwischenraum begrenzenden Querschnittsflächen der Gradienten Stablinse, welche demgemäss genau senkrecht zum hierdurch geteilten Strahlteiler verlaufen und aus hiervon eingeschlossenen, wahlweise elektrisch ansteuerbaren, die Polarisation unter elektrischer Feldeinwirkung um 900 drehenden Flüssigkristallbereichen, deren jeweilige Fläche mindestens doppelt so gross wie die der Abbildung der betreffenden Lichteintrittsstelle ist. Aus einer Veröffentlichung in "Applied Optics" vom 1. September 1980, Bd. 19, Heft 17, auf den Seiten 2921 bis 2925, von R.E. Wagner und J. Cheng, unter dem Titel "Electrically controlled optical switch for multimode fiber applications" ist bereits eine andersartige Anordnung zur Lichtweg-Umschaltung mit Hilfe einer über zwei Lichtwege in jeweils senkrechter Einfallsrichtung beaufschlagten Flüssigkristallzelle, allerdings unter Verwenden von Spiegelprismen, bekannt geworden. Diese Anordnung beruht aber nicht auf dem Interferometerprinzip. Ausserdem ist ein derartiger Lichtweg-Umschalter zur Realisierung in Miniaturausführung au-fgrund der Verwendung von Spiegelprismen nur begrenzt anwendbar. Dies gilt ebenso für eine verbesserte Ausführung eines derartigen Lichtweg-Umschalters, wie er in der Veröffentlichung in "Optics Letters" Juni 1981, Bd. 6, Heft 6, auf den Seiten 275 und 276 von Richard A. Soref unter dem Titel "Low-cross-talk 2 x 2 optical switch" beschrieben ist. Bei beiden obengenannten Veröffentlichungen beruht die Lichtweg-Umschaltung auf der Vewendung von Polarisationsstrahlteilern in Verbindung mit einer Flüssigkristallzelle. Wenn auch die erforderliche Prismenanordnung mit der dazwischenliegenden Flüssigkristallzelle keine so hohe Herstellungsgenauigkeit erfordert, wie es sonst bei den bekannten Interferometeranordnungen notwendig ist, so sind doch hohe Anforderungen an die Polarisationsstrahlteiler und deren Positionierung zu stellen, um möglichst geringe Durchlassverluste bzw. hohe Auslöschungsgrade bei nichtbeaufschlagten Lichtaustrittsstellen zu erzielen. Während bei oben beschriebenem Lichtweg-Umschalter et- ne Anordnung nahegelgt wird, die sich einer Gradienten Stablinse für Teilstrahlen führende Lichtwege bedient, ist in der Veröffentlichung von W.V. Smith unter dem Titel "Acoustically operated fiber optic switch" in "IBM Technical Disclosure Bulletin" Bd. 14, Heft 2, Juli 1971, auf der Seite 652 ein Lichtweg-Umschalter beschrieben, bei dem in Abhängigkeit vom Schaltzustand unterschiedliche Lichtwege in einer Gradienten-Stablinse bereitgestellt werden. Zwischen zwei Lichteintrittsund Lichtaustrittsstellen liegt eine Gradienten-Stablinse mit halber räumlicher Periodenlänge, die durch eine in ihrer Mitte zur Einwirkung gebrachte Schallwelle den einen oder anderen Schaltzustand herbeizuführen vermag. Zum Auslösen der Umschaltung muss die zur Einwirkung ge brachte Schallwelle bestimmten Anforderungen genügen, um die Brillouin-Streubedingung zu erfüllen, was gewisse Anforderungen an die verwendeten Materialien, Herstellungsgenauigkeit und Frequenzeinhaltung der Schallwelle erfordert. Die Verwendung einer Interferometeranordnung wird hierbei aber nicht angesprochen oder auch nur nahegelegt. Wie im Buch von Wolfgang Glaser mit dem Titel Licht leitertechnik", erschienen im VEB-Verlag Technik Berlin, auf Seite 90 ausgeführt, werden Gradienten-Stablinsen von halber räumlicher Periodenlänge mit einem Strahlteiler in ihrer Mitte dazu verwendet, die aus zwei Lichteintrittsstellen zugeführten Lichtstrahlen in einer Lichtaustrittsstelle zu vereinen oder einen aus einer Lichteintrittsstelle zugeführten Lichtstrahl auf zwei Lichtaustrittsstellen aufzuteilen. Auch hier wird nicht vom Interferometerprinzip Gebrauch gemacht, und der Strahlteiler liegt hierbei transversal zur Lichtausbreitungsrichtung in der hierin verwendeten Gradienten-Stablinse. Ein bedeutsamer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die zum Umschalten der Flüssigkristallbereiche erforderliche Spannung aus photoelektrischer Energieumwandlung hergenommen werden kann, indem im einfachsten Falle eine Lichtfaser bis an die Schaltstelle, also an die Flüssigkristallzelle, herangeführt wird, um dort mit Hilfe einer Photodiode die erforderliche Schaltspannung zu erzeugen. Zweckmässigerweise wird durch diese Spannung zunächst ein Oszillator angeregt, so dass in entsprechender Ausgestaltung der Erfindung die Flüssigkristallbereiche mit Wechselspannung betrieben werden. Zur Zuleitung des für die Schaltspannung erforderlichen Lichtes kann anstelle eines besonderen Lichtleiters unter Verwenden einer vor die Interferometer-Gradienten Stablinse angesetzten Farbstrahlteiler-Gradienten-Stablinse das für die Umschaltspannung erforderliche Licht unmittelbar aus dem zu schaltenden Lichtstrahl gewonnen werden. Eine weitere Möglichkeit zur Lichtzuführung besteht darin, den für die Gewinnung der Umschaltspannung erforderlichen Lichtstrahl im Achsenbereich der Gradienten-Stablinse zu übertragen, was durch entsprechendes Anbringen der Lichteintrittsstellen für die Schaltlichtstrahlen ermöglicht wird. Da die Interferometeranordnung gemäss der Erfindung mit einem Durchmesser der Gradienten-Stablinse von weniger als 1 mm äusserst klein gehalten werden kann, lassen sich ohne weiteres mehrere Schaltbauelemente auf einem gemeinsamen Substrat integrieren, um so eine Schaltzentrale zu realisieren. Während bei herkömmlichen Interferometeranordnungen * hohe Genauigkeitsanforderungen, verbunden mit entsprechendem Justieraufwand, zu stellen sind, ist die Herstellung von Interferometeranordnungen gemäss der Erfindung unter zwangsläufigem Einhalten eines hohen Genauigkeitsgrades denkbar einfach, da unter Verwenden handelsüblicher Gradienten-Stablinsen lediglich in an sich bekannter Weise einfach anzuwendende Schleifverfahrensgänge erforderlich sind. So kann z.B. eine grössere Anzahl von Gradienten-Stablinsen auf eine ebene Werkstückhalterung in genau gleicher Höhe gekittet werden. Schleifen mit nachfolgendem Läppen lässt sich dann bis zum Erreichen der erwünschten Gradientenstabhälften unter Verwenden herkömmlicher Massnahmen mit höchster Genauigkeit durchführen. Anschliessend wird die Strahl teilerschicht aufgebracht, um dann die beiden Hälften der Gradienten-Stablinse miteinander zu verkitten. Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten, die Gradienten-Stablinsenteilhälften an ihren Halbquerschnittsflächen mit A/4-Plättchen zur Erzeugung polarisationsabhängiger Phasenverschiebung zu versehen. So kann jeweils handelsübliche A/4-Folie auf die Halbquerschnittsflächen aufgeklebt werden, die albquerschnittsflächen können anisotrop bedampft werden, undldie Gradienten Stablinsenteilhälften können durch entsprechendes Erwärmen mit anschliessendem Abschrecken in den betreffenden Endbereichen eine definierte Spannungsdoppelbrechung erhalten. Ohne Flüssigkristallzelle und ohne A/4-Plättchen in der Mittelnut, also bei freiem Zwischenraum, lässt sich die Interferometeranordnung gemäss der Erfindung auch als Interferenzrefraktor einsetzen, so dass dank der Erfindung eine universell verwendbare Anordnung vorliegt. Mit der Erfindung wird also eine Interferometeranordnung geschaffen, die auch in Miniaturausführung leicht herzustellen und ausserdem weitgehend störunanfällig auszubilden ist. Bei dieser Interferometeranordnung ergibt sich dann noch der Vorteil, dass nachträgliches Justieren nach Zusammenbau nicht mehr erforderlich ist und dass dank der Erfindung eine Anordnung zur Verfügung steht, die infolge ihrer geringen Abmessungen sich zudem auch an bisher unzugänglichen Stellen einsetzen lässt. Die Erfindung wird nachstehend in einer Ausführungsbeispielsbeschreibung anhand unten aufgeführter Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der Interferometer anordnung gemäss der Erfindung, Fig. 2 Vektordiagramme, die anhand von Interfero meteranordnungsschemen zur Erläuterung der Wirkungs- und Betriebsweise dienen, Fig. 3 die Prinzipdarstellung eineS Mehrfach-Licht weg-Umschalters, Fig. 4 ein Schema einer z.B. in der Anordnung nach Fig. 3 verwendeten Flüssigkristallzelle, Fig. 5 ein Mehrfach-Stufenspiegel in Form eines Echelettegitters mit Andeutung der Strahl wege, Fig. 6 eine Anordnung zu photoelektrischer Ener gieumwandlung zwecks Bereitstellens der Umschaltspannung, Fig. 7 eine Gradienten-Stablinsen-Interferometeran ordnung, bei der das zur photoelektrischen Energieumwandlung erforderliche Licht zusam men mit dem Signallicht über eine vorgesetz te Farbstrahlteiler-Gradienten-Stablinse zu geführt wird; sowie Querschnittsdarstellungen zur Erläuterung der Betriebsweise, Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel für eine Interfero meteranordnung in schematischer Ansicht, Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel für eine Lichtweg Umschaltanordnung mit mehreren Interfero meteranordnungen gemäss der Erfindung, Fig. 10 eine Schnittansicht der Anordnung nach Fig. 9. Die schematische Darstellung der erfindungsgemässen Interferometeranordnung nach Fig. 1 zeigt die Gradienten-Stablinsenteile 1, 2 und 3, 4, die rechts und links von einem Zwischenraum liegen, der diff A/4-Plättchen 14, 14' und 15, 15' mit dazwischenliegender Flüssigkristallzelle 23 enthält. Die Flüssigkristallzelle 23 ist mit Anschlüssen 13 versehen, die zum Anlegen der Spannung des zur Umschaltung erforderlichen elektrischen Feldes mit Hilfe durchsichtiger Elektroden dienen. Die Gradienten-Stablinsenteile 1, 2 und 3, 4 haben je eine halbe räumliche Periodenlänge, wie es sich aus den angedeuteten sinusförmigen Lichtwegen 5 bis 9, 16 und 17 ergibt. Diese Lichtwege breiten sich zwischen einer Lichteintrittsstelle A und den Lichtaustrittsstellen C und D aus, wobei grundsätzlich auch ein hier nicht angedeuteter Lichtstrahlweg von einer weiteren, nicht gezeigten Lichteintrittsstelle B ausgehen könnte. Die Lichtstrahlwege sind hier zur Verdeutlichung stark ausgeweitet angedeutet. Jedoch hängt diese Ausweitung in Wirklichkeit stark von der numerischen Apertur des an die Interferometeranordnung angesetzten Licht leiters zur Zuführung des Eingangslichtstrahls ab, sodass sich bei Verwenden von Lichtfasern hierzu nur äusserst geringe Ausweitungen der Lichtstrahlwege ergeben. Die Gradienten-Stablinsenteile 1, 2 und 3, 4 sind symmetrisch längs ihrer Achse geteilt, wobei die so gebildeten Schnittflächen unmittelbar hieran anliegend je eine Strahlteilerschicht 10 und 11 einschliessen. Gradienten-Stablinsenteile 1, 2 und 3, 4, die jeweils zwischen ihren Längsschnittflächen eine Strahlteiler schicht 10, 11 aufweisen, lassen sich verhältnismässig einfach herstellen, indem handelsübliche Gradienten Stab linsen von halber räumlicher Periodenlänge auf eine ebene Werkstückunterlage derart geklebt werden, dass ihre extremen freien Mantellinien ebenfalls in einer Ebene zu liegen kommen. Durch Schleifen mit nachfolgendem Läppen lassen sich hieraus halbzylindrige Gradienten-Stablinsenteilhälften mit genau in der Achse liegenden Längsschnittflächen herstellen. Nach an sich bekanntem Beschichten mit Strahlteilerschichten werden die halbzylindrigen Gradienten-Stablinsenteilhälften von der Unterlage gelöst und unter Selbstjustage miteinander verkittet. Diese Selbstjustage kann durch Einführen der halbzylindrigen Gradienten-Stablinsenteilhälften in eine Bohrung mit Gradienten-Stablinsendurchmesser in einem hierzu vorgesehenen Werkzeug oder einem Bauelement der Interferometeranordnung durchgeführt werden, indem diese Teilhälften hierin mit ihren Längsschnittflächen präzise aufeinandergeschoben werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, ein Substrat mit Gradientenindexfasern in der oben angegebenen Weise zu bekleben oder diese in vorgeprägte Kerben des Substrats einzulegen, um dann wie zuvor durch Abschleifen und Polieren die halbzylindrigen Teilhälften zu erhalten. Anschliessend werden die erhaitenen Längsschnittflächen jeweils mit der Strahlteilerschicht bedampft. Derart behandelte Substrate werden äusserst genau miteinander verkittet, wobei sichergestellt ist, dass die hierauf angebrachten halbzylindrigen Teilhälften mit ihren Längsschnittflächen exakt übereinander zu liegen kommen. Aus dem Substrat werden dann Streifen gesägt, deren Breite der Bildweite der Faserlinsen oder einem Vielfachen davon entspricht. Die Sägeflächen werden poliert, wobei dann die Vereinzelung erst nach Fertigstellen der Lichtweg-Umschalter vorgenommen wird. Die A/4-Plättchen 14, 14', 15, 15' lassen sich an den vorgesehenen Stellen ebenfalls in einfacher Weise ausbilden, solange noch die halbzylindrigen Gradienten Stablinsenteilhälften auf dem Substrat kleben, das, wie oben erwähnt, in Streifen zerschnitten ist. Die freiliegenden Endbereiche der Teilhälften werden dann, wie oben bereits ausgeführt, behandelt. In allen diesen aufgeführten Fällen lässt sich polarisationsabhängige Phasenverschiebung bei so behandelten Gradienten-Stablinsenteilhälften herbeiführen. Wohlgemerkt, jeweils nur eine Halbzylinder-Endfläche der auf dem Substrat geklebten Gradienten-Stablinsenteilhälften wird zur Erzeugung polarisationsabhängiger Phasenverschiebung hergerichtet. Die nach Zusammenfügen zur Gradienten-Stablinse sich ergebenden Halbzylinder-Stirnflächen sind zum Ansetzen von Lichtleitern an den geplanten Lichteintritts- A, B und Lichtaustrittsstellen C, D vorgesehen. Es versteht sich, dass zur Verwendung des erfindungsgemässen Interferometers als Interferenzrefraktor der Verfahrensgang zum Aufbringen der X/4-Plättchen auf die betreffenden Halbzylinder-Endflächen entfallen kann. In diesem Falle wird das Interferometer unter Beibehalten eines zwischen einander gegenüberliegenden halbzylindrigen Gradienten-Stablinse-nteilhälften liegenden Zwischenraums zusammengebaut, der dann zum Einbringen des jeweils zu untersuchenden Objektes oder Mediums dient. Wird hingegen das erfindungsgemässe Gradienten-Stablinsen-Interferometer für Lichtweg-Umschaltzwecke verwendet, dann müssen die halbzylindrigen