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DE10162816A1 - optical switch - Google Patents

optical switch

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DE10162816A1
DE10162816A1 DE2001162816 DE10162816A DE10162816A1 DE 10162816 A1 DE10162816 A1 DE 10162816A1 DE 2001162816 DE2001162816 DE 2001162816 DE 10162816 A DE10162816 A DE 10162816A DE 10162816 A1 DE10162816 A1 DE 10162816A1
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DE
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Application
Patent type
Prior art keywords
optical
agent
device
relates
switch
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE2001162816
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German (de)
Inventor
Karsten Reihs
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SuNyx Surface Nanotechnologies GmbH
Original Assignee
SuNyx Surface Nanotechnologies GmbH
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Abstract

The invention relates to an optical device comprising at least one optical agent, which consists of a liquid, and has at least one ultraphobic surface on which the optical agent can be displaced. The device is preferably an optical switch.

Description

  • [0001] [0001]
    Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung mit mindestens einem optischen Mittel, das aus einer Flüssigkeit besteht und das mindestens eine ultraphobe Fläche aufweist, auf der das optische Mittel verschiebbar ist. The present invention relates to an optical device having at least an optical means consisting of a liquid and having at least an ultraphobic surface on which the optical means is displaceable.
  • [0002] [0002]
    Durch den zunehmenden Einsatz von Glasfasern im Bereich der Telekommunikation steigt auch das Interesse an rein optischen Mehrfachschaltern, die sowohl in Vermittlungsstellen als auch zur Herstellung von leicht änderbaren Verschaltungen eingesetzt werden können. The increasing use of optical fibers for telecommunications, the interest in pure multiple optical switches that can be used in both switching centers as well as for the production of easily changeable interconnections increases. Insbesondere die Monomode-Technik stellt für solche Schaltaufgaben eine Herausforderung dar. In particular, the single-mode technology represents a challenge for such switching operations.
  • [0003] [0003]
    N × M-Schaltmatrizen, welche auf Verschaltung von N-optischen Eingangskanälen auf M-Ausgangskanäle (N, M ≥ 2) ermöglichen, bieten sich für solche Aufgaben an. N x M switching matrices, which allow for interconnection of N-input optical channels to M output channels (N, M ≥ 2) lend themselves to such tasks. Die matrixartige Anordnung der Schaltelemente ermöglicht eine Erweiterung der Anzahl von Ein- und Ausgangskanälen mit dem gleichen Konzept. The matrix-like arrangement of the switching elements allows an extension of the number of input and output channels with the same concept.
  • [0004] [0004]
    Dabei werden mittels Glasfasern zugeführten Lichtstrahlen der Eingänge durch bewegliche optische Elemente, wie beispielsweise Linsen oder Spiegel auf die Ausgänge umgelenkt. In this case supplied by means of optical fibers the light beams of the inputs are diverted by movable optical elements such as lenses or mirrors to the outputs. Bisher wurden die optischen Mittel mit Stellmotoren bewegt. So far, the optical center were moved by servomotors. Dieses Konzept hat sich jedoch als vergleichsweise teuer, langsam und wartungsintensiv herausgestellt. This concept, however, has proven to be relatively expensive, slow and maintenance intensive.
  • [0005] [0005]
    Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es deshalb, eine optische Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist. It is an object of the present invention to provide an optical apparatus, which does not have the disadvantages of the prior art.
  • [0006] [0006]
    Gelöst wird diese Aufgabe durch eine optische Vorrichtung mit mindestens einem optischen Mittel, das aus einer Flüssigkeit besteht und das mindestens eine ultraphobe Oberfläche aufweist, auf der das optische Mittel verschiebbar ist. This object is achieved by an optical device having at least an optical means consisting of a liquid and which has at least an ultraphobic surface on which the optical means is displaceable.
