DE20220656U1

DE20220656U1 - Electro-optical crystal element for an electro-optical modulator has entry and exit surface planes for light beams and electrode surface planes to create an electric field

Info

Publication number: DE20220656U1
Application number: DE20220656U
Authority: DE
Original assignee: Linos Photonics GmbH and Co KG
Current assignee: Qioptiq Photonics GmbH and Co KG
Priority date: 2002-08-14
Filing date: 2002-08-14
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2012-08-15

Abstract

A front surface plane (FSP) (5A) allows entry of a light beam (o). An exit surface plane (ESP) (5B) fits with a clearance from this entry point. A base surface plane (BSP) (6B) runs at an angle to and between the FSP and ESP. Next to the BSP there are electrode surface planes (7A,7B) with a gap between the FSP and ESP each with an electrode to apply electric voltage to create an electric field.

Description

Die Erfindung betrifft ein gattungsgemäßes elektrooptisches Element gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs zwecks Einbau in einen elektooptischen Modulator (EOM).The invention relates to a generic electro-optical Element according to the preamble of Main claim for the purpose of installation in an electro-optical modulator (EOM).

Solche Elemente sind bekannt. Nachdem alle Kristalle der elektrooptischen Elemente piezoelektrische Wirkungen aufweisen, zeigen bei periodischen Änderungen des angelegten elektrischen Feldes die Elemente mechanische Dehnungen bei Eigenfrequenzen -sogenannte Piezoresonanzen- die dazu führen können, daß die elastische Dehnung überhöht werden kann, ganz abgesehen davon, daß diese Überdehnungen eine zusätzliche Änderung der optischen Dichte bewirken und bei der Übertragung des elektrischen Ansteuersignals der Phase des Lichtstrahls überlagert sind.Such elements are known. After all Crystals of electro-optical elements piezoelectric effects exhibit periodic changes in the applied electrical Field the elements mechanical expansions at natural frequencies - so-called Piezo resonances - which lead to it can, that the elastic stretch can be increased can, quite apart from the fact that these overstretched an additional change cause the optical density and in the transmission of the electrical Control signal of the phase of the light beam are superimposed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese resonanten Überhöhungen zu reduzieren.The invention is based on the object resonant peaks too to reduce.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen elektrooptischen Element gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale namlich dadurch gelöst, daß die Grundebene und/oder die Deckebene und/oder zumindest eine der Elektrodenebenen mit einer Schicht aus einem amorphen Werkstoff versehen ist.This task is carried out in a generic electro-optical Element according to the generic term of the main claim according to the invention by its characterizing Features resolved by name, that the Base level and / or the top level and / or at least one of the electrode levels is provided with a layer of an amorphous material.

Durch die zumindest eine Schicht werden in überraschend einfacher Weise mit Vorteil die resonanten Überhöhungen auf allereinfachste Art und Weise reduziert. Hierbei kann entweder die Grundebene und/oder die Deckebene und/oder zumindest eine der Elektrodenebenen mit einer Schicht aus einem amorphen Werkstoff versehen sein, was nach nicht gesicherter Erkenntnis darauf zurückzuführen sein könnte, daß die Schicht(en) als Schallabsorber oder diffuser Reflektor(en) wirkt bzw. wirken. Nachdem die Schicht aus einem amorphen Werkstoff besteht, werden Schallwellen gebrochen, absorbiert und/oder mit der Wirkung gestreut, daß Resonanzen nicht mehr entstehen.Through the at least one layer be in surprising simply with advantage the resonant peaks in the simplest Way reduced. Either the basic level and / or the top level and / or at least one of the electrode levels with a Layer of an amorphous material, which after not assured knowledge could be due to the fact that the layer (s) as sound absorber or diffuse reflector (s) works. After the layer is out an amorphous material, sound waves are broken, absorbed and / or scattered with the effect that resonances no longer arise.

Wenn in zweckmäßiger Ausgestaltung eine Keramik ausgewählt ist, deren Schallimpedanz an das elektrooptische Element angepasst ist, so ergibt sich als zusätzlicher Vorteil eine weitere Reduktion der Überhöhung.If in a practical embodiment a ceramic selected is whose acoustic impedance is matched to the electro-optical element is, there is an additional Advantage of a further reduction of the cant.