Gradienten-Stablinsenteilhälften mit ihren wie oben behandelten Halbzylinder-Endflächen derart zusammengesetzt werden, dass sowohl bei frontal gegenüberliegenden, als auch bei nebeneinanderliegenden, mit den A/4-Plättchen versehenen Halbzylinder-Endflächen jeweils unterschiedlich linear polarisierte Wellenkomponenten verzögert werden. Der der Lichteintrittsstelle zugeführte Lichtstrahl ist nicht-polarisiert, d.h. die in der Regel verwendeten Lichtquellen sind - wie unmittelbar einwirkendes Sonnenlicht - nahezu oder praktisch unpolarisiert, so dass hierin zwei zueinander senkrecht linear polarisierte Wellenkomponenten enthalten sind. An dieser Stelle sei noch vermerkt, dass das der Lichteintrittsstelle zugeführte Licht ein breitbandiges Frequenzspektrum enthalten kann, aber keinesfalls nur monochromatisch zu sein braucht. In der zusammengebauten Interferometeranordnung verzo- gert demnach, wie in Fig. 2 angedeutet, das X/4-Plätt- chen 14 die waagerecht-linear-polarisierte Wellenkomponente, wohingegen das gegenüberliegende A/4-Plättchen 15 die senkrecht-linear-polarisierte Wellenkomponente verzögert. Das A/4-Plättchen 14' verzögert demgemäss die senkrecht-linear-polarisierte Wellenkomponente, wohingegen das gegenüberliegende A/4-Plättchen 15' die waagerecht-linear-polarisierte Wellenkomponente verzögert. Die Flüssigkristallzelle 23 kann insgesamt mit einer für alle Lichtstrahlwege gemeinsamen Flüssigkristallsubstanz gefüllt sein, jedoch andererseits auch, wie in Fig. 4 gezeigt, mehrere Flüssigkristallbereiche 12 enthalten, die einzelnen Lichtstrahlwegen der Interferome teranordnung zugeordnet sind. Im letzteren Falle muss dabei beachtet werden, dass die jeweilige Kantenlänge der Flüssigkristallbereiche 12 etwa doppelt so gross ist wie die Abbildung der jeweiligen Lichteintrittsstelle A oder B. Die Flüssigkristallzelle 23 muss mit einer Flüssigkristallsubstanz gefüllt sein, die unter der Wirkung eines angelegten elektrischen Feldes zu einer Polarisationsdrehung von 900 führt. Hierzu eignet sich beispielsweise eine homogen orientierte, verdrillt nematische Schicht. Im einfachsten Falle Wird je nach verlangtem Schaltzustand der Lichtweg-Umschaltanordnung das elektrische Feld durch Anlegen entsprechender Spannung unmittelbar von einer Schaltstelle an die mit den durchsichtigen Elektroden der Flüssigkristallzelle verbundenen Anschlüsse 13 bereitgestellt oder nicht. Die Lichtstrahlausbreitung hängt neben der numerischen Apertur auch von den vorliegenden Brechwertbereichen innerhalb der Gradienten-Stablinse ab. Bekanntlich muss ja die Brechwertverteilung vom Aussenrand einer Gradienten-Stablinse zu ihrer Achse hin quadratisch abnehmen, wenn ein sinusförmiger Lichtstrahlweg innerhalb der Gradienten-Stablinse erzielt werden soll. Durch die Wahl des jeweiligen Verhältnisses von Länge zu Durchmesser der zu verwendenden Gradienten-Stablinse 1-4 kann daher auch der Lichteinfallswinkel zur Strahlteilerfläche optimal eingestellt werden. Hinzu kommt, dass bei äusserst geringer numerischer Apertur einer an eine Lichteintrittsstelle angesetzten Lichtfaser sich nicht nur eine, sondern auch mehrere Lichtfasern an eine entsprechende Anzahl von Lichteintrittsstellen auf eine Stirnfläche einer halbzylindrigen Gradienten-Stablinsenteilhälfte ansetzen lassen können. Soll die erfindungsgemässe Interferometeranordnung als Lichtweg-Umschalter eingesetzt werden, dann lässt sich die Wirkungs- und Betriebsweise am besten anhand der Darstellung in Fig. 2 erläutern. Während der obere Teil der Darstellung sowohl schematisch die Interferometeranordnung als auch die Lichtstrahlwege und die Vektordiagramme ohne Einfluss der Flüssigkristallzelle 23 auf die Teilstrahlen andeutet, gilt der untere Teil der Darstellung sowohl mit schematischer Andeutung der Interferometeranordnung einschliesslich ber Lichtstrahlwege als auch mit den dazugehörigen Vektordiagrammen für den Fall, dass die Flüssigkristallzelle 23 unter Feldeinwirkung die Teilstrahlen hinsichtlich ihrer Polarisation beeinflusst. Die genannten Vektordiagramme sind jeweils gesondert für die Teilstrahlen in den oberen Gradienten-Stablinsenteilhälften 1, 3 und in den unteren Gradienten-Stablinsenteilhälften 2, 4 gezeigt. Der nicht-polarisierte Lichtstrahl an der Lichteintrittsstelle A besteht aus einer senkrechten, linear polarisierten Wellenkomponente y1 und y2 und aus einer waagrecht linear polarisierten Wellenkomponente x1 und x2. Nach Durchgang durch den Strahlteiler 10 erleiden beide reflektierten Teilwellenkomponenten y1 und xl einen voreilenden Phasensprung um , wohingegen die den Strahlteiler 10 durchlaufenden Teilwellenkomponenten y2 und x2 sich ohne Phasensprung ausbreiten. Der obere Teilstrahl gelangt weiterhin über das obere X/4-Plätt- chen 14, wobei die horizontal polarisierte Teilwellenkomponente xl verzögert wird. Der untere Teilstrahl gelangt über das untere A/4-Plättchen 14', wobei die senkrecht polarisierte Teilwellenkomponente y2 verzögert wird. Da im oberen Teil der Fig. 2 die vlüssigkri- stallzelle 23 nicht aktiviert sein soll, liegen nach Durchlaufen für den oberen Teilstrahl und den unteren Teilstrahl der Flüssigkristallzelle 23 gleiche Verhältnisse vor wie vor Eintritt in die Flüssigkristallzelle 23. Hat der obere Teilstrahl das obere A/4-Plättchen 15 durchlaufen, dann ist die senkrecht polarisierte Teilwellenkomponente y1 verzögert, wohingegen nach Durchlaufen des unteren Teilstrahls durch das untere A/4- Plättchen 15' dessen horizontale Teilwellenkomponente x2 verzögert ist. Bei Reflexion des oberen Teilstrahls am zweiten Strahlteiler 11 erleidet dieser Teilstrahl einen voreilenden Phasensprung um 2' und nach Durchlaufen des oberen Teilstrahls durch den Strahlteiler 11 bleibt der obere Teilstrahl an der Lichtaustrittsstelle D in seiner Phase unbeeinflusst. Gleiches gilt für den unteren Teilstrahl nach Durchlaufen des Strahlteilers 11, wobei der untere Teilstrahl an der Lichtaustrittsstelle C unbeeinflusst bleibt. Das bedeutet, dass an der Lichtaustrittsstelle C eine Phasendifferenz von W zwischen reflektiertem oberem Teilstrahl und hindurchlaufendem unterem Teilstrahl vorliegt; also sich beide Teilwellenkomponenten aufheben, so dass an der Lichtaustrittsstelle C keinerlei Lichtwirkung auftritt. Anders liegen die Verhältnisse an der Lichtaustrittsstelle D, an der sich die beiden Teilwellenkomponenten summieren, so dass dort der Lichtstrahl austreten kann. Im unteren Teil der Darstellung nach Fig. 2, die die Verhältnisse bei unter Feldeinwirkung aktivierter Flüssigkristallzelle 23 zeigt, entsteht ebenfalls wieder nach Durchlaufen des ersten Strahlteilers 10 für reflektierte obere Wellenkomponenten des oberen Teilstrahls ein voreilender Phasensprung von 2, wohingegen die den ersten Strahlteiler 10 durchdringenden Wellenkomponenten y2 und x2 unbeeinflusst hindurchgelangen. Wie zuvor wird die horizontal polarisierte Wellenkomponente xl nach Durchlaufen des oberen B/4-Plättchens 14 verzögert, wohingegen der untere