CN101292185A - 光学元件和该光学元件的传递函数的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光学元件和该元件的传递函数的控制方法。应用领域：光学。光学元件具有由电光材料形成的或者嵌入附加层中的布拉格相衍射光栅(3)。沿光传播方向该布拉格相衍射光栅(3)构成为在波导体(2)的表面上的一系列的周期设置的突起(6)和凹陷(7)，配有补偿层(8)和电绝缘材料层(9)。所述相衍射光栅(3)配有用于形成非均匀的、非周期的外部电场的装置。

Description

光学元件和该光学元件的传递函数的控制方法
技术领域
本发明属于光学物理领域，即属于光学射线的光谱滤波的光学方法和装置。所述装置和方法基于电光晶体，用于制造具有波长转换的宽波谱的电控窄带滤波器，以及用于制造选择性光学衰减器和光调制器以及光学均衡器。
背景技术
目前，要传递的信息容量随着时间超比例地增长，导致了能够提高电信网络的数据传输的新技术的开发。这里最具前瞻性的方法之一是将信号压缩到基于玻璃纤维的数据传输光学网络的通道中(WDM-波分复用)。不久将实现最多80个光谱通道的传输，其中在1530nm至1600nm的光谱中产生等间距的波长，在光学网络中达到每秒数太位(兆兆位)的传输速度。
只有当存在许多光学元件，如分解器、路由器、滤波器、调制器、放大器等的时候，才可以在实践中有效地利用WDM。此外为了有效地利用新方法，需要实现控制和转换光学信号以及以电子方式来转换光学信号。这样，受控光学元件(例如光学开关和可控的光学滤波器)的重要性日益增加。光学射线的光谱滤波的所有已知方法都基于射线在布拉格(Braggs)相衍射光栅(“phase grating”)中的衍射，该光栅事先固定并写入光折变晶体中[G.A.Rakuljic，V.Leyva-“Volume holographic narrow-bandoptical filter”Opt.Lett.-1993，Vol.18，N6 p.p.459-461]。布拉格相衍射光栅的容量以及波导设计都能够被利用[J.Hukriede，I.Nee，D.Kip，E.Kraetzig-“Thermally fixed reflection gratings for infrared light inLiNbO3:Ti:Fe channel waveguides”-Opt.Lett.-1998，Vol.23，N17，p.p.1405-1407]。
实际的光谱滤波由以下方式实现。当在实际上与相衍射光栅矢量方向平行的方向上用光射线照射晶体时，在相反的方向上只反射波长满足该相衍射光栅中的布拉格条件的光。其余的波谱的光不改变地穿过透光晶体。准确地说，此处，在相衍射光栅上在确定的窄波长的波谱中反射光。光的中心波长λB对应于下式：
λB＝2nΛ        (1)
其中：
n-晶体的平均折射率
Λ-布拉格相衍射光栅的周期
这种滤波器的光谱选择性取决于布拉格相衍射光栅的长度，并且对应于下式：
d λ B = Λ T 当 Λ T > > n 1 πn 时
                                     (2)
d &lambda; B = n 1 &pi;n 当 &Lambda; T < < n 1 &pi;n 时
其中：
d-选择性反射光的波范围
n1-布拉格相衍射光栅折射率的变化幅度
T-相衍射光栅的长度
为了改变选择的波长λ，可以横向于光的射线传播方向施加场强为E的电场[R.Muller，J.V.Alvarez-Bravo，L.Arizmendi，J.M.Cabrea.-“Tuning of photorefractive interference filters in LiNbO3.”-J.Phys.D：Apll.Phys.-1994，Vol.27，p.p.1628-1632]。由于线性电光效应(Pokkels效应)，在光折变晶体中晶体的平均折射率n如下式取决于电场E的电压：
