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Die
Erfindung betrifft einen optoelektronisch gesteuerten Schalter oder
Modulator sowie einen entsprechenden Abschwächer.
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Das
Ausnutzen des photoelektrischen Effekts zum Realisieren eines elektrischen
Schalters ist in der
EP
0 812 067 B1 beschrieben. Dort werden mit Hilfe eines Lasers
kurze Lichtpulse erzeugt, mit denen eine aktive Zone eines Photoleitermaterials
belichtet wird. An zwei Seiten des Photoleitermaterials ist jeweils
eine Elektrode aufgebracht, so dass durch das einfallende Licht
eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Leitern
erzeugt wird. Um große
Stromflüsse
zu ermöglichen,
ohne das Photoleitermaterial thermisch zu zerstören, wird die Lichtenergie
des einfallenden Laserlichts so gewählt, dass das verbotene Band
innerhalb des Photoleitermaterials nur durch eine Mehrfachanregung überwunden werden
kann. Auf diese Weise wird die Eindringtiefe der Photonen in das
Material erhöht
und damit letztlich der leitende Querschnitt vergrößert.
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Die
beschriebene Anordnung hat den Nachteil, dass eine Verwendung im
Hochfrequenzbereich nicht möglich
ist. Durch die nur teilweise beleuchtete Fläche zwischen den beiden auf
dem Photoleitermaterial aufgebrachten Kontakten sowie die große Eindringtiefe
wird die Abstimmung einer Hochfrequenzschaltung nachteilig beeinflusst.
Daher war es in der Hochfrequenztechnik, z. B. zur Herstellung von Dämpfungsleitungen,
bisher notwendig, die Schaltelemente durch ggf. beleuchtete Feldeffekt-Transistoren
zu realisieren, was z. B. aus der
DE 102 28 810 A1 bekannt ist.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, einen optoelektronisch gesteuerten
Schalter oder Modulator sowie einen Abschwächer für den Einsatz in Hochfrequenzschaltungen
zu schaffen.
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Die
Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Schalter oder Modulator
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie den erfindungsgemäßen Abschwächer mit
den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
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Bei
dem erfindungsgemäßen optoelektronisch
gesteuerten Schalter oder Modulator wird ein Halbleitermaterial
verwendet, auf das ein Leiterabschnittspaar aufgebracht wird. Das
Leitungsabschnittspaar besteht aus einem ersten Leitungsabschnitt
und einem zweiten Leitungsabschnitt, die beabstandet zueinander
auf dem Halbleitermaterial angeordnet sind. Das Halbleitermaterial
wird dabei durch die beiden Leitungsabschnitte maskiert, so dass
in dem nicht maskierten Bereich der beiden Leitungsabschnitte eine
definierte Fläche
entsteht, in der das Halbleitermaterial mit Licht beleuchtet werden
kann. Im übrigen
wird das Halbleitermaterial durch die beiden Leitungsabschnitte
maskiert, so dass bei Beleuchten des Halbleitermaterials mit einer Lichtquelle
lediglich der nicht maskierte Bereich zwischen den beiden Leitungsabschnitten
mit der Lichtquelle bestrahlt wird. Die Beleuchtung in dem nicht maskierten
Bereicht ist dabei vollständig.
Die Lichtintensität
in dem nicht maskierten Bereich ist stufenlos einstellbar, so dass
eine stufenlose Einstellung des Widerstands des Schalters oder Modulators
möglich ist.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Abschwächer nach
Anspruch 12 werden zumindest drei Abschwächelemente in T-Anordnung oder
in π-Anordnung verwendet,
wobei die einzelnen Abschwächelemente in
ihrem Aufbau jeweils einem optoelektronisch gesteuerten Schalter
oder Modulator entsprechen. D. h. jedes der drei Abschwächelemente
weist ein Halbleitermaterial auf, auf dem jeweils ein Leitungsabschnittspaar
angeordnet ist. Die Leitungsabschnittspaare weisen jeweils einen
ersten Leitungsabschnitt sowie einen zweiten Leitungsabschnitt auf,
die das Halbleitermaterial maskieren. In dem zwischen den beiden
Leitungsabschnitten ausgebildeten Bereich ist das Halbleitermaterial
nicht maskiert und durch eine Lichtquelle vollständig beleuchtbar. Durch eine unterschiedliche
Lichtintensität
in den Bereichen der einzelnen Abschwächelemente lässt sich
damit die Abschwächung
einstellen, ohne dass eine Leitungsanpassung zerstört wird.