Wenn nach Lehre der Erfindung entweder das als Sinterschicht ausgebildete Plättchen mittels eines Lotes auf die Grundebene und/oder die Deckebene aufgelötet oder aber das als Keramikschicht ausgebildete Plättchen mittels eines Klebers auf die Grundebene und/oder die Deckebene aufgeklebt ist, so ergibt sich der weitere Vorteil, daß -bei einer aufeinander abgestimmten Schallkennimpedanz- die Schallwellen optimal in die als Schallabsorber wirkende Schicht eingekoppelt und dort gebrochen, absorbiert und/oder gestreut werden.If according to the teaching of the invention either Plates formed as a sintered layer by means of a solder soldered to the base level and / or the top level, or else the ceramic layer Tile by means of an adhesive on the base level and / or the top level is glued on, there is the further advantage that - with one coordinated sound characteristic impedance - the sound waves optimal coupled into the layer acting as a sound absorber and there broken, absorbed and / or scattered.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Further expedient refinements and developments the invention are characterized in the subclaims.

Ein Ausführungsbespiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt:An embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing. In this shows:

1 ein elektrooptisches Element, in Seitenansicht; 1 an electro-optical element, in side view;

2 das Element gemäß 1, von rechts gesehen; 2 the element according to 1 , seen from the right;

3 das Element gemäß 1, von links gesehen; 3 the element according to 1 , seen from the left;

4 das Element gemäß 1 in Draufsicht und 4 the element according to 1 in top view and

5 die Einzelheit V gemäß 1 im Schnitt und in größerem Maßstab. 5 the detail V according to 1 on average and on a larger scale.

Das elektrooptische Element gemäß 1 besteht aus einem doppelt brechenden Kristall und ist für den Einsatz bei einem transversalen EOM gedacht. Es weist eine Frontebene 5A für den Eintritt eines eintretenden Lichtstrahls und einer mit parallel sowie mit Abstand dazu angeordneten Austrittsebene 5B auf. Rechtwinklig zu und zwischen der Front und der Austrittsebene ist eine Grundebene 6B vorgesehen, an die beiderseits zwei mit Abstand voneinander und zwischen der Frontebene 5A und der Austrittsebene 5B angeordnete Elektrodenebenen 7A, 7B mit je einer elektrischen Elektrode 8, 9 zur Anlage einer elektrischen Spannung U zur Erzeugung eines elektrischen Feldes E für die Modulation des am Eintritt in einer Strahlungsrichtung (o) senkrecht auf der Frontebene 5A eintretenden Lichtstrahls angrenzen. Ferner ist eine gegenüber der Grundebene 6B mit Abstand von dieser angeordnete Deckebene 6A vorgesehen. Beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel sind nach Lehre der Erfindung zwei Ebenen -mit Ausnahme der Front- und der Austrittsebene 5A bzw. 5B des elektrooptischen Elements mit je einem von 90° abweichenden Nachbarwinkel vorgesehen. So bildet sowohl die Deckebene 6A mit der Frontebene 5A einen ersten Nachbarwinkel α und zugleich mit der einen Elektrodenebene 8 und der Frontebene 5A den zweiten Nachbarwinkel β, wie in 4 dargestellt ist. Zugleich ist die Frontebene 5a flächenmäßig kleiner als die Austrittsebene 5B.The electro-optical element according to 1 consists of a double refractive crystal and is intended for use with a transverse EOM. It has a front level 5A for the entry of an incoming light beam and one with an exit plane arranged parallel and at a distance from it 5B on. At right angles to and between the front and the exit level is a basic level 6B provided on the two sides at a distance from each other and between the front level 5A and the exit level 5B arranged electrode planes 7A . 7B with one electrical electrode each 8th . 9 to apply an electrical voltage U to generate an electrical field E for modulating the at the entrance in a radiation direction (o) perpendicular to the front plane 5A border incoming light beam. Furthermore, one is opposite the basic level 6B spaced from this deck level 6A intended. In the illustrated embodiment, according to the teaching of the invention, there are two levels, with the exception of the front level and the exit level 5A respectively. 5B of the electro-optical element is provided with a neighboring angle deviating from 90 °. So forms both the deck level 6A with the front level 5A a first neighboring angle α and at the same time with one electrode plane 8th and the front level 5A the second neighboring angle β, as in 4 is shown. At the same time is the front level 5a smaller in area than the exit plane 5B ,

Wie aus 1 ersichtlich, verlaufen hierbei die Deckebene 6A und die Grundebene 6B in einem von Null abweichenden ersten Winkel γ, der dem um 90° verminderten ersten Nachbarwinkel α zwischen der Frontebene 5A und der Deckebene 6A des elektrooptischen Elements entspricht.How out 1 visible, the top level runs here 6A and the basic level 6B at a non-zero first angle γ, which is the first neighboring angle α between the front plane which is reduced by 90 ° 5A and the deck level 6A corresponds to the electro-optical element.