&Delta;n = 1 2 n 0 3 rE - - - ( 3 )
其中：
Δn-晶体折射率的变化
n0-在E＝0的条件下，晶体的平均折射率
r-有效的电光系数，该系数取决于电场相对于晶轴的方向。
在电场强度E变化时，通过选择待滤波的射线的确定的波长λB来转换滤波器。由于电极之间的间距(10μm)非常小，所以波导设计能够在施加较小的电压的情况下产生控制场。
已知一种实现窄带光学滤波器的功能的全息光学元件[US005440669A]。该元件由光折变晶体组成，在该晶体中写入并固定布拉格相衍射光栅。该元件具有非常高的光谱选择性(能够实现光谱传递函数宽度至少为10pm的滤波器)。该元件可以用于以输入的波面曲率平均度(Krümmelmittelgrad)进行光滤波，以及用于多个波长的同时滤波。当在光学纤维网络中使用已知的全息元件时，需要设计容量和另外的校准光学装置。该光学装置还需要精确的调整。这是特别昂贵的，因此不适用于批量生产。
已知一种电转换光折变晶体中的全息光学滤波器的方法[M.P.Petrov，V.M.Petrov，A.V.Chamrai，C.Denz，T.Tschudi.-“Electrically controlledholographic optical filter”.-Proc.27th Eur.Conf.on Opt.Comm.(ECOC’01-Amsterdam).-Th.F.3.4，p.p.628-629(2001)]，其中在晶体中通过在晶体上施加恒定的电压实现空间上均匀的电场。在施加的电压变化以及电场强度E与此相关地改变时，通过选择要滤波射线的确定波长λB来转换滤波器。这种方法的缺陷是，必须使用相当高的控制电压，这种高电压是由所使用的光折变材料的较小的电光系数确定的。另一缺陷是，由放电使转换波范围被限制成对于LiNbO3最大1nm的大小。
已知一种电多路复用的方法[M.P.Petrov，S.I.Stepanov，A.A.Kamshilin.-Light diffraction from the volume holograms in electroopticbirefringent crystals”-Opt.Commun.-1979，No.29，p.p.44-48]，该方法是，对于不同的电场强度值，在光折变晶体的同一容积中写入几个布拉格相衍射光栅。该方法能够使滤波器电转换的波长范围加宽。
但是在应用所述方法时，会出现对转换光谱通道的数量(所述通道取决于最大数量的电多路全息图)以及相邻通道之间的间距的限制。所述限制由于在串扰方面对现代数据传输系统的极高的要求而出现。在电路中，使对于所有写入晶体中的光栅的中心波长进行简单的偏移。这里，光栅的中心波长范围对应于当前接通的光谱通道的中心波长范围。其余的光栅同时引起另外的噪声。
已知一种包括顺电的光折变材料的电开关(WO 00/02098)，在所述材料中形成至少一个全息光栅，所述电开关具有设置在材料的相对边缘的两个电极以利用外部电场。
但在这种开关中，在作用于相通道附近的顺电相位中使用晶体KLTN。这明显提高了对这个结构的温度稳定性的要求，并限制了工作温度范围。
目前还不知道利用晶体KLTN来制造高质量波导体的方法。因此，基于已知的光全息方法的结构只能按体积设计制造，不仅需要高转换电压而且需要复杂的光协调性。这导致转换时间较长。