  • [0007] [0007]
    Es war für den Fachmann überaus erstaunlich und nicht zu erwarten, daß es mit dieser Vorrichtung möglich ist, einen optischen Schalter zu realisieren, bei dem die optischen Mittel nahezu ohne Reibungs- und Flüssigkeitsverlust und Abnutzung bewegt werden können. It was and is unlikely to entirely surprising for the skilled person that it is possible with this device to realize an optical switch in which the optical means can be moved almost without friction and fluid loss and wear. Mit der optischen Vorrichtung können die optischen Mittel sehr schnell und präzise verschoben werden. With the optical device, the optical means can be moved very quickly and accurately. Die optische Vorrichtung ist einfach und kostengünstig herzustellen. The optical device is simple and inexpensive to manufacture.
  • [0008] [0008]
    Als flüssiges optisches Mittel kommt jedes dem Fachmann geläufige Mittel in Frage. As a liquid optical means any means known to the expert of the question. Vorzugsweise sind die Mittel jedoch optische Linsen oder Spiegel. Preferably, however, the means are optical lenses or mirrors. Bei Linsen ist die Flüssigkeit vorzugsweise Wasser. In lenses, the liquid is preferably water. Ebenso können bevorzugt Flüssigkeiten verwendet werden, die bei der Wellenlänge des Lichtes, mit dem der optische Schalter betrieben wird, optisch transparent sind und vorzugsweise eine hohe Oberflächenspannung aufweisen. Similarly liquids can be used that are optically transparent at the wavelength to which the optical switch is operated the light, and preferably have a high surface tension are preferred.
  • [0009] [0009]
    Bei einem Spiegel ist die Flüssigkeit vorzugsweise eine Flüssigkeit, die an einer ultraphoben Oberfläche stark entnetzt, wobei sich ein dünner Luftfilm zwischen Flüssigkeit und Oberfläche ausbildet, an dem eine optische Totalreflektion auftritt, die als Spiegel verwendet werden kann. At a level of the liquid is preferably a liquid that greatly dewets to an ultraphobic surface, wherein a thin film of air between the liquid and the surface is formed on which an optical total reflection occurs, which can be used as a mirror. Dazu eignen sich Wasser oder Öle an transparenten ultraphoben Oberflächen, bei denen der jeweilige Flüssigkeitstropfen einen Kontaktwinkel > 150° aufweist. By water or oils are suitable for transparent ultraphobic surfaces in which the respective liquid drop has a contact angle> 150 °.
  • [0010] [0010]
    Die flüssigen, optischen Mittel werden vorzugsweise durch elektrische Felder verschoben, die vorzugsweise durch ein Raster von im wesentlichen gleichmäßig verteilten Elektroden, die einzeln ansteuerbar sind, erzeugt werden können. The liquid optical means are preferably moved by electric fields which can be generated by a grid of essentially uniformly distributed electrodes which can be individually controlled, preferably.
  • [0011] [0011]
    Vorzugsweise weist das Raster mindestens 5 × 5 = 25, besonders bevorzugt mindestens 16 × 16 = 256 und ganz besonders bevorzugt mindestens 20 × 20 = 400 Elektroden auf. Preferably, the grid is at least 5 x 5 = 25, particularly preferably at least 16 × 16 = 256 and very particularly preferably at least 20 × 20 = 400 electrodes. Die Elektroden sind jeweils individuell an eine elektrische Spannungsquelle mit vorzugsweise 10 bis 1000 V, besonders bevorzugt 100 bis 300 V, anschließbar, so daß mit jeder Elektrode unabhängig von den anderen Elektroden ein elektrisches Feld erzeugbar ist. The electrodes are each individually connected to an electrical voltage source preferably 10 to 1000 V, more preferably 100 to 300 V, can be connected, so that an electric field is independent of the other electrodes can be generated to each electrode. Vorzugsweise sind die Elektroden in einem Abstand von < 100 µm, besonders bevorzugt < 50 µm und ganz bevorzugt < 10 µm, angeordnet und weisen vorzugsweise eine Dimension ≤ 150 µm, besonders bevorzugt < 70 µm und ganz besonders bevorzugt < 20 µm, auf. Preferably, the electrodes are at a distance of <100 microns, more preferably <50 microns, and most preferably <10 microns, arranged and preferably have a dimension of ≤ 150 microns, more preferably <70 microns, and most preferably <20 .mu.m.