Teilstrahl nach Durchlaufen des unteren A/4-Plättchens 14' in seiner vertikal polarisierten Teilwellenkomponente y2 verzögert wird. Nach Durchlaufen des oberen Teilstrahls durch die nunmehr aktivierte Flüssigkristallzelle 23 werden die Teilwellenkomponenten y1 und x2 je um 900 gedreht, wobei das gleiche für den die aktivierte Flüssigkristallzelle 23 durchlaufenden unteren Teilstrahl gilt. Nach Durchlaufen des oberen Teilstrahls durch das obere A/4- Plättchen 15 ist dessen vertikal pola & sierte Teilwellenkomponente xl verzögert, so dass nunmehr ein Phasenunterschied zwischen horizontal polarisierter Teilwellenkomponente y1 und vertikal polarisierter Teilwellenkomponente xl um Tr vorliegt. Nach Durchlaufen des unteren Teilstrahls durch das untere A/4-Plättchen 15' wird dessen untere, horizontal polarisierte Teilwellenkomponente y2 verzögert, so dass hier ebenfalls zwischen horizontal polarisierter Teilwellenkomponente y2 und vertikal polarisierter Teilwellenkomponente x2 ein Phasenunterschied von s besteht. Da der obere Teilstrahl nach Durchlaufen des zweiten Strahlteilers 11 unbeeinflusst bleibt und der untere Teilstrahl einen Phasen sprung um nach Reflexion am zweiten Strahlteiler 11 erfährt, ergibt sich ein Phasensprung X zwischen den einzelnen Teilwellenkomponenten y1 und y2 sowie x2 und xl, was bedeutet, dass sich die beiden Teilwellenkomponenten aufheben. Umgekehrt addieren sich nach Durchlaufen des unteren Teilwellenstrahls durch den zweiten Strahltei ler 11 unbeeinflusste Phasenlagen seiner Teilwellenkomponenten x2 und y2, wohingegen die oberen Teilwellenkompontenten xl und y1 nach Reflexion am zweiten Strahlteiler 11 einen Phasensprung um 2 erleiden und die unteren Teilwellenkomponenten des unteren Teilstrahls x2 und y2 unbeeinflusst hindurchgelangen. Da sich hierbei zwischen den einzelnen Teilwellenkomponenten des unte ren Teilstrahls und des oberen Teilstrahls ein Phasenunterschied von 2s ergibt, summieren sich an der Lichtaustrittsstelle C die beiden Teilstrahlen, so dass dort eine Lichtwirkung zu verzeichnen ist, wohingegen die Lichtaustrittsstelle D infolge gegenseitiger Auslöschung beider Teilstrahlen dunkel bleibt. Damit eine Lichtweg-Umschaltung von der Lichtaustrittsstelle C zur Lichtaustrittsstelle D oder umgekehrt stattfinden kann, werden spezielle Eigenschaften der Strahlteilerschichten 10, 11 ausgenutzt. Es zeigt sich nämlich, dass das Strahlteilungsverhältnis der Strahlteilerschichten 10, 11 unkritisch ist. Strahlteilerschichten lassen sich allgemein als dielektrisches Einschichtsystem oder Mehrschichtsystem ausbilden. Weiterhin ergibt sich bei Verwenden derartiger Strahlteilerschichten kein Problem, da die Länge der Gradienten Stablinse derart gewählt werden kann, dass der Lichtstrahleinfall auf die Strahlteilerschicht unter einem spitzen Winkel erfolgt, der eine Polarisation an der Grenzfläche zum Strahlteiler ausschliesst. Um breitba dig hohe Reflexion der Strahlteilerschicht zu erreichen, muss der Gangunterschied zwischen dem an der oberen und dem an der unteren Grenzfläche reflektierten Strahl möglichst genau eine Wellenlänge oder ein Vielfaches davon betragen. Bei Reflexion am dichteren Medium, d.h. also an der Grenzfläche zwischen Gradienten-Stablinse und Strahlteilerschicht, tritt ein Phasensprung um Tr auf. Die Strahlteilerschicht muss so ausgelegt sein, dass der geometrische Gangunterschied ebenfalls Tr wird. Dies bedeutet, dass sich eine Phasen Tr differenz von 2 zwischen reflektiertem und durchgehen- dem Licht ergibt. In einer symmetrischen Anordnung mit zwei derartigen Strahlteilern, wie es bei der Mach Zehnder-Interferometeranordnung vorgegeben ist, er scheint damit an der Lichtaustrittsstelle die jeweils mit einem einzigen Lichtdurchgang und einer einzigen Reflexion erreicht werden kann, das Licht phasengleich und damit verstärkt. An der anderen Lichtaustrittsstelle hingegen findet Auslöschung statt, da der eine Teilstahl keine und der zweimal reflektierte Teilstrahl eine Phasenverschiebung um w erfährt. In Fig. 3 liegt grundsätzlich ebenfalls die in Fig. 1 gezeigte Interferometeranordnung mit hen Gradienten Stablinsenteilen 1, 2 und 3, 4 vor, zwischen denen eine Flüssigkristallzelle 23 mit den rechts und links hiervon angeordneten A/4-Plättchen 14, 15 und 14', 15' angeordnet ist. Zum Unterschied gegenüber zuvor liegen hier die Lichteintritts- und Lichtaustrittsstellen nur auf einer Stirnfläche des linken Gradienten-Stablinsenteils 1, 2 vor und werden durch Lichtfasern eines an die Stirnfläche des oberen linken halbzylindrigen Gradienten-Stablinsenteils angesetztes Lichtfaserbündel 25 beleuchtet bzw. beaufschlagen Lichtfasern hiervon. Unter Berücksichtigung einer äusserst kleinen numerischen Apertur der einzelnen Lichtfasern des Lichtfaserbündels 25 wird der Durchmesser des Lichtfaserbündels 25 so gewählt, dass er etwa einem Viertel des Gradienten-Stablinsen-Durchmessers entspricht; wobei das Lichtfaserbündel 25 an die Stirnfläche der halbzylindrigen Gradienten-Stablinsenteilhälfte so angebracht ist, dass zumindest nahezu gleicher Abstand zur oberen Gradienten Stablinsen-Mantellinie wie zu ihrer Schnittfläche vorliegt. Die übrigen drei Halbstirnflächen sind je mit einem Mehrfach-Stufenspiegel 12, 17, 18 nach Art eines Echelettegitters versehen. Die Flüssigkristallzelle 23 enthält, wie aus Fig. 4 ersichtlich, zwei Flüssigkristall zellenbereiche 12, die jeweils die Abbildung des Lichtfaserbündels 25 voll zu erfassen vermögen. Die Wandungen der Flüssigkristallzellenbereiche 12 sind mit sich einander kreuzenden durchsichtigen Elektrodensätzen versehen, so dass sich die Flüssigkristallzellenbereiche 12 an hierdurch gebildeten Koordinatenstellen mit Hilfe eines hieran angeschlossenen Multiplexers 35 aktivieren lassen. Der Multiplexer 35 lässt sich ebenfalls über Lichtfasern ansteuern, die mittels photoelektrischer Umwandlung wahlweise die Elektroden ztr Aktivierung der Flüssigkristallsubstanz an den jeweiligen Elektrodenkreuzungsstellen zur Bereitstellung eines jeweiligen elektrischen Feldes beaufschlagen. Die durch das Lichtfaserbündel 25 an der Halbstirnfläche der Gradienten-Stablinsenteilhälfte 1 eingekoppelten Lichtstrahlen durchlaufen auf diese Weise je nach Ansteuerung der Elektrodenkreuzungsstellen in den Flüssigkristallzellenbereichen 12 mehrfach die Gradienten Stab linse 1-4 infolge Reflexion an den an den übrigen Halbstirnflächen angebrachten Mehrfach-Stufenspiegeln 16 bis 18. In Fig. 5 ist ein Ausschnitt eines Mehrfach Stufenspiegels gebracht, wobei die hierin angedeuteten Strahlwege den Versatz zwischen einfallendem und reflektiertem Lichtstrahl hervorgehen lassen. Die Mehrfach-Stufenspiegel 16 bis 18 müssen demnach ebenfalls so auf den Halbstirnflächen angebracht sein, dass die jeweilige Abbildung des Lichtfaserbündels 25 voll erfast werden kann. In Fig. 6 ist schematisch angedeutet, wie die zur Umschaltung der Flüssigkristallzelle 23 erforderliche Spannung mittels photoelektrischer Energieumwandlung