此外，已知一种光学开关的方法(US 004039249A)。该方法基于平方电光效应。该方法使得能够电接通在顺电晶体中写入的全息光栅。该接通通过在晶体内部形成全息光栅的空间调制的电场分布以及空间均匀的外部电场的影响的共同作用产生。该已知方法使得能够执行光转换，更确切地说在传播方向上并且根据波长执行所述光转换。但是该已知方法需要高的转换电压和进行复杂的光学协调。这导致转换时间较长。
在[US 005832148A]中描述的光学元件是与本申请的元件在多个主要特征上最接近的结构部件。该光学元件基于衬底，在该衬底上设置有电光材料的薄膜，该材料具有比衬底本身的折射率大的折射率。位于上面的膜用作光波导体。在该元件的改进方案中利用一种特殊的电光材料(LiNbO3)作为衬底，光波导体通过钛离子中间层的扩散形成。在电光层的表面上设置细长的电极，在该电极上连接起控制作用的电压源。在波导体层中写入布拉格相衍射光栅。
所述滤波器具有非常高的光谱选择性，并实现了可电调谐的窄带光学滤波器的功能(能够实现光谱选择性小于10pm的滤波器)。由于电极之间的间距(10μm)非常小，所以这种波导体的设计能够在较小的电压下实现较大的电场强度。
但是这种滤波器的可调谐性的波长范围受到电击穿电压的限制，对于以LiNbO3晶体为基层的滤波器的情况，所述范围不超过1nm。
已知另一种光学滤波器传递函数的控制方法，作为示例说明[aaO]，该方法在设置于电光材料的层表面的电极上引入电场。所施加的控制电压在电光材料中形成均匀的电场强度，该电场沿布拉格相衍射光栅的波矢量取向。所形成的电场使电光材料折射率改变，由此使在波导体内部的光速相应地改变。这导致在确定波长上由布拉格相衍射光栅反射的光的光强的变化。
但是这种滤波器可调谐性的波长范围受到电击穿电压的限制，对于以晶体LiNbO3为基层的滤波器的情况不超过1nm。
发明内容
本发明的目的是，一方面用一体的光学设计来制造具有多功能的应用(可调谐的光学滤波器、选择性光学衰减器和调制器、光学开关以及光学均衡器)的光学元件，该光学元件具有高光谱选择性、宽可调谐性波长范围、高动态性和低串扰倾向。本发明的另一目的是开发上述元件的控制方法，在利用较低的控制电压以及可调谐性和转换的速度高的情况下，该方法能够电控制传递函数的形状、传递函数最大值位置、可选择的通道数量、相位失真补偿。上述目的由通过共同的发明构思而彼此相关的多个发明来实现。
所述目的这样实现，即，基于其中形成有布拉格相衍射光栅的电光材料构成光学元件。同时使所述光栅具有用于沿光射线传播方向至少在光栅的部分长度上形成空间非均匀的、非周期的外部电场的装置。
该布拉格相衍射光栅可以在电光材料的光学波导体中形成，而且是以沿光波导体的光射线传播方向的周期的突起和凹陷的形式形成的。该布拉格相衍射光栅可以在电光材料的光学波导体中形成，而且是以沿光波导体的光射线传播方向的周期的突起和凹陷的形式形成的。另外，在光栅表面上设置材料层，该材料的折射率或者与衬底的折射率相当或者可以与基层的折射率最多相差40％。
所述用于形成空间非均匀的、非周期的外部电场的装置可以通过设置位于上述光栅的两侧两个电极实现。
所述用于形成空间非均匀的、非周期的外部电场的装置可以通过设置位于上述光栅的两侧两个电极实现。所述两个电极之间的间距沿射线的传播方向线性变化。
所述用于形成空间非均匀的、非周期的外部电场的装置可以通过设置彼此绝缘的四个单个电极实现，所述电极成对地位于上述光栅两侧。
所述用于形成空间非均匀的、非周期的外部电场的装置可以通过设置彼此绝缘的四个单个电极实现，所述电极成对地位于上述光栅两侧。各电极对之间的间距沿射线传播方向的线性地增大或减小。
所述用于形成空间非均匀的、非周期的外部电场的装置可以通过设置彼此电绝缘的至少三个电极实现，所述电极位于上述光栅两侧，并确定成用于控制沿光射线传播方向在上述光栅的不同点上的电场强度。这个结构例如可设计成数量为N的上述电极，这里，电极数量N由下式推导：