  • [0012] [0012]
    Die Spannungsquelle wird vorzugsweise von einer automatisierten Steuerungseinheit, beispielsweise einem Computer, gesteuert und die einzelnen Elektroden somit individuell mit elektrischer Spannung beaufschlagt. The voltage source is preferably therefore acted upon by an automated control unit, for example a computer controlled, and the individual electrodes individually with electric voltage. Mit dem Computer wird festgelegt, welche Elektrode zu welchem Zeitpunkt und über welchen Zeitraum an eine elektrischer Spannung gelegt wird. which electrode is placed at what point and for how long to an electrical voltage to the computer is established. Dadurch kann festgelegt werden, welche Bahn auf der hydrophoben Oberfläche ein Flüssigkeitstropfen mit welcher Geschwindigkeit durchläuft. This can determine which web passes through a liquid drop speed with which on the hydrophobic surface. Die Ansteuerung der Elektroden durch die automatisierte Steuerungseinheit kann zu jedem Zeitpunkt verändert werden. The control of the electrodes through the automated control unit can be changed at any time.
  • [0013] [0013]
    In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nicht nur eine sondern mehrere Elektroden, vorzugsweise mindestens zwei besonders bevorzugt mindestens vier Elektroden, gleichzeitig angesteuert. In a preferred embodiment of the present invention, not only one but several electrodes, preferably at least two preferably at least four electrodes simultaneously driven. Bei der Ansteuerung von zwei Elektroden liegen diese vorzugsweise nebeneinander und bei einer Ansteuerung von vier Elektroden sind diese vorzugsweise in einem Carré angeordnet. In the control of two electrodes, these are preferably adjacent to each other and at a drive four electrodes, they are preferably arranged in a Carré.
  • [0014] [0014]
    Vorzugsweise sind die Elektroden in der Nähe der Oberfläche eines Trägers angeordnet. Preferably, the electrodes are arranged in the vicinity of the surface of a carrier. Dieser Träger wird vorzugsweise mit einer Folie mit einer ultraphoben Oberfläche beklebt. This carrier is preferably covered with a film having an ultraphobic surface.
  • [0015] [0015]
    Eine ultraphobe Fläche im Sinne der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Kontaktwinkel eines Wassertropfens, der an der Oberfläche liegt, mehr als 150° beträgt und der Abrollwinkel 10° nicht überschreitet. An ultraphobic surface according to the invention is characterized in that the contact angle of a water droplet at the surface, is more than 150 °, and the roll-off angle does not exceed 10 °. Als Abrollwinkel wird der Neigungswinkel einer grundsätzlich planaren aber strukturierten Oberfläche gegen die Horizontale verstanden, bei dem ein stehender Wassertropfen mit einem Volumen von 10 µl aufgrund der Schwerkraft bei einer Neigung der Oberfläche bewegt wird. As a roll-off angle of inclination of a fundamentally planar but structured surface is meant to the horizontal at which a stationary water drop having a volume of 10 ul by gravity is moved with an inclination of the surface. Solche ultraphoben Oberflächen sind zum Beispiel in der WO 98/23549, WO 96/04123, WO 96/21523, WO 99/10323, WO 99/10324, WO 99/10111, WO 99/10113, WO 99/10112 und WO 96/34697 offenbart, die hiermit als Referenz eingeführt werden und somit als Teil der Offenbarung gelten. Such ultraphobic surfaces, for example, in WO 98/23549, WO 96/04123, WO 96/21523, WO 99/10323, WO 99/10324, WO 99/10111, WO 99/10113, WO 99/10112 and WO 96 / 34697 discloses, which are hereby incorporated by reference and are thus considered as part of the disclosure.