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Der
Schalter oder Modulator bzw. der Abschwächer ist insbesondere im Bereich
von Mikrowellenschaltungen und Millimeterwellensignalen einsetzbar.
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Die
in den Unteransprüchen
aufgeführten Maßnahmen
betreffen vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Schalters
sowie des erfindungsgemäßen Abschwächers.
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Insbesondere
ist es vorteilhaft, das Halbleitermaterial als dünne Schicht auf einem Substrat
aus Keramik, Glas oder Quarz aufzubringen. Damit ist eine unmittelbare
Integration des optoelektronisch gesteuerten Schalters in eine Hochfrequenzschaltung
möglich.
Insbesondere werden die Leitungsabschnitte beispielsweise durch
auf dem Halbleitermaterial weitergeführte Leiterbahnen des Substrats
gebildet. Die Leiterbahnen auf dem Substrat können insbesondere Streifenleiter
sein. Die Verbindung zwischen den Leiterbahnen des Substrats und
den Leitungsabschnitten kann beispielsweise durch Bonddrähte erfolgen.
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Eine
besonders vorteilhafte Form den Schalter oder Modulator zu realisieren
besteht darin, eine Lichtquelle vorzusehen, welche kontinuierlich
Licht emittiert. Zwischen der Lichtquelle und dem zu beleuchtenden
Halbleitermaterial ist dann eine Anordnung aus einem Analysator
und einem Polarisator vorgesehen. Durch den Polarisator wird das
einfallende Licht der Lichtquelle zunächst polarisiert, wobei nur
bei einer entsprechenden Ausrichtung des Analysators die Kombination
aus Analaysator und Polarisator für das Licht durchlässig ist
und so das Halbleitermaterial beleuchtet. Zum Ausschalten wird die
Orientierung der Polarisationsrichtung entweder des Polarisators
oder des Analysators geändert,
wodurch die Kombination des Analysators mit dem Polarisator für das einfallende
Licht undurchlässig
wird. Auf das Halbleitermaterial fällt infolgedessen kein Licht
und es werden keine Ladungsträger
generiert, so dass der Schalter geöffnet ist. Die Änderung
der Polarisationsrichtung kann z. B. durch Anlegen einer Spannung
an ein entsprechendes elektrooptisches Kristallmaterial realisiert
werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
wird der Schalter oder Modulator durch eine zweite, entsprechend
aufgebaute Anordnung ergänzt.
Ein aus zwei solchen Leitungsabschnittspaaren gebildeter Schalter
oder Modulator ermöglicht
in einfacher Weise das Umschalten beispielsweise zwischen zwei Ausgängen. Bei
dem zweiten Leitungsabschnittspaar ist entweder die Polarisationsrichtung des
Analysators oder die Polarisationsrichtung des Polarisators gegenüber der
Polarisationsrichtung des Analysators bzw. Polarisators des ersten
Leitungsabschnittspaars um 90° gedreht.
Wird z. B. durch Anlegen einer Spannung die Polarisationsrichtung
entweder der Polarisatoren oder der Analysatoren um 90° gedreht,
so wird ein Schalterelement geöffnet,
während
gleichzeitig das zweite Schalterelement geschlossen wird. Auf diese
Weise lässt
sich in einfacher Art ein Umschalter realisieren.