N≥2D/d    (4)
其中：
D-滤波器电转换的波长范围
所述目的也可以这样实现，即通过至少在布拉格相衍射光栅的一部分上的空间非均匀的、非周期的外部电场的影响来控制基于电光材料构成的滤波器的传递函数形状，在所述电光材料中形成有所述光栅，该光栅又具有用于沿光射线传播方向至少在光栅的部分长度上形成空间非均匀的、非周期的外部电场的装置，该电场引起光学射线衍射的变化，且直到最大的变化。在施加空间非均匀的、非周期的外部电场时，在上述光栅的一部分上的电场强度矢量的方向以与在光栅的另一部分上的电场强度矢量相反的方向形成。
本发明的内容是，通过在材料内部形成非均匀的电场分布，来控制形成于电光材料中的布拉格相衍射光栅上的衍射。
在实现所述控制方法时，可以使光射线沿光栅矢量导入(耦入)，同时识别基于上述光栅上的衍射而反射的光射线以及被引导通过光晶体的光射线。
另外，通过使要滤波的光射线在形成于光学晶体中的波导体内部传播，可以通过利用这种波导体设计极大地降低控制电压以及极大提高传递函数速度。
另外，可以明显改善布拉格相衍射光栅的衍射效率，该光栅包括在波导体表面上沿光传播方向周期地设置的突起和凹陷。所述突起和凹陷可以通过在光栅上涂覆附加的光学材料层实现，所述材料的折射率对应于衬底的折射率，或者与衬底的折射率最多相差40％。
另外，可以极大地提高(增加)电击穿的大小，因此极大地提高可调谐波长范围的大小。这通过利用电绝缘材料附加层实现，所述材料填充所有电极之间的全部空间，这极大地提高了击穿电压，并因此能够提高在电极上施加的电压。
如同在已知的方法中，通过在晶体中形成确定强度的电场来控制要滤波的射线的衍射，由此改变晶体折射率。本申请的方法的具体特征是，所述电场在射线传播方向上是非均匀的。
当在晶体中实现必需的电场空间分布时，可以实现光学元件必需的传递函数，因此产生了光学元件的多功能性。
因此，在使用沿射线传播方向均匀地变化的外部电场时，可以明显地减小光栅的衍射效率，直到零。
在此基础上可以实现电的光谱选择性光开关。由于控制器的电光特性，这种开关的通断速度非常高，可以为10-100GHz。
在不均匀的程度发生变化的情况下，可以控制布拉格相衍射光栅的折射效率。在这种情况下所述元件起电控的选择性光调制器的作用。
另外，可以电控制布拉格相衍射光栅的传递函数的形状。作为示例可以将传递函数从反射状态再配置到通导状态。可通过在光栅的两个相同的半体上施加电场来实现所述再配置，所述电场使由光栅的两个半体反射的光波产生等于π的相位移。
本申请的光学元件可以起具有可变数量的光谱通道的通用光开关的作用。这里，以确定数量构成的布拉格相衍射光栅位于非均匀的电场中，因此不存在该光栅的衍射。在另一相衍射光栅上施加均匀电场。因此存在该光栅的衍射。这种情况能够实现选择性光谱通道的反射。
另外，本申请的光学元件可以起电控光学均衡器的作用。在这种情况下，通过外部电场的空间非均匀的程度来限定每一个元件的光栅衍射效率。
另外，本申请的元件可以起波长范围较宽的窄带光学滤波器的作用。
另外，本申请的光学元件可以起光谱分散补偿器的作用。
附图说明
通过以下附图来解释本发明的内容：
图1示出具有两个电极的光学元件的示例。(U1和U2表示施加在电极上的电压。补偿的以及绝缘的材料层未示出)
图2示出具有两个电极的光学元件。在两个电极之间的间距沿射线传播方向线性减小。
图3示出具有四个电极的光学元件。
图4示出具有四个电极的光学元件。各电极对之间的间距沿射线传播方向线性变化。
图5示出具有三个电极的光学元件。
图6示出具有八个电极的光学元件。
图7以纵向剖视图示出光学元件。布拉格相衍射光栅构成为波导体表面上周期设置的一系列突起和凹陷，配有补偿层和电绝缘材料层(h-波导体高度。Δh-凹陷与突起之间的高度差)。剖面沿波导体延伸(在平面ABC中)。
