DE2038285A1

DE2038285A1 - Dielektrischer Wellenleiter

Info

Publication number: DE2038285A1
Application number: DE19702038285
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl-Ing Zeidler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-07-31
Filing date: 1970-07-31
Publication date: 1972-02-10

Description

Dielektrischer Wellenleiter Die Erfindung betrifft einen dielektrischen Wellenleiter filr elektromagnetische Wellen im Frequenzbereich des Lichts aus einem ersten optisch transparenten Dielektrikum mit einem ersten Brechungsindex, das umgeben ist von einem zweiten ebeifalls optisch transparenten Dielektrikum mit einem zweiten etwas kleineren Brechungsindex.
Dielektrische Wellenleiter für elektromagnetische Wellen im Frequenzbereich des Lichts sind an sich bekannt. Sie bestehen beispielsweise aus dielektrischen Hohlleitern. Bekannt sind auch dielektrische Wellenleiter für Lichtwellen, die in Glas in der Weise hergestellt werden, daß im Bereich eines Kanals, etwa rechteckförmigen Querschnitts, durch Diffusion Ionenaustausch oder dgl. der Brechungsindex geändert wird, so daß ein etwa rechteckförmiger Wellenleiter aus einem Dielektrikum eines bestimmten Brechungsindex entsteht, der von einem Dielektrikum eines anderen Brechungsindex umgeben ist. Es ist auch bekannt, auf diese Weise Resonatoren, Phasenmodulatoren, Richtungskoppler, Filter und dgl. herzustellen. Es ist ferner bekannt, dem Wellenleiter Neodymionen zuzusetzen und durch eine Pumpstrahlung zur stimulierten Emission anzuregen. Die kontrollierte Herstellung derartiger Wellenleiterstrukturen ist jedoch außerordentlich schwierig. Dies beruht vor allem auf den Umstand, daß diese Wellenleiter Abmessungen im Bereich der Lichtwellenlängen haben müssen, d.h. im Mikrometerbereich, so daß außerordentlich geringe Abmessungstoleraen eingehalten werden-müssen. Schließlich-ist-die mit solchen Wellenleitern erreichbare stimulierte Emission nur außerordentlich schwach und reicht für die meisten Anwendungszwecke nicht aus.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen dielektrischen Wellenleiter für elektromagnetische Wellen im Frequenzbereich des Lichtes anzugeben, der sich einfacher als die bekannten Wellenleiterstrukturen herstellen läßt und in dem sich auch eine stimulierte Emission größerer Leistung erzeugen läßt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein dielektrischer Wellenleitew der eingangs genannten Art vorgeschlagen, wobei erfindungsgemäß das erste Dielektrikum eine transparente Flüssigkeit oder ein polymerer Kunststoff ist.
Vorzugsweise besteht das zweite Dielektrikum aus Glas, während das erste Dielektrikum insbesondere ein Lösungsmittel ist, dessen Brechungsindex geringfügig -iiber dem des zweiten liegt.
Eine bevorzugte, besonderes einfache Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wellenleiter besteht aus einer Kapillare, z.B. einer Glaskapilare, in der das erste Dielektrikum angeordnet ist.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung besteht das zweite Dielektrikum aus zwei polierten Glasplatten, die unter Zwischenlage dünner Abstandshalter übereinander gelegt sind. Die Abstandshalter können vorzugsweise aus dünnen Schichten eines polymeren Kunststoffs bestehen, die im Wege der Fotoätz- oder Drucktechnik in der gewünshhten Weise geformt sind. Man kann jedoch auch die Abstandshalter auf die Glasplatten aufdampfen.
Zur Herstellung von Wellenleitern, die ganz oder in Teilbereichen als Laser ausgebildet sind, wird in den als Laser ausgebildeten Wellenleiterbereichen ein erstes Dielektrikum verwendet, das organische Barbstoffe ènthält,~+die-durch eine Pumpstrahlung zur stimulierten Emission angeregt werden. Geeignet ist beispielsweise eine Lösung aus Rhodamin B in Benzylalkohol.
In den Figuren sind einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Fig.1 zeigt einen als Laser ausgebildeten Wellenleiter, Fig.2 zeigt einen Wellenleiter mit rechteckigem Querschnitt, Fig.3zeigt eine weitere Wellenleiterstruktur aus polymeren Kunststoffen unterschiedlichen Brechungsindex.
In Fig. 1 ist ein Wellenleiter aus einer Glaskapilare 1, die z.B. aus Glas BK 7 bestehen kann, das einen Brechungsindex von n1 = 1,516 aufweist, die mit einem zweiten Dielektrikum 2 aus einer Lösung aus Rhodamin B in Benzylalkohol gefüllt ist, deren Brechungsindex n2 = 1,558 beträgt. Auf das Dielektrikum 2 wird-durch eine Fokussieroptik 3 eine Pumpstrahlung 4, z.B.
mit einer Wellenlänge = 0,53/um gerichtet, die das Dielektrikum 2 zu einer stimulierten Emission anregt, die das pielektrikum 2 als Laserstrahlung5verläßt.
Fig.2 zeigt einen dielektrischen Wellenleiter aus zwei unter Zwischenfügung von Abstandshalterschichten 8 übereinander gefügten Glasplatten 6 und 7. In dem zwischen den Abstandshalterschichten a gelassenen Zwischenraum ist ein zweites Dielektrikum 9, z.B. aus einer Lösung von Rhodamin B in Benzylalkohol angeordnet. Durch Zuführung einer Pumpstrahlung kann diese Anordnung ebenfalls als Laser verwendet werden. Die Abstandshalterschichten 8 können; z.B. aus Nanganfluorid oder Siliziumdioxyd bestehen und z.B. durch Aufdampfen unter Verwendung von Masken aufgebracht sein.
Fig.3 zeigt schließlich eine Wellenleiteranordnung aus gefärbten Lackschichten 11 und 12, die im Wege der Ätz- ader Drucktechnik in den Wellenlelterabmessungen auf die Trägerplatte 13 aufgebracht sind und über die ein Decklack 14 angeordnet ist. Hierbei messen die Werkstoffe 80 gewählt sein, daß der Brechungsindex der Wellenleiter 11 und 12 größer ist als der Brechungsindex des Decklacks 14 und größer als der Brechungsindex des Trägermaterials 13. Bei Verwendung von Lackschichten, in die ein organischer Farbstoff eingebettet iSt der durch Pumpstrahlung zur stimulierten Emission angeregt werden kann für die Wellenleiter 11 und 12, kann die Anordo nung nach Fig.3 als Laser verwendet werden.
3 Figuren 9 Patentansprüche