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Eine
besonders einfache Anordnung ergibt sich, wenn die Analysatoren
des ersten Leitungsabschnittspaares und des zweiten Leitungsabschnittspaares
um 90° gegeneinander
verdreht sind, wobei das erste Leitungsabschnittspaar und das zweite
Leitungsabschnittspaar einen gemeinsamen Polarisator aufweisen,
dessen Polarisationsrichtung sich durch Anlegen einer Spannung gemeinsam
gegenüber
den Polarisationsrichtungen der Analysatoren ändern lässt.
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Bei
dem Abschwächer
ist es insbesondere vorteilhaft, bei zwei der drei Abschwächelemente eine
identische Ausrichtung des Analysators vorzusehen. Der dritte Analysator
kann hierzu senkrecht angeordnet sein und ist unabhängig von
den anderen beiden Analysatoren in seiner Polarisationsrichtung steuerbar.
Die Polarisationsrichtung der identisch ausgerichteten Analysatoren
kann dagegen durch Anlegen einer Spannung an einen Polarisationskristall
relativ zu der Orientierung der Polarisationsrichtung der Polarisatoren
geändert
werden. Durch eine kontinuierliche Änderung der Polarisationsrichtung der
Analysatoren relativ zu der Polarisationsrichtung des Polarisators
ist ein stufenloses Einstellen der Abschwächung in dem T- bzw. π-Glied möglich. Insbesondere
ist es vorteilhaft, dass die Gesamtimpedanz der Schaltung über eine
kontinuierlich einstellbare Abschwächung nicht geändert wird.
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Zu
betonen ist, dass es sich bei dem Halbleitermaterial um keine Transistorstruktur
handelt und das Schalten nicht durch Schalten eines Transistors sondern
durch Verändern
der Lichtbestrahlung, z. B. durch Schalten der Lichtquelle oder
eines Polarisators, hervorgerufen wird.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen optoelektronisch
gesteuerten Schalters sowie des erfindungsgemäßen Abschwächers sind in der Zeichnung
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schalters oder Modulators;
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2 eine
schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen optoelektronisch
gesteuerten Schalters oder Modulators;
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3 eine
Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Schalters
oder Modulators;
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4 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Abschwächers in T-Anordung und
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5 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Abschwächers in π-Anordnung.
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In
der 1 ist eine erste einfache Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optoelektronisch
gesteuerten Schalters oder Modulators dargestellt. Der einfacheren
Darstellung wegen wird nachfolgend im allgemeinen nur der Begriff
Schalter verwendet. Der Schalter 1 umfasst einen ersten
Leitungsabschnitt 2 und einen zweiten Leitungsabschnitt 3.
Der erste Leitungsabschnitt 2 und der zweite Leitungsabschnitt 3 sind,
wie es der Querschnitt der 1 zeigt,
so angeordnet, dass sie ein Halbleitermaterial 4 teilweise
bedecken. Das Halbleitermaterial 4 ist so gewählt, dass
es unter Bestrahlung einer Lichtquelle 5 leitend wird,
in dem durch die auftreffenden Photonen angeregt Elektron-Loch-Paare generiert
werden. Bei einer Beleuchtung des Halbleitermaterials 4 mit
einer Lichtquelle 5 wird daher eine leitende Verbindung
zwischen dem ersten Leitungsabschnitt 2 und dem zweiten
Leitungsabschnitt 3 erzeugt.
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Das
Halbleitermaterial 4 ist auf einem Substrat 6 angeordnet,
welches beispielsweise aus Keramik, Glas oder Quarz besteht und
auch als Träger
der mit den Leitungsabschnitten 2 und 3 verbundenen ersten
Leitung 12 und zweiten Leitung 13 fungiert. Die
Leitungen 12, 13 können insbesondere Streifenleiter
einer auf einer Leiterplatte angeordneten Hochfrequenzschaltung
sein, die mit den Leitungsabschnitten 2 bzw. 3 durch
Bonddräthe
verbunden sind. Das Halbleitermaterial 4 wird so durch
einen ersten Leitungsabschnitt 2 und den zweiten Leitungsabschnitt 3 bedeckt,
dass eine Maskierung des Halbleitermaterials 4 entsteht.