图8示出上述光学元件的横剖视图。该剖面垂直于波导体轴线延伸(在平面DEF中)。
图9示出电场强度E与电极沿射线传播方向设置在如图2所示的光学元件上的坐标的关系。
图10示出电场强度E与电极沿射线传播方向设置在如图4所示的光学元件上的坐标的关系。
图11示出布拉格相衍射光栅反射效率的光谱特征(λ-光射线的波长，λB-反射光射线的中心波长，d-布拉格相衍射光栅的传递函数宽度)。
图12示出具有相衍射光栅的光学元件示例，在该光栅上施加外部的均匀电场(Ebd-电场强度，在该电场强度下产生光学滤波器的电击穿，-Ebd-具有反极性的电场强度，E0-电场强度，该电场强度用于改变在布拉格相衍射光栅传递函数宽度(d)的高度(峰值)上的反射射线的中心波长，T-相衍射光栅的长度)
图13示出光学元件的光谱特征与所施加的外部电场强度的大小的关系(a-没有电场，b-在E＝-Ebd时，c-E＝E0，d-在E＝Ebd时)。
图14示出施加在光学元件上的空间非均匀的外部电场的一种变型(Eπ/2-在光栅第一半体上的电场强度，该电场强度实现光射线的附加相位差，它等于π/2，-Eπ/2-在光栅第二半体上的电场强度，该电场强度实现光射线的附加相位差，它等于-π/2)。
图15示出元件在施加有图14所示的电场的情况下的传递函数(实线-在无外部电场时；虚线-在有外部电场时)。
图16示出在光学元件上施加的空间非均匀的外部电场的另一可能的变型。(Ebd-在光栅第一半体上的电场强度，-Ebd-在光栅第二半体上的电场强度)。
图17示出光学元件的传递函数，在滤波器上使用在图16中所示的电场的情况下(实线-在无外部电场时；虚线-在有外部电场时)。
图18示出施加在光学元件上的空间非均匀的外部电场的另一可能的变型。(Ebd-在光栅第一八分之一体上的电场强度，其中产生光学滤波器的电击穿，-Ebd-在光栅最后一个八分之一体上施加的、具有反极性的电场强度)。
图19示出光学元件的传递函数，在滤波器上使用在图18中所示的电场的情况下(实线-在无外部电场时；虚线-在有外部电场时)。
具体实施方式
本申请的光学元件包括一由电光材料组成的电路板1，在该材料中可形成光波导体2(见图2)。作为电光材料可以使用晶体，例如LiNbO3、KNbO3、BaTiO3、SBN。可以在电路板1本身的材料中，也可以在光波导体2中形成布拉格相衍射光栅3。所述光栅3也可以以沿光传播方向在波导体表面上设置的周期的突起6和凹陷7的形式(见图7，8)形成。在波导体的周期的突起和凹陷之上设置有补偿材料层8。所述材料层例如可以由TiO2或SiO2构成。用于形成空间非均匀的、非周期的外部电场的装置以电极4的形式位于光栅3两侧，在电极上通过触点5施加电压U1、U2、U3...UN(根据电极4的数量和配置，所施加的电压可大小相同或者不同，该电压的极性也可不同或者相同)。
用电绝缘材料9填充电极表面、补偿材料表面、基层的其余表面以及在电极之间的其它剩余的空间。这个材料层可以由环氧树脂或由其它任意的具有高的电阻系数的塑料材料组成。
可以通过电极4形成空间非均匀的、非周期的外部电场，电极具有不同的几何尺寸。例如通过彼此的间距沿射线传播方向线性变化的两个电极，(见图2)；通过施加有不同电压U1、U2、U3的三个矩形电极(见图5)；通过施加有不同电压U1、U2、U3、...U8的八个矩形电极(见图6)；通过N个电极，其中对应于N≥2D/d。上述示例不限制对电极数量的选择以及对电极的配置。
以如下所述的方式来控制本申请的光学元件的传递函数。在电光材料1内部形成电场强度电压的必要分布。