Claims

P a t e n t a n s p r u c h e U Dielektrischer Wellenleiter ftir elektromagnetische Wellen im Frequenzbereich des Lichts aus einem ersten optisch transparenten Dielektrwlum mit einem ersten Brechungsindex, das umgeben ist von einem zweiten ebenfalls optisch transparenten Dielektrikum mit einem-zweiten etwas kleineren Brechungsindex, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß das erste Dielektrikum eine transparente Flüssigkeit oder ein transparenter polymerer Kunststoff ist.
2. Wellenleiter nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das zweite Dielektrium Glas ist.
3. Wellenleiter nach Anspruch 1, dadurch g e k e n ii -z e i c h n e t , daß das erste Dielektrikum ein Lösungsmittel ist, dessen Brechungsindex geringfügig über dem des zweite liegt.
4. Wellenleiter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das zweite Dielektrikum in Form einer Kapilare ausgebildet ist, in der das erste Dielektrikum angeordnet ist.
5. Wellenleiter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das zweite Dielektrikum aus zwei polierten Glasplatten besteht, die unter Zwischenlage dünner Abstandshalter übereinander gelegt sind.
6. Wellenleiter nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Abstandshalter aus dünnen Schichten eines polymeren Kunststoffs bestehen, die im Wege der Foto-Ätz-oder Drucktechnik in der gewünschten Weise geformt sind.
7. Wellenleiter nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Abstandshalter auf die Glasplatten aufgedampft sind.
8. Wellenleiter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 b 7, der ganz oder in Teilbereichen als Laser ausgebildet it, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß in den als Laser ausgebildeten Wellenleiterbereichen in dem ersten uielektrikum organische Farbstoffe enthalten sind, die durch; eine Pumps;trahlung zur stimulierten Emission angeregt werden.
9. Wellenleiter nach Aspruch 8, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das erste Dielektrikum aus einer ;-sung von Rhodamin B in Benzylalkohol besteht.