Lediglich in dem Abstand zwischen dem ersten Leitungsabschnitt 2 und
dem zweiten Leitungsabschnitt 3 ist ein Bereich 7 ausgebildet, der
nicht maskiert ist. Damit ist die Maskierung des Halbleitermaterials 4 durch
das Leitungsabschnittspaar bestehend aus den beiden Leitungsabschnitten 2, 3 so
ausgebildet, dass das Halbleitermaterial 4 lediglich in
einem definierten, nicht maskierten Bereich 7 durch die
Lichtquelle 5 beleuchtet werden kann. Der nicht maskierte
Bereich 7 wird von der Lichtquelle 5 zum Schließen des
Schalters vollständig
beleuchtet.
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Die
dargestellte Anordnung des Schalters 1 erzeugt lediglich
geringe parasitäre
Kapazitäten
zwischen den Leitungsabschnitten 2, 3. Aufgrund
der geringen Zeiten zur Generation eines Elektron-Loch-Paares in
dem nicht maskierten Bereich 7 des Halbleitermaterials 4 ergeben
sich extrem kurze Schaltzeiten. Durch Einstellen der Lichtstärke, die den
nicht maskierten Bereich 7 des Halbleitermaterials 4 beleuchtet,
wird der Widerstand der Verbindung der beiden Leitungsabschnitte 2 und 3 kontinuierlich eingestellt.
Der in der 1 dargestellte Schalter wird
damit zu einem Modulator. Die Möglichkeit
der kontinuierlichen Änderung
des Widerstands des Modulators erlaubt es, Leistungsrampen für HF-Signale oder
beispielsweise Pulsmodulationen zu erzeugen.
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Bei
der in der 1 dargestellten Anordnung des
Schalters 1 erfolgt das Schalten durch Einstellen des Stromflusses
durch die Lichtquelle 5. Wie es bereits erläutert wurde,
kann neben dem reinen Ein- und Ausschalten auch ein definierter
Widerstand erzeugt werden, indem die Stromstärke für die Lichtquelle 5 und
damit die Lichtintensität
so gewählt
wird, dass nur eine reduzierte Anzahl von Ladungsträgern in
dem Bereich 7 des Halbleitermaterials 4 generiert wird.
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In
der 2 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen optoelektronischen
Schalters 1' dargestellt.
Im Gegensatz zu der Anordnung der 1 ist in
der 2 eine Laserdiode als Lichtquelle 5' vorgesehen.
Die Laserdiode 5' wird
erfindungsgemäß im Dauerbetrieb
betrieben, so dass von der Laserdiode 5' permanent Licht ausgesendet wird.
Um den Lichteinfall in dem Bereich 7 des Halbleitermaterials 4 steuern
zu können,
ist oberhalb der Anordnung bestehend aus dem Halbleitermaterial 4 sowie
dem Leitungsabschnittspaar mit den Leitungsabschnitten 2 und 3 ein
Analysator 8 angeordnet. Anstelle der in den Ausführungsbeispielen
angegebenen Laserdiode 5' kann
auch eine LED mit einem Licht geeigneter Wellenlänge verwendet werden.
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Der
Analysator 8 ist lediglich für Licht einer bestimmten Polarisationsrichtung
durchlässig.
Oberhalb des Analysators 8, jedoch unterhalb der Lichtquelle 5' ist ein Polarisator 9 angeordnet.
Der Polarisator 9 ist ebenfalls nur für Licht einer bestimmten Polsarisationsrichtung
durchlässig.