bereitgestellt werden kann. Über einen Steuerlichtleiter 22 wird ein Niederfrequenzgenerator 20 angesteuert, dessen Ausgänge mit beiden Elektrodenzuführungsleitungen 13 der Flüssigkristallzelle 23 verbunden sind. Sind mehrere Zuführungsleitungen zu einer entsprechenden Elektrodenpaaranzahl der Flüssigkristallzelle 23 vorgesehen, wie z.B. bei Verwenden eines Multiplexers 35, dann liegt auch eine entsprechende Anzahl von Steuerlichtleitern 22 mit jeweils zugeordneter Photodiode 21 vor. Photodioden 21 und Niederfrequenzgeneratoren 20 können in integrierter Schaltungsbauweise auf den freien Bereichen der Wandungen der Flüssigkristallzelle 23 untergebracht sein. Es versteht sich, dass in diesem Falle die Flüssigkristallzellenwandungen in entsprechendem Masse aus der Gradienten-Stablinse 1-4 herausragen können, um die Ansteuerung durch Steuerlichtleiter 22 zu ermöglichen. Eine weitere Möglichkeit, Steuerlicht für die zur Umschaltung der Flüssigkristallzellenbereiche 12 erforderlichen Spannung bereitzustellen, besteht darin, die Photodioden 21 zwischen den Flüssigkristallbereichen 12 der Flüssigkristallzelle 23 im Bereich unmittelbar unterhalb und oberhalb der Strahlteiler 10 und 11 der Gradienten-Stablinse 1-4 anzuordnen, wobei dann die Steuerlichteintrittsstellen unmittelbar auf einer der Stirnflächen der Gradienten-Stablinse 1-4 vorzusehen sind. Dadurch, dass in diesem Falle die Steuerlichtstrahlen in Achsennähe der Gradienten-Stablinse 1-4 eingespeist werden, ergibt sich bei entsprechender Anordnung keine störende Beeinflussung der sich in der Gradienten-Stablinse 1-4 zusätzlich ausbreitenden Signallichtstrahlen. Eine grundsätzlich andere Möglichkeit zur Zuführung des für die photoelektrische Energieumwandlung erforderlichen Steuerlichts lässt sich anhand der Fig. 7 beschrei ben. Hierbei sind zwei besondere, aneinander angesetzte Gradienten-Stablinsen vorgesehen, nämlich einmal die zuvor beschriebene Interferometer-Gradienten-Stablinse 1-4 und zum anderen eine zusätzliche, sich hieran in genau axialer Ausrichtung anschliessende Farbstrahlteiler-Gradienten-Stablinse 30, letztere allerdings mit räumlich halber Periodenlänge. Die Farbstrahlteiler Gradienten-Stablinse 30 weist ebenfalls eine in ihrer Achse liegende Längsschnittfläche auf, in der eine Farbstrahlteilerschicht 31 liegt, die unmittelbar an den Schnittflächen der Farbstrahlteiler-Gradienten Stablinse anliegt. Die Farbstrahlteilerschicht 31 hat die Eigenschaft, Licht des einen Wellenlängenbereichs zu reflektieren, wohingegen Licht eines anderen Wellenlängenbereichs des Spektrums hindurchgelassen wird. Derartige Farbstrahlteilerschichten sind an sich bekannt (siehe z.B. "Siemens Forsch.- und Entwickl.- Ber. Bd. 8 (1979), Nr. 3, Seiten 130-135) und brauchen deshalb hier nicht weiter beschrieben zu werden. Die beiden Gradienten-Stablinsen 30 und 1-4 sind in genau axialer Ausrichtung derart mit ihren-Stirnflächen aneinandergesetzt, dass die Farbstrahlteilerschicht 31 genau senkrecht zu den Strahlteilerschichten 10 und 11 in der Interferometer-Gradienten-Stablinse 1-4 ausgerichtet ist. An der freien Stirnhalbfläche der Farbstrahlteiler-Gradienten-Stablinse 30 ist die Lichte in trittstelle vorgesehen, an die ein Lichtleiter 36 angesetzt ist. Die Lichteintrittsstelle ist gegenüber der Gradienten-Stablinsenachse versetzt so angeordnet, dass die durch den Lichtleiter 36 beaufschlagte Lichteintrittsstelle auf einer der Stirnflächenhälften der Gradienten-Stablinse 1-4 abgebildet wird. Im Zwischenraum der Interferometer-Gradienten-Stablinse 1-4 befindet sich zwischen den A/4-Plättchen 14, 14' und 15, 15' eine plattenförmige Anordnung 50, die in zwei Hälften 32 und 33 eingeteilt ist, deren Trennfläche, durch die Achse der Interferometer-Gradienten-Stablinse 1-4 verlaufend, senkrecht zu den Strahlteilern 10 und 11 ausgerichtet ist. Die eine Hälfte 32 der plattenförmigen Anordnung 50 besitzt in den Abbildungsbereichen des Lichtleiters 36 je eine Photodiode oder besteht, diese Abbildungsbereiche umfassend, nur aus einer einzigen Photodiode 51. Ausserdem kann in dieser einen Hälfte 32 noch ein Niederfrequenzgenerator integriert sein, der die zur Steuerung der Flüssigkristallzellenbereiche erwünschte Wechselspannung liefert. Die andere Hälfte 33 der plattenförmigen Anordnung 50 enthält zumindest in den Abbildungsbereichen der Lichteintrittsstellen 36 Flüssigkristallzellenbereiche, deren Elektroden mit nicht gezeigten, entsprechenden Anschluss stellen auf der einen Hälfte 32 verbunden sind. Die freie Stirnfläche am Ende der Interferometer-Gradienten-Stablinse 1-4 hat an den hierauf abgebildeten Lichteintrittsflächen als Lichtaustrittsflächen entsprechend angesetzte Lichtleiter 37 und 38, die sich unter Steuerung der Interferss meter-Gradienten-Stablinse 1-4 wahlweise mit Licht beaufschlagen lassen. Die Betriebsweise lässt sich anhand der Querschnittsdarstellungen im unteren Teil der Fig. 7 erläutern. An der freien Stirnfläche der Farbstrahlteiler-Gradienten-Stablinse 30 wird über einen an die Lichteintrittsstelle versetzt zur Achse und zur Schnittfläche 31 angesetzten Lichtleiter 36 Licht mit den Wellenlängenbereichen Äl und A2 zugeführt. Diese Lichteintrittsstelle wird auf der an die Farbstrahlteiler-Gradienten-Stablinse 30 angesetzten Interferometer-Gradienten-Stablinse 1-4 zweifach abgebildet, und zwar links unten an der Lichteintrittsstelle der Interferometer-Gradienten-Stablinse 1-4 für den an der Farbstrahlteilerschicht 31 reflektierten Wellenlängenbereich Äl und rechts unten an der Lichteintrittsstelle der Interferometer-Gradienten Stablinse 1-4 für den durch die Farbstrahlteilerschicht 31 hindurchgelangenden Lichtwellenlängenbereich A2. Der Lichtstrahl des Wellenlängenbereichs Äl wird über den Strahlteiler 10 der Interferometer-Gradienten-Stablinse wie zuvor in einen reflektierten und einen durchgelassenen Teilstrahl Al aufgeteilt, die beide auf die rechte Hälfte 33 der plattenförmigen Anordnung 50 mit den Flüssigkristallbereichen gelangen, wohingegen die Teilstrahlen A2 die Photodioden 51 auf der linken Hälfte 32 beaufschlagen. Nach Durchlaufen der Teilstrahlen durch die Flüssigkristallbereiche und die entsprechenden A/4-Plättchen 15 und 15' gelangen die vereinigten Teilstrahlen Äl entweder auf den Ausgangslichtleiter 37 oder 38, je nachdem ob der bzw. die Flüssigkristallbereiche aktiviert sind oder nicht. Zur elektrischen Feldsteuerung des jeweiligen Zustands der Flüssigkristallbereiche enthält der Eintrittslict- strahl über Licht leiter 36 an der Farbstrahlteiler-Gradienten-Stablinse 30 entweder beide Lichtwellenbereiche Äl und A2, so dass die Flüssigkristallbereiche infolge Erregung der Photodioden 51 auf dem Teil 32 aktiviert werden oder nur einen Lichtwellenbereich X1 mit der Folge, dass die Flüssigkristallbereiche inaktiv bleiben, weil kein Lichteinfall auf die Dioden 51 stattfindet. Auch hier wiederum ist es klar, dass die freie Stirnfläche der Farbstrahlteiler-Gradienten-Stablinse 30 mit mehreren