该电场强度电压的必要分布可以通过电极4的几何形状实现，在电极上施加电压U1、U2。在图2中示出用于形成空间非均匀的、非周期的电场的电极的配置的一个示例。电场的非均匀性取决于电极之间的间距的变化。在图9中示出在图2中所示的电极配置的电场强度分布。该电场的最大可能有效值和与此相关的最大梯度取决于电击穿Ebd的大小。
图4示出通过这样的系统组成来提高电场强度梯度的方法，所述系统组成以两个电极对的形式也形成非均匀的电场，所述电极对之间的间距变化。在每个电极对上施加分别具有相反极性的电压U1、U2。图10示出对应于电极的这种配置的电场强度在电光材料内部的分布。用于形成空间非均匀的、非周期的电场的装置是N个电极的形式，通过触点在所述电极上施加有电压U，所述装置能够形成电场强度在电光材料内部的不同分布，并且特别重要的是，在此可以通过改变所施加的电压的大小来改变电场强度分布关系的形式。
如果在位于波导体一侧上的电极上施加相同的电压U1，并且在位于波导体另一侧上的电极上施加相同的电压U2，则在电光材料中形成空间均匀的电场(见图12)。所述场致使布拉格相衍射光栅的传递函数在形状不变的情况下(见图13)偏移(见图11)。中心波长的偏移的大小取决于所产生的电场强度。电场E0对应于中心波长的在传递函数的宽度d上偏移(图13中的曲线c)。所使用电场的极性决定中心波长的偏移方向。对应于施加的均匀电场Ebd和-Ebd的传递函数的中心波长之间的间距D是中心波长可调谐性的整个波长范围。在光学元件的示例(见图1)中形成所述的空间均匀的电场。下面描述空间分布非均匀电场的最简单方法。这里，在光栅的两个半体上施加大小相同、但极化不同的电场(见图14，16)。如果U1＝0、U2＝-U3，电场强度的这种分布可以通过图5所示的电极系统形成。在此将布拉格相衍射光栅分成两个具有偏移的中心波长的光栅。在波长的偏移大小远大于传递函数宽度d的情况下，在叠加由光栅的两个半体反射的光射线时可以不考虑相位关系。在这种情况下，光学元件的传递函数变成布拉格相衍射光栅的两个半体的传递函数的叠加。在图17中示出这种情况的传递函数。该情况的更重要的意义在于，通过施加在光栅的不同半体上的电场强度之差形成反射的光射线相位的差，所述相位的差之差等于π(见图14)。在光栅幅值小(n1/n0＜＜Λ/T)的情况下Eπ/2＝E0中心波长的差别仅仅在于传递函数的宽度d。由光栅不同半体反射的中心波长的幅值相干地叠加，即，在考虑相位的情况下叠加。在这种情况下，在传递函数的中心形成局部最小值(见图15)。在这种情况下，光学元件使中心波长透过，而不反射所述中心波长。该示例清楚地示出传递函数从“反射”状态到“透过”状态的电光控制方法。
在图18中示出在将布拉格相衍射光栅分成八部分的情况下的电场强度的空间分布。电场的这种分布可以通过如在图6所示的电极系统形成。在这种情况下，在施加的电压之间实现以下关系U1＝U8，U2＝U7，U3＝U6，U4＝U5。这里，在光栅的具有偏移的中心波长的八个相互独立的部分上折射光。这致使叠加的反射系数减小，以及光谱选择性减小，即，抵消滤波器的传递函数(见图19)。
施加有均匀电场的光栅段的长度减小会致使叠加的反射系数进一步减小，以及光谱选择性减小。在用于形成空间非均匀的、非周期的外部电场的装置由N个电极组成的情况下，存在这样的可能性，在光栅的N/2个部分上形成一个独立的电场(在光栅每个部分上在波导体的两侧上各2个电极)。
由关系N≥2D/d来选择电极的最佳数量，即，为有效抵消衍射(减小叠加的反射系数以及为减小光谱选择性)必需的是，使光栅分成N/2个独立部分。数量N取决于必需的选择性通道数。
上面示出了如何通过施加空间非均匀的外部电场来改变光学元件的传递函数形式。此外，示出了通过减小叠加的反射系数以及减小光谱选择性来抵消布拉格相衍射光栅上的衍射的示例。可以在窄带光学滤波器、光学衰减器、光学调制器以及在相位分散补偿器中使用本申请的光学元件的传递函数的控制方法。但是上述的示例不限制传递函数控制的可能应用领域。