Unterscheiden sich die Polarisationsrichtungen des Analysators 8 sowie
des Polarisators 9, so trifft kein Licht in dem Bereich 7 auf
das Halbleitermaterial 4 auf. Die Polarisationsrichtung
entweder des Analysators 8 oder des Polarisators 9 ist änderbar.
Dies kann z. B. durch Verwendung eines entsprechenden Kristalls
erreicht werden, der die Polarisationsrichtung durch Anlegen einer
Spannung ändert.
Die Polarisationsrichtung des Analysators 8 sowie des Polarisators 9 liegen
jeweils parallel zu der Fläche,
in der das Halbleitermaterial 4 angeordnet ist.
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Die Änderung
der Polarisationsrichtung kann entweder durch den Analysator 8 oder
den Polarisator 9 erfolgen. Bei einer Drehung der Polarisationsrichtung
des Analysators 8 relativ zu der Polarisationsrichtung
des Polarisators 9 ist eine kontinuierliche Abstimmung
der einfallenden Lichtintensität
in dem nicht maskierten Bereich 7 auf dem Halbleitermaterial 4 möglich. Die
höchste
Leitfähigkeit
in dem Halbleitermaterial 4 wird erreicht, wenn die Polarisationsrichtungen
des Analysators 8 und des Polarisators 9 parallel
zueinander orientiert sind. Die Leitfähigkeit wird dann durch die
maximal erreichbare Leitfähigkeit
des Halbleitermaterials 4 begrenzt. Ausgehend von dieser
parallelen Anordnung der Polarisationsrichtungen des Analysators 8 sowie
des Polarisators 9 ist eine kontinuierliche Drehung der
Polarisationsrichtungen relativ zueinander möglich. In der Endposition sind
die Polarisationsrichtungen das Analysators 8 und des Polarisators 9 senkrecht
zueinander orientiert, so dass das durch den Polarisator 9 polarisierte
Licht nicht durch den Analysator 8 hindurch treten kann
und kein Lichteinfall in dem Bereich 7 des Halbleitermaterials 4 erfolgt.
Das Halbleitermaterial 4 ist daher hochohmig und die Leitungsabschnitte 2 und 3 sind
voneinander isoliert.
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Um
den Widerstand des Schalters 1 in geschlossenem Zustand
zu reduzieren, wird das Halbleitermaterial 4 auf einem
lichtdurchlässigen
Substrat 6 angeordnet. Zusätzlich zu den Leitungsabschnitten 2 und 3 werden
auch auf der gegenüberliegenden Seite
des Halbleitermaterials 4 entsprechende Leitungsabschnitte
ausgebildet, die ebenfalls mit den Leitern 12, 13 verbunden
sind. Auch auf der gegenüberliegenden
Seite des Halbleitermaterials 4 wird durch die entsprechenden
Leitunsabschnitte das Halbleitermaterial maskiert, so dass zwischen
den Leitungsabschnitten ein nicht maskierter Bereich entsteht. Auf
dieser gegenüberliegenden
Seite ist ebenfalls eine Lichtquelle vorgesehen, mit der der nicht maskierte
Bereich vollständig
beleuchtbar ist. Aufgrund des lichtdurchlässigen Substrats 6 kann
das Halbleitermaterial 4 nun beidseitig beleuchtet werden und
damit der minimale Schalterwiderstand in geschlossenem Zustand des
Schalters 1 halbiert werden. Zum Einstellen der Lichtstärke, die
auf den nicht maskierten Bereich dieser gegenüberliegenden Seite fällt sind
alle Maßnahmen
anwendbar, die auf auf der anderen Seite angewendet werden.
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In
der 3 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Schalters
dargestellt. Der dort dargestellte erfindungsgemäße Schalter 11 weist
ein erstes Schaltelement 11.1 und ein zweites Schaltelement 11.2 auf.
Das erste Schaltelement 11.1 entspricht in seinem Aufbau
dem Schalter 1',
wie er in der 2 dargestellt ist.