  • [0016] [0016]
    In einer bevorzugten Ausführungsform weist die ultraphobe Oberfläche eine Oberflächentopographie auf, bei der die Ortsfrequenz der einzelnen Fourierkomponenten und deren Amplitude a(f) ausgedrückt durch das Integral S (log(f)) = a(f).f errechnet zwischen den Integrationsgrenzen log (f 1 /µm -1 = -3 und log (f 1 /µm -1 ) = 3 mindestens 0,3 beträgt und die aus einem hydrophoben oder insbesondere oleophoben Material oder aus einem haltbar hydrophobierten oder insbesondere haltbar oliophobierten Material besteht. Eine solche ultraphobe Oberfläche ist in der internationalen Patentanmeldung WO 99/10322 beschrieben, die hiermit als Referenz eingeführt wird und somit als Teil der Offenbarung gilt. In a preferred embodiment, the ultraphobic surface has a surface topography in which the spatial frequency of the individual Fourier components and their amplitude a (f) expressed by the integral S (log (f)) = a (f) .f calculated between the integration limits log ( f 1 / micron -1 = -3 and log (f 1 / micron -1) = 3 is at least 0.3 and consists of a hydrophobic or in particular oleophobic material or of a durable hydrophobic or, in particular durable oliophobierten material. such ultraphobic surface is described in international Patent application WO 99/10322, which is hereby incorporated by reference and thus forms part of the disclosure.
  • [0017] [0017]
    Die optische Vorrichtung kann jedes beliebige, dem Fachmann bekannte optische Instrument sein. The optical device may be any known to those skilled in optical instrument. Vorzugsweise ist die optische Vorrichtung jedoch ein optischer Schalter, bei dem ein oder mehrere optische Eingangskanäle auf jeweils einen von mehreren optischen Ausgangskanäle geschaltet werden. Preferably, however, the optical device is an optical switch in which a plurality of optical input channels each be switched by a plurality of optical output channels, one or a. Vorzugsweise ist bei dieser Anwendung das optische Mittel eine Kugellinse oder ein Spiegel. Preferably, in this application, the optical means is a ball lens or a mirror.
  • [0018] [0018]
    Durch Verschieben mindestens eines optischen Mittels auf der ultraphoben Oberfläche wird ein Lichtstrahl von einem Eingangskanal auf einen von mehreren Ausgangskanälen umgelenkt. a light beam from an input channel to be deflected by plurality of output channels by moving at least one optical means on the ultraphobic surface.
  • [0019] [0019]
    In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die optischen Eigenschaften der optischen Mittel durch elektrische Felder verändert. In a further preferred embodiment of the present invention, the optical properties of the optical medium are changed by electric fields. Optische Eigenschaften im Sinne der Erfindung sind vorzugsweise der Brechungsindex und die Krümmung von Linsen, vorzugsweise Kugellinsen, bzw. die Krümmung von Spiegeln. Optical properties according to the invention are preferably the refractive index and the curvature of lenses, preferably ball lenses, and the curvature of mirrors. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das optische Mittel nicht nur verschoben sondern insgesamt in seinen optischen Eigenschaften verändert, so daß dem Fachmann zusätzliche Parameter zur Gestaltung von optischen Vorrichtungen zur Verfügung stehen. In this preferred embodiment of the present invention, the optical means is not only shifted but total change in its optical properties, so that the skilled in the art, additional parameters for the design of optical devices available. Der Fachmann versteht, daß das Verschieben der optischen Mittel und die Veränderung von deren optischen Eigenschaften unabhängig voneinander erfolgen kann aber nicht muß. The skilled artisan will appreciate that, but the shifting of the optical means and the change in its optical properties can not independently of one another must be carried out.
  • [0020] [0020]
    Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine optische Vorrichtung mit einem flüssigen optischen Mittel, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine optische Eigenschaft des Mittels durch ein elektrisches Feld reversibel veränderbar ist. Another object of the present invention is an optical device with a liquid optical means, characterized in that at least one optical property of the agent by an electric field being reversibly changeable.