Die Flächennormale 6AN der Deckebene 6A bildet mit der Flächennormalen 6BN der Grundebene 6B den ersten Winkel γ. Beide Normalen liegen in einer sowohl zur Deckebene 6A als auch zur Grundebene 6B sowie zu der Front- als auch der Austrittsebene 5A bzw. 5B senkrecht angeordneten gemeinsamen ersten Ebene 10.The surface normal 6AN the deck level 6A forms with the surface normal 6BN the basic level 6B the first angle γ. Both standards lie in one to the deck level 6A as well as to the basic level 6B as well as to the front and exit levels 5A respectively. 5B vertically arranged common first level 10 ,

Die Austrittsebene 5B ist in 2 näher dargestellt. Die schraffierte Fläche zeigt etwa den Austrittsbereich des ordentlichen o und des außerordentlichen Lichtstrahls e, die sich teilweise räumlich getrennt haben. Der Eintrittsbereich des eintretenden Lichtstrahls in der Frontebene 5a ist gemäß 3 als einen kreisförmigen Querschnitt einnehmend schematisch dargestellt. Zugleich zeigt 3 überdeutlich, daß bezüglich der Quaderausbildungen zwei Schrägen, die eine Elektrodenfläche 7B als auch die Deckfläche 6A abgeschrägt sind.The exit level 5B is in 2 shown in more detail. The hatched area shows approximately the exit area of the ordinary o and the extraordinary light beam e, which are partially spatially ge have separated. The entrance area of the incoming light beam in the front plane 5a is according to 3 schematically shown as occupying a circular cross section. At the same time shows 3 It is very clear that, with regard to the cuboid formations, two bevels that form an electrode surface 7B as well as the top surface 6A are beveled.

4 zeigt das elektrooptische Element gemäß 1, in Draufsicht. Die beiden Elektrodenflächen sind mit je einer elektrischen Elektrode 8 bzw. 9 versehen, an die eine elektrische Spannung U anlegbar ist, so daß sich ein elektrisches Feld E zur Modulation des Lichtstrahls ergibt. Bei dieser Ausführungsform sind die beiden Elektrodenebenen 7A und 7B in einem von Null abweichenden zweiten Winkel Delta angeordnet. Die eine -abgeschrägte-Elektrodenfläche 7B bildet hierbei mit der Frontebene 5A, wie eingangs schon erwähnt, den zweiten Nachbarwinkel β, der dem um 90° erhöhten zweiten Winkel δ entspricht. 4 shows the electro-optical element according to 1 , in top view. The two electrode surfaces each have an electrical electrode 8th respectively. 9 provided, to which an electrical voltage U can be applied, so that there is an electric field E for modulating the light beam. In this embodiment, the two electrode levels are 7A and 7B arranged at a non-zero second angle delta. The one-beveled electrode surface 7B forms here with the front level 5A , as already mentioned at the beginning, the second neighboring angle β, which corresponds to the second angle δ increased by 90 °.

Nachdem der Kristall doppeltbrechend ist, wird der durch die Frontebene 5A eintretende Lichtstrahl in einen ordentlichen o und einen außerordentlichen Strahl e aufgespalten, deren Phasen zueinander durch das elektrische Feld E verschiebbar ist. Hierbei verläuft der außerordentliche Strahl e parallel zu der einen Elektrodenfläche 7B und der ordentliche Strahl o parallel zu der anderen -nicht abgeschrägten- anderen Elektrodenfläche 7A. Beide Strahlen spannen eine gemeinsame zweite Ebene 11 (4) auf, die parallel zu dem elektrischen Feld E verläuft. Hierbei bilden die Flächennormalen 7AN und 7BN der beiden Elektrodenebenen 7AB den zweiten Winkel Delta und sind beide Normalen in der zu beiden Elektrodenebenen senkrecht angeordneten gemeinsamen zweiten Ebene 11 angeodnet, die überdies senkrecht sowohl zu der Frontebene 5A als auch der Austrittsebene 5B senkrecht verläuft. Aufgrund der Abschrägung der beiden Ebenen ergibt sich , daß die an sie anzulegende elektrische Spannung zur Modulation des Lichtstahls über das sich ergebende elektische Feld minimal wird. Wenn desweiterern für verschiedene Farbbereiche des Lichtstrahls die Kristalle verschieden lang mit unterschiedlichem Abstand zwischen Front- und Austrittsebene ausgebildet sind, werden die elektischen Schaltspannungen für die Elektroden des elektrooptischen Elementes in etwa gleich groß sein, was gleiche Ansteuerschaltungen und damit eine weitere Vereinfachung der Ausbildung der EOMs zur Folge hat.After the crystal is birefringent, it becomes through the front plane 5A entering light beam split into a normal o and an extraordinary beam e, the phases of which can be shifted relative to one another by the electric field E. Here, the extraordinary beam e runs parallel to the one electrode surface 7B and the ordinary beam o parallel to the other, not beveled, other electrode surface 7A , Both beams span a common second level 11 ( 4 ) that runs parallel to the electric field E. Here, the surface normals form 7AN and 7BN of the two electrode levels 7AB the second angle delta and are both normals in the common second plane arranged perpendicular to both electrode planes 11 annexed, moreover, perpendicular to both the front plane 5A as well as the exit level 5B runs vertically. Because of the beveling of the two planes, the result is that the electrical voltage to be applied to them for modulating the light steel is minimal via the resulting electrical field. Furthermore, if the crystals are of different lengths for different color areas of the light beam with different distances between the front and exit planes, the electrical switching voltages for the electrodes of the electro-optical element will be approximately the same size, which means the same control circuits and thus a further simplification of the design of the EOMs has the consequence.