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Auch
das zweite Schaltelement 11.2 entspricht in seinem Aufbau
dem Schalter 1' der 2. Das
zweite Schaltelement 11.2 weist ebenfalls einen ersten
Leitungsabschnitt 16 und einen zweiten Leitungsabschnitt 17 auf,
die auf einem Halbleitermaterial ausgebildet sind. Der erste Leitungsabschnitt 16 des
zweiten Schaltelements 11.2 bildet zusammen mit dem zweiten
Leitungsabschnitt 17 des zweiten Schaltelements 11.2 ein
zweites Leitungsabschnittspaar. Über
das zweite Leitungsabschnittspaar bestehend aus dem ersten Leitungsabschnitt 16 und
dem zweiten Leitungsabschnitt 17 kann bei geschlossenem
Schaltelement 11.2 eine leitende Verbindung zwischen dem
ersten Leitungsabschnitt 16 und dem zweiten Leitungsabschnitt 17 und
damit zwischen einer dritten Leitung 14 und einer vierten
Leitung 15 hergestellt werden. Die dritte Leitung 14 ist
an einem Knotenpunkt 20 mit der ersten Leitung 12 verbunden.
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Die
Analysatoren 8, 19 der beiden Schaltelemente 11.1 und 11.2 sind
so über
den nicht maskierten Bereichen 7 bzw. 18 des ersten
Schaltelements 11.1 und des zweiten Schaltelements 11.2 angeordnet,
dass die Polarisationsrichtungen beider Analysatoren 8 bzw. 19 parallel
zu der Oberfläche
des Halbleitermaterials, das in der 3 nicht
sichtbar dargestellt ist, sind. Gleichzeitig stehen die beiden Polarisationsrichtungen
des Analysators 8 und des Analysator 19 senkrecht
aufeinander. Oberhalb des Analysators 8 und des Analysators 19 ist,
in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellt, ein Polarisator angeordnet.
Der Polarisator ist vorzugsweise so groß, dass er beide Analysatoren 18 und 19 gemeinsam
abdeckt. Durch den Polarisator wird ein von einer ebenfalls nicht
dargestellten Lichtquelle erzeugtes Licht polarisiert. Bei Verwendung
zweier getrennter Polarisatoren oberhalb des Analysators 8 sowie
des Analysators 19 ist sicherzustellen, dass die beiden
Polarisationsrichtungen der beiden Polarisatoren des ersten Leitungsabschnittspaars
sowie des zweiten Leitungsabschnittspaars parallel zueinander orientiert sind.
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Die
Polarisationsrichtung der Polarisatoren bzw. des gemeinsamen Polsarisators
wird vorzugsweise wieder durch Anlegen einer Spannung geändert. Die
Polarisationsrichtung des Polarisators wird somit im Hinblick auf
die Polarisationsrichtungen der Analysatoren 8 und 19 gemeinsam
verändert.
Während
sich in einer ersten Endposition die Polarisationsrichtung des Polarisators
mit beispielsweise der Polarisationsrichtung des Analysators 8 deckt,
so wird nach dem Umschalten durch Anlegen einer Spannung an einen
Polarisatorkristall die Polarisationsrichtung in Übereinstimmung
mit der Polarisationsrichtung des Analysators 19 des zweiten
Schaltelements 11.2 gebracht. Die Drehung um 90° in der Polarisationsrichtung
des Polarisators bewirkt damit eine Unterbrechung z. B. des ersten
Schaltelements 11.2 bei gleichzeitigem Schließen des
Schaltelements 11.2. Eine kontinuierliche Änderung
der Widerstände
der beiden Schaltelemente 11.1 und 11.2 ist hierbei
ebenfalls möglich,
wie es bereit bei den Ausführungen
zu dem Schalter nach 1 bzw. 2 erläutert wurde.