  • [0021] [0021]
    Optische Eigenschaften im Sinne der Erfindung sind vorzugsweise der Brechungsindex und die Krümmung von Linsen, vorzugsweise Kugellinsen, bzw. die Krümmung von Spiegeln. Optical properties according to the invention are preferably the refractive index and the curvature of lenses, preferably ball lenses, and the curvature of mirrors.
  • [0022] [0022]
    Es war für den Fachmann überaus erstaunlich, daß es bei flüssigen optischen Mitteln gelingt, durch das Anlegen eines elektrischen Feldes reversibel und sehr schnell unterschiedliche optische Eigenschaften zu erreichen. It was extremely surprising to the expert that it is possible for liquid optical means to achieve through the application of an electric field reversible and very quickly different optical properties. Die Vorrichtung ist einfach und kostengünstig herzustellen. The device is simple and inexpensive to manufacture.
  • [0023] [0023]
    Vorzugsweise ist das Mittel eine Kugellinse, die aus einem kugelförmigen Flüssigkeitstropfen besteht, dessen Krümmung reversibel veränderbar ist. Preferably, the means is a ball lens consists of a spherical drop of liquid, the curvature of which is reversibly changeable.
  • [0024] [0024]
    Vorzugsweise wird das Mittel auf einer ultraphoben Oberfläche, wie sie bereits oben beschrieben worden ist, gelagert. Preferably, the agent is on an ultraphobic surface, as has already been described above, stored. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß ein Tropfen auf der ultraphoben Oberfläche zumindest annähernd die Form einer Kugel einnimmt und verlustfrei auf der ultraphoben Oberfläche verschoben werden kann. This embodiment has the advantage that a drop in the ultraphobic surface at least approximately assumes the shape of a sphere and can be lossless shifted on the ultraphobic surface.
  • [0025] [0025]
    In einer bevorzugten Anwendungsform der vorliegenden Erfindung ist die optische Vorrichtung ein optischer Schalter. In a preferred embodiment of the present invention, the optical device is an optical switch. Durch die Veränderung der optischen Eigenschaften ist es möglich, Licht von einem Eingangskanal auf einen von mehreren Ausgangskanälen zu schalten, ohne daß das optische Mittel bewegt werden muß. By changing the optical properties, it is possible to switch the light from an input channel to one of several output channels, without that the optical means has to be moved.
  • [0026] [0026]
    Im folgenden wird die Erfindung anhand der Fig. 1, 2, 2a-2c erläutert. In the following the invention with reference to FIGS. 1, 2 will be explained 2a-2c. Diese Erläuterungen sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein. These explanations are merely exemplary and do not restrict the general inventive idea.
  • [0027] [0027]
    Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Schalters. Fig. 1 shows an embodiment of the optical switch according to the invention.
  • [0028] [0028]
    Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Schalters. Fig. 2 shows another embodiment of the optical switch according to the invention.
  • [0029] [0029]
    Fig. 2a 2b zeigen zwei Zustände eines schaltbaren Spiegels FIG. 2a 2b show two states of a switchable mirror
  • [0030] [0030]
    Fig. 2c zeigt das Prinzip eines Spiegels, der auf einer ultraphoben Oberfläche basiert. Fig. 2c shows the principle of a mirror based on an ultraphobic surface.