Hierbei ist, wie in 5 dargestellt, die Deckebene 6A und die Grundebene 6B in mit einer auf sie aufgeklebten, als Keramikplättchen 6C bzw. 6D ausgebildeten Keramikschicht versehen, wobei die Schicht(en) als Schallabsorber oder diffuser Reflektor(en) wirkt bzw. wirken und -nachdem die Schicht aus einem amorphen Werkstoff besteht- die Schallwellen gebrochen, absorbiert und/oder mit der Wirkung gestreut werden, daß Resonanzen nicht mehr entstehen. Hierbei ist es von weiterem Vorteil sein, wenn das Plättchen 6C,6D mit seiner von der Grundebene 6B oder der Deckebene 6A abgewandten Ebene 6E unter Abweichung von der Quaderform abgeschrägt ist.Here, as in 5 shown, the deck level 6A and the basic level 6B in with a ceramic plate glued onto it 6C respectively. 6D trained ceramic layer, the layer (s) acting as a sound absorber or diffuse reflector (s) and - after the layer consists of an amorphous material - the sound waves are broken, absorbed and / or scattered with the effect that resonances are not arise more. Here it is of further advantage if the tile 6C . 6D with its from the ground level 6B or the deck level 6A facing level 6E deviating from the cuboid shape.

Claims

Electro-optical element made of a crystal for an electro-optical modulator (EOM) with a front plane ( 5A ) for the entry of a light beam (o), with an exit plane arranged at a distance from it ( 5B ), with a base plane running at an angle to and between the front and the exit plane ( 6B ), on which two electrode planes are arranged on both sides at a distance from one another and between the front and the exit plane ( 7A . 7B ) with one electrical electrode each ( 8th . 9 ) to apply an electrical voltage (U) for the purpose of generating an electrical field (E) for the modulation of the radiation at the entrance in a radiation direction (o), preferably perpendicularly on the front plane ( 5A ) border incoming light beam and with a cover plane arranged opposite and at a distance from the base plane ( 6A ), characterized in that the basic plane ( 6B ) and / or the deck level ( 6A ) and / or at least one of the electrode levels ( 7A . 7B ) with one layer ( 6C . 6D ) is made of an amorphous material.

Element according to claim 1, characterized in that the layer as a sintered layer ( 6C . 6D ) is trained.

Element according to claim 1, characterized in that the layer as a ceramic layer ( 6C . 6D ) is trained.

Element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the layer as a plate ( 6C . 6D ) is trained.

Element according to claim 4, characterized in that the plate formed as a sintered layer ( 6C . 6D ) to the basic level using a plumb bob ( 6B ) and / or the deck level ( 6A ) is soldered on.

Element according to Claim 4, characterized in that the plate (ceramic layer) 6C . 6D ) using an adhesive to the base level ( 6B ) and / or the deck level ( 6A ) is glued on.

Element according to one of claims 1 to 6, characterized in that the plate ( 6C . 6D ) is designed as deviating from the cuboid shape.

Element according to claim 7, characterized in that the from the base plane ( 6B ) or the deck level ( 6A ) facing level ( 6E ) of the plat chens ( 6C . 6D ) is bevelled, deviating from the cuboid shape.

Element according to one of claims 1 to 8, characterized in that the base plane ( 6B ) perpendicular to and between the front ( 5A ) and the exit level ( 5B ) runs.

Element according to one of claims 1 to 9, characterized in that the front plane ( 5A ) parallel to the exit plane ( 5B ) runs.