附图标记列表
1电路板
2光波导体
3布拉格相衍射光栅
4电极
5触点
6突起
7凹陷
8材料补偿层
9电绝缘材料

Claims (14)

1.一种光学元件，该光学元件包括电光材料以及在该电光材料中形成的布拉格相衍射光栅，
其特征在于，所述布拉格相衍射光栅(3)具有用于至少在所述光栅的部分长度上沿光射线的传播方向形成空间非均匀的、非周期的外部电场的装置。
2.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述布拉格相衍射光栅(3)形成于电光材料的光学波导体(2)中。
3.根据权利要求1或2所述的光学元件，其特征在于，所述布拉格相衍射光栅(3)作为为沿光波导体(2)的光射线传播方向的周期性的突起(6)和凹陷(7)形成。
4.根据权利要求1至3中任一项或多项所述的光学元件，其特征在于，所述布拉格相衍射光栅(3)具有包括补偿光学材料(8)附加的层，所述附加层的折射率或者与所使用的衬底的折射率相当，或者与所述衬底的折射率最多相差40％。
5.根据权利要求1至4中任一项或多项所述的光学元件，其特征在于，所述用于形成空间非均匀的、非周期的外部电场的装置设计成位于布拉格相衍射光栅(3)两侧的两个电极(4)的形式。
6.根据权利要求1至5中任一项或几项所述的光学元件，其特征在于，所述用于形成空间非均匀的、非周期的外部电场的装置设计成位于所述光栅两侧的两个电极(4)的形式，其中所述两个电极(4)之间的间距沿射线传播方向线性变化。
7.根据权利要求1至6中任一项或几项所述的光学元件，其特征在于，所述用于形成空间非均匀的、非周期的外部电场的装置设计成彼此电绝缘的四个电极(4)的形式，所述电极(4)成对地设置在所述光栅(3)的两侧。
8.根据权利要求1至7中任一项或几项所述的光学元件，其特征在于，所述用于形成空间非均匀的、非周期的外部电场的装置设计成彼此电绝缘的四个电极(4)的形式，所述电极(4)成对地设置在所述光栅(3)的两侧，其中各电极对之间的间距沿射线传播方向线性变化。
9.根据权利要求1至8中任一项或几项所述的光学元件，其特征在于，所述用于形成空间非均匀的、非周期的外部电场的装置设计成彼此电绝缘的至少三个电极(4)的形式，所述电极(4)设置在所述光栅(3)的两侧，并设计成用于控制沿光射线传播方向在所述光栅(3)的不同位置上的电场强度。
10.根据权利要求1至9中任一项或几项所述的光学元件，其特征在于，所述用于形成空间非均匀的、非周期的外部电场的装置设计成N个电极(4)的形式，其中所述电极(4)的数量与式N≥2D/d相一致。
11.根据权利要求5、6、7、8、9、10所述的光学元件，其特征在于，所述用于形成空间非均匀的、非周期的外部电场的装置具有电绝缘材料(9)层，所述电绝缘材料填充所有电极(4)之间的空间，该材料(9)用于加强施加在电极(4)上的电压。
12.一种用于控制根据权利要求1所述的光学元件的传递函数的方法，该传递函数受到在所述光栅(3)的一部分上沿光射线传播方向的空间非均匀的、非周期的外部电场的影响，用以控制所述光栅的衍射效率。
13.根据权利要求12所述的用于控制光学元件传递函数的方法，其特征在于，受到在所述光栅(3)的一部分上沿光射线传播方向对空间非均匀的、非周期的外部电场的影响，用以改变光栅的最大可能的衍射效率。
14.根据权利要求12所述的用于控制用于光学元件传递函数的方法，其特征在于，在所述光栅(3)的一部分上的电场强度矢量的方向形成为与在所述光栅(3)的另一部分上的电场强度矢量方向相反。
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