  • [0031] [0031]
    Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Schalters, der drei Eingangskanäle E1-E3 und drei Ausgangskanäle A1-A3 aufweist. Fig. 1 shows an embodiment of the optical switch according to the invention having three input channels E1-E3 and three output channels A1-A3. Durch die Eingangskanäle E1-E3 werden Lichtsignale in den optischen Schaler geleitet und dort auf einen der Ausgangskanäle A1-A3 umgeleitet. Through the input channels E1-E3 light signals are directed into the optical Schaler and there diverted to one of the output channels A1-A3. Beispielhaft ist dies in Fig. 1 an dem Eingangskanal E2 und an dem Ausgangskanal A1 verdeutlicht. Illustratively, this is illustrated in Fig. 1 to the input channel and E2 at the output port A1. Ein Lichtsignal wird über den Lichtleiter E2 in den optischen Schalter geleitet und dort durch den Wassertropfen 1 , der eine optische Linse darstellt, gebündelt und von der optischen Struktur, die aus neun teilreflektierenden Spiegeln 5 besteht, auf den Ausgangskanal A1 reflektiert. A light signal is passed through the optical fiber E2 in the optical switch and there, bundled by the drop of water 1, which is an optical lens and is reflected by the optical structure, which consists of nine partially reflecting mirror 5 to the output channel A1. Bevor das Lichtsignal den optischen Schalter durch den Ausgangskanal A1 verläßt, wird es durch den Wassertropfen 3 , der ebenfalls eine optische Linse darstellt, wieder aufgeweitet. Before the light signal leaves the optical switch by the output of channel A1, it is expanded by the water drop 3, which also constitutes an optical lens again. Der optische Schalter weist des weiteren eine ultraphobe Oberfläche 4 auf, auf der die Wassertopfen einen Kontaktwinkel von 174° einnehmen. The optical switch further has an ultraphobic surface 4, on which the water plug assume a contact angle of 174 °. Unmittelbar unter der ultraphoben Oberfläche befinden sich zwei Raster mit Elektroden, die jeweils mit einer elektrischen Spannung in einer beliebigen Reihenfolge und für eine beliebige Dauer ansteuerbar sind, wodurch ein Wassertropfen sehr genau und sehr schnell auf oder zwischen den jeweiligen Elektroden des Rasters positioniert werden kann. Immediately under the ultraphobic surface, there are two grid electrodes, which are driven each with an electrical voltage in any order and for any duration, whereby a drop of water can be positioned very accurately and very fast on or between the respective electrodes of the grid. Der Fachmann erkennt, daß das Raster keine 3 × 3 Matrix sein muß, sondern wesentlich feiner oder gröber sein kann. The skilled artisan will appreciate that the grid must be no 3 × 3 matrix, but much finer or may be coarser. Durch die Veränderung Position der beiden Wassertropfen werden die Lichtsignale der Eingangskanäle E1-E3 auf unterschiedliche teilreflektierende Spiegel 5 fokussiert und dementsprechen auf unterschiedliche Ausgangskanäle A1-A3 umgeleitet. By changing position of the two drops of water, the light signals of the input channels E1-E3 are focused at different partially reflecting mirror 5 and corresponding talk redirected to different output channels A1-A3. Die möglichen Schaltzustände und die dazugehörigen Positionen der Wassertropfen 1 , 3 sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt. The possible switching states and the corresponding positions of the drop of water 1, 3 are summarized in Table 1. Die Umleitung eines Eingangssignals auf unterschiedliche Ausgangskanäle kann sehr schnell und ohne jegliche mechanische Teile in Form von beweglichen Festkörpern erfolgen. The redirection of an input signal to different output channels can be carried out very quickly and without any mechanical parts in the form of moving solids.