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Bei
der vorstehenden Beschreibung sowohl des Schalters 1' als auch der
Schaltelemente 11.1 und 11.2 wurde jeweils davon
ausgegangen, dass die Polarisationsrichtung des Polarisators veränderbar ist.
Für die
Funktionsweise des erfindungsgemäßen Schalters 11 spielt
es jedoch keine Rolle, ob die Änderung
der Polarisationsrichtung durch den Polarisator oder durch den Analysator
erfolgt. Entscheiden ist lediglich, dass die Polarisationsrichtungen
von Analaysator und Polarisator relativ zueinander geändert werden.
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In
der 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abschwächers dargestellt.
Der Abschwächer 20 ist
in einer sog. T-Anordnung ausgeführt.
Der Abschwächer 20 basiert
auf einer Anordnung, die dem erfindungsgemäßen Schalter 11 entspricht.
Die Schaltelemente 11.1 und 11.2 bilden dabei
die Abschwächelemente 11.1' und 11.2' und werden
durch ein drittes Abschwächelement 11.3 ergänzt. Das
dritte Abschwächelement 11.3 entspricht
in seinem Aufbau wiederum dem erfindungsgemäßen Schalter 1' der 2.
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Das
dritte Abschwächelement 11.3 umfasst damit
ein drittes Leitungsabschnittspaar bestehend aus einem weiteren
ersten Leitungsabschnitt 22 und einem weiteren zweiten
Leitungsabschnitt 23, die erneut auf einem Halbleitermaterial
angeordnet sind. Die beiden Leitungsabschnitte 22 und 23 maskieren in
bereits beschriebener Weise den Halbleiter, der in einem zwischen
dem erstem Leitungsabschnitt 22 des dritten Abschwächelements 11.3 und
dem zweiten Leitungsabschnitt 23 des dritten Abschwächelements 11.3 ausgebildeten
nicht maskierten Bereich 24 durch eine Lichtquelle belichtbar
ist. Oberhalb des dritten Leitungsabschnittspaars ist ein Analysator 25 angeordnet,
dessen Polarisationsrichtung identisch mit der Polarisationsrichtung
des Analysators 8 des ersten Abschwächelements 11.1' ist.
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Der
erste Leitungsabschnitt 22 ist mit einem fünften Leiter 21 verbunden.
Der zweite Leitungsabschnitt 23, der zusammen mit dem Leitungsabschnitt 22 das
Leitungsabschnittspaar des dritten Abschwächelements 11.3 bildet,
ist mit dem ersten Leiter 12 verbunden, an dessen anderem
Ende der erste Leitungsabschnitt 2 des ersten Leitungsabschnittspaars des
Abschwächelements 11.1' ausgebildet ist.
Die Leiter 21, 12 und 13 bilden zusammen
z. B. eine Signalleitung, in der der Abschwächer 20 angeordnet
ist. Der vierte Leiter 15, der mit dem zweiten Leitungsabschnitt 17 des
zweiten Abschwächelements 11.2' verbunden ist, ist
auf der von dem zweiten Abschwächelement 11.2' abgewandten Ende
mit einem Massepotential verbunden.
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Die
drei Abschwächelemente 11.1', 11.2' und 11.3 werden
mittels einer Lichtquelle gemeinsam beleuchtet, wobei zwischen der
Lichtquelle und den Analysatoren 8, 19 und 25 ein
Polarisator angeordnet ist. Der Polarisator kann aus mehreren einzelnen
Polarisatorelementen bestehen, wobei die Polarisatorelemente in
diesem Fall die selbe Polarisationsrichtung aufweisen. Eine Änderung
der Abschwächung wird
erreicht, indem an den Analysatoren 8, 19 und 25 durch
Anlegen einer entsprechenden Spannung die Polarisationsrichtung
relativ zu der Polarisationsrichtung des Polarisators geändert wird.