Lichteintrittsstellen versehen sein kann, die entsprechend versetzt zur Gradienten-Stablinsenachse vorliegen müssen. Eine Interferometeranordnung, die grundsätzlich sowohl zur Lichtweg-Umschaltung als auch als Interferenzrefraktor Verwendung finden kann, lässt sich, wie aus Fig. 8 ersichtlich, in denkbar einfacher Weise realisieren. Hierzu dient ein Block 40, der mit einer Bohrung versehen ist, deren Durchmesser exakt dem Durchmesser der hierin einzusetzenden Gradienten-Stablinse 1-4 entspricht. Die Länge des Blocks 40 ist gleich der Länge der hierin einzusetzenden Gradienten-Stablinse 1-4 plus der Breite des Zwischenraums zur Aufnahme des Mediums oder der Flüssigkristallzelle 23 zusammen mit den A/4-Plättchen 14, 15, 14', 15', falls im letzteren Falle die Interferometeranordnung als Lichtweg-Umschalter dienen soll. Der Block 40 enthält demgemäss in seiner Mitte eine Nut, die senkrecht zur Gradienten-Stablinsenachse ausgerichtet ist. Die beiden Gradienten Stablinsenteile 1, 2 und 3, 4 sind jeweils an einem Ende mit einem Flansch 49 versehen, der in eine entsprechende ringförmige Ausnehmung zu beiden Seiten des Blocks 40, genau passend und mit den Stirnflächen des Blocks 40 fluchtend, bei eingelegten Gradienten-Stablinsenteilen 1, 2 und 3, 4 eingelassen ist. Der Flansch 49 kann entweder vor Einsetzen der Gradienten-Stablinsenteile 1, 2 und 3, 4 hieran angebracht werden oder, insbesondere bei aufeinanderfolgendem Einsetzen der einzelnen Gradienten-Stab linsentei lhä 1 ften 1, 2, 3, 4, erst nach ihrem Justieren in der Bohrung so, dass die betreffenden Endflächen der Gradienten Stablinsenteilhälften 1, 2, 3, 4 mit den Seitenwandungen der Nut in der Mitte des Blocks 40 zumindest in etwa fluchten bzw. ohne Freilassen eines Zwischenraums an die Wandungsflächen der in diese Nut eingesetzten Flüssigkristallzelle 23 anstossen. Es versteht sich natürlich, dass auch im letzteren Falle die betreffenden Endflächen der Gradienten-Stablinsenteilhälften 1, 2, 3, 4 zur Erzeugung Polarisations-unabhängiger Phasenverschiebung hergerichtet sein müssen. Ein Ring 43 wird dann auf der rechten Stirnfläche des Blocks 40 befestigt, so dass der rechte Gradienten-Stablinsenteil 3, 4 fest in der Blockbohrung verankert ist, dessen dem genannten Zwischenraum in der Gradienten Stablinse 1-4 zugewandte Endfläche mit der betreffenden Nutwandung ebenso fluchtet bzw. an die eingesetzte Flüssigkristallzelle 23 anstösst wie die Endfläche des linken Gradienten-Stablinsenteils 1, 2. Neben seiner Aufgabe zur Verankerung des rechten Gradienten-Stablinsenteils 3, 4 dient der Ring 43 noch zur Aufnahme eines Anschlussteils 45, in das die Lichtleiter 48, wie an sich bekannt, eingekittet sind. Eine Steckverbindung dieser Art lässt sich der Veröffentlichung von L. Balliet, u.a. im "IBM Technical Disclosure Bulletin", Bd. 24 Heft 2, Juli 1981, auf den Seiten 1154 und 1155, unter dem Titel "Low cost fiber-optic connectors" entnehmen. Das Anschlussstück 45 wird fest in die Ringöffnung eingepresst, so dass ein unmittelbarer Kontakt zwischen den Lichtleitern 48 und dem Gradienten-Stablinsenteil 3, 4 gewährleistet ist. Auf der linken Seite ist ebenfalls ein Befestigungsring 44 zur Verankerung des linken, im Bereich seiner Stirh- fläche ebenfalls mit einem Flansch versehenen Gradienten-Stablinsenteils 1, 2 angebracht, in dessen Zentral öffnung natürlich auch ein Anschluss stück 45 mit hierin befestigten Lichtleitern 47 eingesetzt ist. Soll das Interferometer als Lichtweg-Umschalter eingesetzt werden, dann müssen zusätzlich zur oben erwähnten Mittelnut noch Massnahmen zum Bereitstellen der für die Felderregung der Flüssigkristallzelle 23 erforderlichen Spannung vorgesehen werden. Neben der zentralen Öffnung im linken Ring 44 befindet sich hierin eine exzentrisch angeordnete weitere oeffnung, die zur Aufnahme eines weiteren Anschluss stücks 46 dient, in das der Steuerlichtleiter 22 eingesetzt ist. Der Steuerlichtleiter 22 steht nach Einsetzen des Anschluss stücks 46 in unmittelbarem Kontakt mit einem internen Lichtleiter 41, der in axialer Ausrichtung in einer hieran angepassten Bohrung 41 im Block 40 liegt. In die genannte Mittelnut des Blocks 40 wird dann eine Flüssigkristallzelle 23 neben an den betreffenden Endflächen der Gradienten-Stablinsentei lhälften vorgesehenen A/4-Plättchen 14, 15, 14', 15' gemäss oben beschriebener Anordnung eingesetzt. Auch hier wiederum ist Vorsorge dafür getroffen, dass im wesentlichen kein Zwischenraum zwischen den Gradienten-Stablinsenteilen 1, 2 und 3, 4 und der eingesetzten Flüssigkristallzelle 23 besteht. Ein derartiger Lichtweg-Umschalter lässt sich sehr klein ausführen, beispielsweise in der Grössenordnung von 1 cm Länge, so dass hiermit eine -Vielfalt von Verwendungsmöglichkeiten vorliegt. Zum Zusammenbau eines Interferometers gemäss der Erfindung werden also, wie oben beschrieben, entweder bereits zusammengeklebte Gradienten-Stablinsenteile 1, 2 und 3, 4 in besagte Bohrungen des Blocks 40 eingeführt oder aber die Gradienten-Stablinsenteilhälften 1, 2, 3, 4 mit entsprechend, wie oben beschrieben, dazwischenliegenden Strahlteilerschichten 10, 11 einzeln in die exakt angepasste Bohrung eingebracht, so dass sie sich dort erst zu den beiden Gradienten-Stablinsenteilen 1, 2 und 3, 4 zusammenfügen. Eine andere Möglichkeit zur Herstellung eines Gradienten-Stablinsen-Interferometers besteht darin, den Block 40 so in zwei Teilblöcke aufzuteilen, dass die genannte Bohrung zur Aufnahme der Gradienten-Stablinsenteile 1, 2 und 3, 4 durch in beide Teilblöcke eingelassene Ausnehmungen halbkreisförmigen Querschnitts mit gleichem Radius wie der der Gradienten-Stablinse gebildet wird. Auch in diesem Falle lassen sich die Gradienten-Stablinsenteilhälften 1, 2, 3, 4 jeweils einzeln in die Ausnehmungen eines der Teilblöcke einlegen, doch so, dass die Flächen der Strahlteilerschichten 10, 11 im wesentlichen senkrecht zur Blockgrundfläche ausgerichtet sind. Zur Vervollständigung des Interferometers wird der Teilblock mit hierin eingelegten Gradienten-Stablinsenteilen 1, 2 und 3, 4 vom zweiten Teilblock abgedeckt, so dass eine Art Selbstjustage des Interferometers während des Zusammenbaus vorgenommen wird. Allerdings immer vorausgesetzt, dass die Ausnehmungen halbkreisförmigen Querschnitts im zweiten Teilblock ebenso an die eingelegte Gradienten-Stablinse 1-4 angepasst sind wi die des ersten Teilblocks. Der Steuerlichtleiter 41 kann als solcher ebenfalls als Gradienten-Lichtleiter ausgebildet sein, um eine Photodiodenanordnung 42 in dem zusätzlich noch die Flüssigkristallzelle 23 zusammen mit den A/4-Plättchen enthaltenden Einsatz in der Mittelnut wirkungsvoll zu beleuchten. In diesen Mittelnut-Einsatz kann neben der Photodiodenanordnung 42 auch noch der Niederfrequenzgenerator integriert sein, der zwischen den Elektroden der Flüssigkristallzelle 23 und der Photodiodenanordnung 42 geschaltet ist. Der Lichtleiter 41 kann zur Erhöhung der Wirkung durch die eine Gradientenfaser enthaltende Lichtfaser 22 beleuchtet werden. Bei Verwenden der in Fig. 8 gezeigten Anordnung als Interferenzrefraktor entfallen neben den B/4-Plättchen sowohl der die Flüssigkristallzelle 23 enthaltende Einsatz in der genannten Mittelnut des Blocks 40 als auch der Anschluss 46 des Lichtleiters 22. Der untere Teil der Mittelnut im Block 40 kann, falls erforderlich, gegen ein Einbringen des zu messenden Mediums oder des zu untersuchenden Objekts geschützt sein, so das der Strahlengang in den unteren Gradienten-Stablinsenteilhälften 2, 4 einen ungestörten Verlauf besitzt. Auch hier wiederum gestattet eine Miniaturausführung des erfindungsgemässen Interferenzrefraktors einen Einsatz an bisher unzugänglichen Stellen. Es dürfte ohne weiteres klar sein, dass zwecks Verwendung als Lichtweg-Umschalter die in Fig. 8 gezeigte Anordnung in entsprechender Abwandlung auch zur Aufnahme eines Gradienten-Stablinsen-Interferometers zusammen mit einer Farbteiler-Gradienten-Stablinse gemäss Fig. 7 ausgebaut werden kann. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass ohne weiteres eine exakte axiale AusrichtuEg zwischen der Farbstrahlteiler-Gradienten-Stablinse und der Interferometer-Gradienten-Stablinse zustande kommt. Hinzu kommt, dass sich insofern noch eine Vereinfachung ergibt, als jeweils nur eine Bohrung bzw. Ausnehmung halbkreisförmigen Querschnitts mit dem gemeinsamen Radius der Gradienten-Stablinsen in einem Block 40 bzw. Teilblock vorgesehen zu werden braucht, da die in die Mittelnut eingesetzte Gesamtheit, bestehend aus einer plattenförmigen Anordnung von einer Flüssigkristallzelle 23 mit den A/4-Plättchen 14, 15, 14', 15', ohne weiteres den gleichen Durchmesser wie die Gradienten-Stablinsen besitzen kann. Zur Befestigung dieser Gradienten-Stablinsenkombination im Block 40 bzw. in Teilblöcken können die gleichen Massnahmen dienen, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 8 beschrieben sind, indem nämlich an die freien Enden der zusammengesetzten Gradienten-Stablinsen Flansche 49, z.B. durch Aufkleben, angebracht werden, die entsprechenden ringförmigen Ausnehmungen an den Endflächen des Blocks 40 angepasst sind, so dass nach Aufsetzen der Ringe 43 wie zuvor jeweils eine feste Verankerung gewährleistet ist. Falls der Block 40 in Teilblöcke aufgeteilt ist, wird auch hier wiederum nach Einlegen deradienten-Stab- linsen in den ersten Teilblock das ganze durch einen weiteren Teilblock mit gleichen Ausnehmungen abgedeckt, so dass die Gradienten-Stablinsen nicht nur fest verankert, sondern darüber hinaus noch selbstjustiert sind. Eine Realisierungsmöglichkeit zur Schaffung eines Vielfach-Lichtweg-Umschalters lässt sich der Fig. 9 entnehmen. Ein Teilblock 50 enthält eine Anzahl von Ausnehmungen halbkreisförmigen Querschnitts, die den hierin einzulegenden Gradienten-Stablinsen-Interferometern in ihren Radien wie zuvor erwähnt genau angepasst sind. Die Gradienten-Stablinsen-Interferometer ragen nach Einlegen in diese Ausnehmungen bezüglich ihres Durchmessers genau zur Hälfte hieraus heraus, so dass auch hier sowohl nach Auflegen eines nicht gezeigten oberen Teilblockes als Deckplatte mit Ausnehmungen gleicher Abmessungen und Abstände als auch gegenseitiger Befestigung der beiden Blöcke ein kompakter Vielfach-Lichtweg-Umschalter vorliegt. Die Ausnehmungen halbkreisförmigen Querschnitts zur Aufnahme der Gradienten-Stablinsen sind zur Bereitstellung des genannten Zwischenraums genau in der Mitte zwischen den Gradienten-Stablinsen-Stirnflächen erwei tert, um die Flüssigkristallzellen 23 mit Photodiodenteil aufnehmen zu können. Der Photodiodenteil ist dabei jeweils derart an der zugeordneten Flüssigkristallzelle 23 angebracht, dass die jeweilige, durch einen vorzugsweise als Gradienten-Lichtleiter ausgebildeten Steuerlichtleiter 22 erregte Photodiode die zugeordnete Flüssigkristallzelle 23 beaufschlagen kann. Auch für die Steuerlichtleiter 22 sind halbkreisförmige Nuten vorgesehen, derart, dass die hierin eingelegten Steuerlichtleiter 22 nach Auflegen des hier nicht gezeigten oberen Teilblocks fest verankert sind. Die Steuerlichtleiter 22 sowie die wie oben vorgesehenen Anschluss stücke 45 zur Aufnahme der Signallichtleiter 47 und 48 können an den betreffenden Stirnflächen mittels Klebverbindung angesetzt sein. Die Flansche 49 an den Anschluss stücken der Lichtleiter 47 und 48 gewährleisten gleichzeitig, dass die Gradienten-Stablinsen im Teilblock 50 nach Aufbringen des nicht gezeigten oberen Teilblocks als Deckplatte fest verankert liegen. Der Teilblock 50, ebenso wie der genannte obere Teilblock, kann aus elastischem Material bestehen, so dass der Vielfach-Lichtweg-Umschalter beim Anbringen an die jeweiligen örtlichen Verhältnisse weitgehend anpassungsfähig ist. Die in Fig. 9 gezeigte Anordnung stützt sich zwar auf die Verwendung von Teilblöcken mit entsprechenden Ausnehmungen zur Aufnahme der Gradienten-Stablinsen, jedoch kann auch hier ebensogut in entsprechender Abwandlung der in Fig. 8 gezeigten Anordnung nur ein einzelner Block mit entsprechenden Bohrungen zur Aufnahme der Gradienten-Stablinsen und der Steuerlichtleiter verwendet werden. Mit einem Raster aus Flüssigkristallzellen und einem System, aufgebaut in einer Anordnung nach Fig. 9, lässt sich eine praktisch beliebige Anzahl von Umschaltern zusammenfassen. Die minimal zu erzielenden Abmessungen lassen sich abschätzen, wenn folgende Punkte berücksichtigt werden. Die aktive Fläche der Flüssigkristallzelle muss mindestens doppelt so gross sein wie das Abbild der Lichtfaser an der Lichteintrittsstelle. Erfolgen die Abbildungen der Lichtfaserfläche im Massstab 1:1, so ist demnach bei einem Lichtfa erdurchmesser von z.B. 50 ssm eine Fläche der Flüssigkristallzelle mit 100 ssm Kantenlänge für diese Zwecke ausreichend. Das 4 bedeutet, dass bei kompakter Aufbauanordnung 104 Zellen 2 pro cm unterzubringen sind. Zur Ansteuerung einer Flüssigkristallzelle sind Leistungen in der Grössenordnung von einigen nW erforderlich. Eine derart geringe Schaltleistung lässt sich leicht mit einem als Glasfaser ausgebildeten Steuerlichtleiter übertragen. Die von der Photodiodenanordnung abgegebene Spannung kann mit Hilfe bekannter Massnahmen, z.B. einer Zenerdiode, spannungsstabilisiert sein. Die Hintereinanderschaltung von Lichtweg-Umschalter gemäss der Erfindung oder die Mehrfachübertragung der Lichtstrahlen innerhalb einer einzigen Gradienten-Stablinse, wie es bei einer Anordnung nach Fig. 3 erfolgt, hängt u.a. von den Transmissionsverlusten ab, d.h. die Anzahl der Durchgänge bzw. der Lichtweg-Umschalter in Serie wird durch die Summe der Transmissionsverluste begrenzt und auch durch Abbildungsfehler, die aber prinzipiell recht niedrig gehalten werden können. Bei der Kleinheit der einzelnen Flüssigkristallzellen bzw. -bereiche und der geringen erforderlichen Stromdichte zu ihrer Ansteuerung lassen sich die Elektroden der Flüssigkristallzelle als Liniengitter ausbilden, so dass deren Lichtdurchlässigkeit als maximal anzusehen ist.