  • [0032] [0032]
    Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Schalters, der drei Eingangskanäle E1-E3 und drei Ausgangskanäle A1-A3 aufweist. Fig. 2 shows another embodiment of the optical switch according to the invention having three input channels E1-E3 and three output channels A1-A3. Durch die Eingangskanäle E1-E3 werden Lichtsignale in den optischen Schalter geleitet und dort auf einen der Ausgangskanäle A1-A3 umgeleitet. Through the input channels E1-E3 light signals are directed into the optical switch, and there diverted to one of the output channels A1-A3. Beispielhaft ist dies in Fig. 1 an dem Eingangskanal E2 und an dem Ausgangskanal A1 verdeutlicht. Illustratively, this is illustrated in Fig. 1 to the input channel and E2 at the output port A1. Ein Lichtsignal wird über den Lichtleiter E2 in den optischen Schalter geleitet und durch den schaltbaren Spiegel 7 auf den Ausgangskanal A1 umgelenkt. A light signal is passed through the optical fiber in the optical switch E2 and deflected through the switchable mirror 7 to the output channel A1. Die Funktionsweise des schaltbaren Spiegels wird anhand der Fig. 2a-2c weiter unten erläutert. The operation of the switchable mirror is explained with reference to FIGS. 2a-2c below. Der optische Schalter weist des weiteren eine ultraphobe Oberfläche 6 auf, auf der die Wassertopfen einen Kontaktwinkel von 174° einnehmen. The optical switch further has an ultraphobic surface 6 on which the water plug assume a contact angle of 174 °. Durch die jeweilige Schaltung der schaltbaren Spiegel werden die Lichtsignale der Eingangskanäle E1-E3 auf unterschiedliche Ausgangskanäle A1-A3 umgeleitet. By the respective circuit of the switchable mirror, the light signals of the input channels E1-E3 are redirected to different output channels A1-A3.
  • [0033] [0033]
    Die Funktion der schaltbaren Spiegel ist anhand der Fig. 2a-2c ersichtlich. The function of the switchable mirror is apparent from the FIGS. 2a-2c. Wie in Fig. 2c dargestellt, basiert der schaltbare Spiegel auf einer transparenten, ultraphoben Fläche 12 , einem Luftfilm 11 und einer Flüssigkeit 10 , die in dem vorliegenden Fall Wasser ist. As shown in Fig. 2c, the switchable mirror is based on a transparent, ultraphobic surface 12, an air film 11 and a liquid 10 which is in the present case water. Durch die Ultraphobizität der Fläche 12 bildet sich zwischen dieser und der Flüssigkeit 10 ein Luftfilm 11 aus, der totalreflektierend dh wie ein Spiegel wirkt. By Ultraphobizität the surface 12 of an air film 11 is formed between this and the liquid 10, the totally reflecting that acts as a mirror. Dieser Zusammenhang ist anhand des Lichtstrahls 9 dargestellt. This relationship is illustrated on the basis of the light beam. 9
  • [0034] [0034]
    Die weitere Funktion des schaltbaren Spiegels wird anhand der Fig. 2a und 2b erläutert. The further function of the switchable mirror will be explained with reference to FIGS. 2a and 2b. Ein Flüssigkeitstropfen 8 , in dem vorliegenden Fall Wasser, wird mit einem elektrischen Feld entlang einer ultraphoben Fläche verschoben. A liquid drop 8, in the present case water, is moved with an electric field along an ultraphobic surface. Durch die Ultraphobizität der Fläche 12 bildet sich an den Stellen, an denen der Flüssigkeitstropfen 8 die Fläche 12 bedeckt ein Luftfilm aus, der totalreflektierend wirkt. By Ultraphobizität the surface 12 formed at the locations at which the liquid droplets 8, the surface 12 is covered from an air film, which acts totally reflective. An den Stellen der Fläche 12 , an denen sich der Flüssigkeitstropfen 8 nicht befindet ist die Fläche 12 für das jeweilige Licht transparent. At the points of the surface 12 at which the liquid droplet is not 8, the area 12 is transparent to the respective light. Fig. 2a zeigt den Zustand, in dem der schaltbare Spiegel reflektierend wirkt, weil sich der Flüssigkeitstropfen 8 in der Bahn des Lichtstrahls 9 befindet. Fig. 2a shows the state in which the switchable mirror has a reflective effect, because the liquid droplets 8 in the path of the light beam 9 is located. Fig. 2b zeigt den Zustand, in dem der Flüssigkeitstropfen 8 mit einem elektrischen Feld nach links bewegt worden ist. FIG. 2b shows the state in which the liquid drop is moved 8 with an electric field to the left. Der Lichtstrahl wird bei dieser Einstellung des schaltbaren Spiegels lediglich an den transparenten, ultraphoben Flächen gebrochen nicht jedoch reflektiert. The light beam is broken, however, with this setting of the switchable mirror only at the transparent ultraphobic surfaces not reflected. Der schaltbare Spiegel kann demnach beliebig zwischen den Zuständen spiegelnd oder lichtdurchlässig umgeschaltet werden. The switchable mirror can accordingly be switched to any reflective or translucent between the states. In Fig. 2 ist der schaltbare Spiegel in Spalte 1, Reihe 2 totalreflektierend und der schaltbare Spiegel in Spalte 1, Reihe 3 transparent. In FIG. 2, the switchable mirror in column 1, row 2 and totally reflective mirror the switchable in column 1, row 3 is transparent. Tabelle 1 Table 1