Durch das gemeinsame Ändern
der Polarisationsrichtung des Analysatoren und damit einer Änderung
des Widerstands der Abschwächelemente 11.1' und 11.3 gemeinsam
in Richtung kleinerer Werte oder gemeinsam in Richtung größerer Werte
sowie einer gleichzeitigen Änderungen
des Widerstands des Abschwächelements 11.2' in entgegengesetzter
Richtung lässt
sich die Abschwächung
in der Signalleitung variieren, ohne den Wellenwiderstand der Signalleitung zu
verändern.
Um dies zu erreichen sind die Polarisationsrichtungen der Analysatoren 8 und 25 gemeinsam
veränderbar.
Die Polarisationsrichtung des Analysators 19 ist dagegen
unabhängig
hiervon änderbar
und wird in Abhängigkeit
von der Einstellung der Polarisationsrichtung der Analysatoren 8 und 25 so
eingestellt, dass der Wellenwiderstand der Signalleitung konstant
bleibt.
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Eine
alternative Ausführungsform
ist in der 5 dargestellt. Die 5 zeigt
einen Abschwächer
in π- Anordnung. Zusätzlich zu
einem ersten und zweiten Abschwächelement 11.1'' und 11.2'' ist
auf der von dem zweiten Abschwächelement 11.2'' abgewandten Seite des ersten Abschwächelements 11.1'' ein drittes Abschwächelement 11.3' angeordnet. In seinem
Aufbau entspricht auch das dritte Abschwächelement 11.3' dem optoelektronisch
gesteuerten Schalter 1' der 2,
wobei die Orientierung des Analysators 29 der Orientierung
des Analysators 19 des zweiten Abschwächelements 11.2'' entspricht.
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Das
dritte Abschwächelement 11.3' weist ein drittes
Leitungsabschnittspaar auf, welches aus einem ersten Leitungsabschnitt 32 und
einem zweiten Leitungsabschnitt 33 besteht. Der erste Leitungsabschnitt 32 und
der zweite Leitungsabschnitt 33 des dritten Abschwächelements 11.3' sind wiederum beabstandet
voneinander auf einem Halbleitermaterial angeordnet und maskieren
dieses. Der zweite Leitungsabschnitt 33 ist über einen
sechsten Leiter 28 mit einem Massepotential verbunden.
Ebenso ist der vierte Leiter 15 des zweiten Abschwächelements 11.2'' mit dem Massepotential verbunden.
Während die
Polarisationsrichtungen des Analysators 29 und des Analysators 19 des
zweiten und dritten Abschwächelements 11.2'' bzw. 11.3' parallel zueinander angeordnet
sind, ist die Polarisationsrichtung des Analysators 8 des
ersten Abschwächelements 11.1'' in einer Ausgangsstellung dazu
senkrecht angeordnet.
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Die
Analysatoren 8, 19, 29 werden gemeinsam
mit polarisiertem Licht beleuchtet. Das polarisierte Licht wird
z. B. durch eine Laserdiode im Dauerbetrieb erzeugt, welches anschließend einen
Polarisator durchläuft.
Die Energie der Photonen des Lasers ist dabei größer als die Bandlücke des
Halbleitermaterials. Der Polarisator, der in der 5 ebenfalls
nicht dargestellt ist, kann beispielsweise ein Kristall sein, der
alle drei Analaysatoren 8, 19 und 29 gemeinsam
abdeckt. Die Einstellung der Abschwächung erfolgt in entsprechender Weise,
wie es bereits zu dem Abschwächer 20 der 4 beschrieben wurde,
wobei die Polarisationsrichtung des Analysators 8 nun unabhängig von
den Polarisationsrichtungen der Analysatoren 19 und 29 änderbar
ist. Dagegen sind die Polarisationsrichtungen der Analysatoren 19 und 29 gemeinsam
einstellbar.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr
sind auch einzelne Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele in beliebiger
Weise miteinander kombinierbar.