Claims: PATENTANSPRUCHE 1. Interferometeranordnung mit einem Interferometer nach Mach-Zehnder, welcher mindestens eine Licht eintrittsstelle (A und/oder B) für Lichtstrahlen mit senkrecht zueinander schwingenden, linear polarisierten Wellenkomponenten und welcher bei mehreren, durch zwei Strahlteiler (10, 11) vor gegebenen, Teilstrahlen (6, 7; 8, 9) führenden Lichtwegen mindestens zwei Lichtaustrittsstellen (C, D) zugeordnet sind, die mittels eines zwecks optischer Weglängenbeeinflussung im Strahlengang zur Einwirkung zu bringenden Mediums (14, 14', 15, 15', 12) unterschiedlich beaufschlagbar sind, gekennzeichnet durch eine Gradienten-Stablinse (1-4), - deren Lichteintritts- (A, B) und -austritts stellen (C, D) auf zumindest einer ihrer Stirnflächen radial versetzt sind, - deren Länge einer ganzen räumlichen Perioden länge (P) eines sich zwischen ihren beiden Stirnflächen auf im wesentlichen sinusförmi gen Lichtweg Wellenlängen-unabhängig ausbrei tenden Lichtstrahls entspricht, - die bezüglich der Richtung ihrer Längsachse symmetrisch in Gradienten-Stablinsenteilhälf ten (1, 2, 3, 4) geteilt ist, so dass die Lichteintritts- (A, B) und Lichtaustritts stellen (C, D) zu den sich auf den Stirnflä chen ergebenden Schnittlinien versetzt sind, - die zwischen den so gebildeten Längsschnitt flächen einen hieran unmittelbar anliegenden, diesen völlig bedeckenden, schichtförmigen Strahlteiler (10, 11) enthält und - die einen sich vom Stablinsenaussenrand über den Strahlengang innerhalb der Gradienten Stablinse (1-4) erstreckenden, im wesent lichen senkrecht zum Strahlteiler (10, 11) liegenden Zwischenraum besitzt, so dass - zu dessen beiden Seiten je ein Gradienten Stablinsenteil (1, 2 und 3, 4) mit zumindest angenähert halber räumlicher Perioden länge (P/2) liegt, wobei der Zwischenraum zur Auf nahme des Mediums (14, 14', 15, 15', 12) zwecks Unterbrechung des Lichtwegs zu einer vorgebbaren Lichtaustrittsstelle oder zu ei ner anderen vorgebbaren Lichtaustrittsstelle in Abhängigkeit vom jeweiligen Mediumszustand dient. * 2. Interferometeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in den alle Lichtwege schneidenden, als Mittelnut vertikal zu den Strahlteilerschichten (10, 11) ausgebildeten Zwischenraum eingesetzte Medium (14, 14', 15, 15', 12) - aus doppelbrechenden Endbereichen an den Zwi schenraum begrenzenden Querschnittsflächen der Gradienten-Stablinsenteile (1, 2 und 3, 4), welche genau senkrecht zum hierdurch ge teilten Strahlteiler (10, 11) verlaufen, und - aus wahlweise elektrisch ansteuerbaren, die Polarisation unter elektrischer Feldeinwir kung um 900 drehenden Flüssigkristallberei chen (12) besteht, deren jeweilige Fläche mindestens doppelt so gross wie die der Abbil dung der betreffenden Lichteintrittsstelle (A oder B) ist. 3. Interferometeranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwischen den Flüssigkristallbereichen (12) und Halbquerschnittsflächen der Gradienten Stablinsenteilhälften (1, 2, 3, 4) A/4-Plättchen (14, 15 und 14', 15') derart angeordnet sind, dass sowohl die sich über den Flüssigkristallbereichen (12) hinweg einander gegenüberliegenden als auch die jeweils zu einer Seite der Flüssigkristallbe reiche (12) nebeneinanderliegenden A/4-Plättchen (14, 14' und 15, 15') jeweils unterschiedlich polarisierte Wellenkomponenten verzögern. pu 4. Interferometeranordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, - dass auf den beiden Halbflächen einer der beiden Stirnflächen der Gradienten-Stablin se (1-4) Mehrfach-Stufenspiegel (17, 18) in Form von Echelettegittern angeordnet sind, - dass auf einer ersten Halbfläche der anderen Stirnfläche der Gradienten-Stablinse (1-4) ein weiterer derartiger Mehrfach-Stufenspie gel (16) angebracht ist, - dass mitten an die zweite Halbfläche der an deren Stirnfläche der Gradienten-Stablinse (1-4) ein aus Signallichtleitern bestehendes, die Lichtein- und Lichtaustrittsstellen dar stellendes Lichtfaserbündel 25) angesetzt ist, - dessen Durchmesser etwa halb so gross wie der Radius der Stirnfläche der Gradienten-Stab linse (1 bis 4) ist, - dass die beiden Flüssigkristallbereiche (12) Wandungen aufweisen, die mit sich kreuzenden, jeweils aus zueinander parallelen und durch sichtigen Elektroden bestehenden Elektroden sätzen belegt sind, - so dass sich zwei Schalt-Matrixfelder ergeben, die im Strahlengang zwischen den frontal ge genüberliegenden A/4-Plättchen (14, 15, 14', 15') liegen, und - dass ein Adressiermultiplexer (35) mit seinen Ausgängen zur Koordinatenauswahl von Elektro denkreuzungspunkten der Schalt-Matrixfelder an die Elektrodensätze der Flüssigkristall bereiche (12) angeschlossen ist. 5. Interferometeranordnung mindestens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zum wahlweisen Anlegen eines elektrischen Feldes an die Flüssigkristallbereiche (12) erfor derliche Spannung aus photoelektrischer Energieum wandlung hervorgeht. 6. Interferometeranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Zuführung des für die photoelektrische Energieumwandlung notwendigen Lichtes mindestens ein Steuerlichtleiter (22) dient. 7. Interferometeranordnung nach den Ansprüchen 3, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, - dass mindestens ein Steuerlichtleiter an eine der Gradienten-Stablinsen-Stirnflächen im Be reich der Gradienten-Stablinsen-Längsschnitt flächen angesetzt ist, - dass in durch die Steuerlichtleiter bedingten Lichtwegen zwischen den beiden Flüssigkri stallbereichen (12) in einer Ebene hiermit Photodioden flächen liegen und - dass die Lichteintritts- (A, B) und Lichtaus trittsstellen (C, D) der Signallichtstrahldn auf getrennten Stirnflächen der Gradienten Stablinse (1 bis 4) vorgesehen sind. 8. Interferometeranordnung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, - dass unmittelbar anschliessend an eine der Stirnflächen der die Interferometeranordnung bildenden Gradienten-Stablinse (1-4) die Stirnfläche eines Farbstrahlteilers in Form einer genau in der Längsachse symmetrisch geteilten weiteren Gradienten-Stablinse (30) von räumlich halber Periodenlänge (P/2) und mit auf einer der Halbflächen ihrer freien Stirnfläche in gewissem Abstand von den Längsschnittflächen angeordneter Lichtein trittsstelle in genau axialer Ausrichtung der beiden Gradienten-Stablinsen (1 bis 4 und 30) zueinander liegt, - dass unmittelbar zwischen den Längsschnitt flächen der Farbstrahlteiler-Gradienten-Stab linse (30) eine senkrecht zur Strahlteiler schicht (10, 11) der Interferometer-Gradien tenstablinse (1-4) ausgerichtete Farbstrahl teilerschicht (31) liegt und - dass die in die Interferometer-Gradienten Stablinse (1-4) zur Aufnahme des Mediums ein gebrachte Mittelnut in zwei zumindest etwa gleiche Hälften (32, 33) sowohl senkrecht zur Strahlteilerschicht (10, 11) als auch in Richtung der Längsachse der Interferometer Gradienten-Stablinse (1-4) geteilt ist, von welchen die eine Hälfte (32) ein photoelek trisches Schaltelement im Strahlengang und die andere Hälfte die vier A/4-Plättchen (14, 14', 15, 15') mit den dazwischenliegenden Flüssigkristallbereichen (12) enthält. 9. Interferometeranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der oder den Photodioden und den Feld-anlegenden Elektroden der Flüssigkristall bereiche (12) ein Niederfrequenzgenerator (20) geschaltet ist. 10. Interferometeranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlteiler (10, 11, 31) aus dielektri schen Schichten bestehen. 11. Interferometeranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiter (24, 26, 37, 38) durch an die Lichteintritts- und -austrittsstellen angesetzte Lichtfasern dargestellt sind. 12. Interferometeranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 11, gekennzeichnet durch die Verwendung als elektrisch oder optisch steuerbaren Lichtweg-Umschalter mit homogen orientierte, verdrillte, nematische Schich ten enthaltender Flüssigkristallzelle.

Inventors: KORTH, HANS-ERDMANN, DIPL.-PHYS.
Applicants: IBM DEUTSCHLAND GMBH, INTERNATIONAL BUSINESS MACHINES CORPORATION
Application year: 1983
Main classification: G02B6
IPC codes: G01N21, G02F1, G02B6, G01B9