Claims (12)

1. Optische Vorrichtung mit mindestens einem optischen Mittel ( 1 , 3 , 8 , 10 ), das aus einer Flüssigkeit besteht, dadurch gekennzeichnet , daß sie mindestens eine ultraphobe Fläche ( 4 , 6 , 12 ) aufweist, auf der das optische Mittel verschiebbar ist. 1. Optical device having at least an optical means (1, 3, 8, 10), which consists of a liquid, characterized in that it comprises at least an ultraphobic surface (4, 6, 12) on which the optical means is displaceably ,
2. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel ( 1 , 3 , 8 , 10 ) eine optische Linse oder ein Spiegel ist. 2. An optical device according to claim 1, characterized in that the means (1, 3, 8, 10) is an optical lens or a mirror.
3. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Mittel mit einem elektrischen Feld verschiebbar ist. 3. Optical device according to one of the preceding claims, characterized in that the optical means is movable with an electric field.
4. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein optischer Schalter ist. 4. An optical device according to any one of the preceding claims, characterized in that it is an optical switch.
5. Optische Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel ( 1 , 3 , 8 , 10 ) eine Kugellinse ist. 5. An optical device according to claim 4, characterized in that the means (1, 3, 8, 10) is a ball lens.
6. Optische Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch Verschieben mindestens eines Mittels ( 1 , 3 , 8 , 10 ) auf der ultraphoben Oberfläche ( 4 , 6 , 12 ) ein Lichtstrahl von einem Eingangskanal auf einen von mehreren Ausgangskanälen umlenkbar ist. 6. Optical device according to claim 4 or 5, characterized in that by moving at least one means (1, 3, 8, 10) on the ultraphobic surface (4, 6, 12), a light beam from an input channel to one of several output channels deflected is.
7. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine optische Eigenschaft des optischen Mittels, vorzugsweise dessen Brechungsindex und/oder dessen Krümmung, durch ein elektrisches Feld veränderbar ist. 7. An optical device according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one optical property of the optical means, preferably the refractive index and / or the curvature of which is variable by an electric field.
8. Optische Vorrichtung mit mindestens einem flüssigen optischen Mittel, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine optische Eigenschaft des Mittels, vorzugsweise dessen Brechungsindex und/oder dessen Krümmung, durch ein elektrisches Feld reversibel veränderbar ist. 8. An optical device comprising at least one liquid optical means, characterized in that at least one optical property of the agent, preferably the refractive index and / or the curvature of which is reversibly changeable by an electric field.
9. Optische Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel eine Kugellinse ist, deren Krümmung reversibel veränderbar ist. 9. The optical device according to claim 8, characterized in that the means is a spherical lens, the curvature of which is reversibly changeable.
10. Optische Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel auf einer ultraphoben Oberfläche gelagert ist. 10. Optical device according to claim 8 or 9, characterized in that the means is mounted on an ultraphobic surface.
11. Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein optischer Schalter ist. 11. An optical device according to any one of claims 8-10, characterized in that it is an optical switch.
12. Optische Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß durch Veränderung der optischen Eigenschaften des Mittels ein zugeführter Lichtstrahl von einem Eingangskanal auf einen von mehreren Ausgangskanälen umlenkbar ist. 12. An optical device according to claim 11, characterized in that a supplied light beam from an input channel can be deflected by changing the optical properties of the agent to one of several output channels.
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