DE2104055A1

DE2104055A1 - Lichtmodulator mit Multidomänen hoher elektrischer Feldstärke

Info

Publication number: DE2104055A1
Application number: DE19712104055
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Phys. Dr. 8031 Puchheim; Rother Werner Dipl.-Phys. Dr. 8000 München Grude
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1971-01-28
Filing date: 1971-01-28
Publication date: 1972-08-17

Description

Lichtmodulator mit Multidomänen hoher elektrischer Feldstärke Die Erfindung bezieht sich auf einen Lichtmodulator mit Multidomänen hoher elektrischer Feldstärke, vorzugsweise zur Steuerung von Lasern zur optischen Nachrichtenbertragung.
Bisher wurde die Lichtmodulation der vorgenannten Art nur mit einer Einzeldomäne vorgeschlagen. Diese Einzeldomäne wurde entweder durch Gunn-Effekt oder durch elektro-akustische Wechselwirkung in Halbleitern erregt. Diese bekannten Maßnahmen haben den Nachteil, daß nur eine geringe Domänenbreite als Wechselwirkungsquerschnitt für ein relativ breites Lichtbündel zur Verfügung steht. Der damit zu erreichende Modulationsgrad ist sehr gering.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, unter Beibehaltung der Vorteile der bekannten Anordnungen, einen Lichtmodulator zu schaffen, dessen Modulationsgrad wesentlich höher liegt. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß auf einer Seite einer Halbleiterplatte ein leitendes Metallelektrodengitter und auf der Gegenseite ein Metallfilm als Gegenelektrode aufgedampft ist. Durch diese }Xßnahmen wird erreicht, daß in der Halbleiterschicht ein entsprechendes Gitter von parallellaufenden Hochfelddomänen erzeugt wird, wobei durchtretendes Licht mit diesen Domänen durch Absorption oder Beugung in Wechselwirkung treten kann.
Die Erfindung ist nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben und gezeichnet. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung der Gesamtanordnung in perspektivischer Ansicht; Fig. 2 eine Seitenansicht der Anordnung bei schrägem Lichteinfall; Fig. 3 eine Anordnung bei senkrechtem Lichteinfall.
Eine dünne Halbleiterplatte 10 wird - wie in der Fig. 1 dargestellt - auf der einen Seite mit einem weitgehend transparenten Streifen 11 aus Metall - beispielsweise Indium - bedampft, während die Gegenseite mit einem dünnen Film 12, vorzugsweise aus dem gleichen Material wie das des Streifengitters 11, belegt ist. Das Streifengitter 11, dessen einzelne Gitterfäden sich über die Fläche der Halbleiterplatte 10 erstrecken, sind mit einer Sammelschiene 13 verbunden, die wiederum an eine Ansteuerelektronik angeschlossen ist. Das Streifengitter 11 und der Film 12 dienen als Elektroden und sind mit der vorgenannten Steuerelektonik 30 verbunden. Bei Anlegung eines Steuerimpulses an die Elektroden 11 und 12 - beispielsweise in Stärke von 10 bis 40 Volt - werden innerhalb der Halbleiterschicht 10 laufend Hochfelddomänen 20 erzeugt, die vom Streifengitter 11 weg zur Gegenelektrode 12 wandern. Das Streifengitter bildet die Kathode und der Film 12 die Anode. Je nach der Art des Halbleiters sind für die Erzeugung dieser Hochfelddomänen verschiedene Effekte verantwortlich. Ist beispielsweise die Halbleiterplatte 10 aus hochreinem n-dotierten Galliumarsenid, so erzeugt der Gunn-Effekt die Domänen, wenn die Bedingung 12 2 10 erfüllt ist. Hierbei ist n = die Zahl der freien Ladungsträger pro cm3 und t = die Dicke der Halbleiterplatte.
In sehr reinem, undotiertem Cadmium-Sulfid (Cd S) werden die Domänen 20 durch akusto-elektrische Wechselwirkung erzeugt. Werden nun die elektrischen Spannungsimpulse gleichzeitig an die Streifenelektroden 11 angelegt, so stellen die parallellaufenden Domänen 20 für schräg oder senkrecht auf die Halbleiterplatte 10 fallendes Licht 40 ein Beugungsgitter dar. Die Intensitätsänderung in ursprünglicher Richtung (Nullte Beugungsordnung) oder die Intensitätsänderung in einer Beugungsrichtung kann zur Modulation herangezogen werden.
Steuert nun die Steuerelektronik 30 die einzelnen Streifenelektroden 11 zeitlich versetzt (Fig. 3) zueinander an, so entstehen Domänen 20 in zeitlicher Folge, die entsprechend dem senkrecht eingestrahlten Licht 40 eine Verbreiterung des effektiven Wechselwirkungsquerschnitts darstellen. Zur Verwendung in der Nachrichtenübertragung wird die Intensität des Lichtstrahls 40 pulsförmig moduliert, wobei die Information in einem Pulsfolgecode enthalten ist.
Die vorgenannten Domänen 20 in der Halbleiterschicht 10 werden durch Anlegen der Steuer spannung an den Elektroden 11 gebildet, wandern zur Anode, verschwinden dort und werden von der Kathode erneut gebildet. Dieser Vorgang wird aufrechterhalten solange die anliegende Spannung den Schwellwert überschreitet. Während dieser Zeitdauer ist das durchtretende Licht 40 intensitätsgeschwächt, wird die elektrische Impulefolge in eine Lichtpulsfolge umgewandelt. Dieser Modulator zeichnet sich dadurch aus, daß eine schnelle Lichtmodulation mit besonders niedrigen Modulationsspannungen und hohem Modulationsgrad erreicht wird. Hierbei liegt die Wellenlänge des modulierten Lichtes in dem zur Nachrichtenübertragung besonders günstigen nahen Infrarotbereich, wenn als spezieller Modulatorkristall Gallium-Arsenid verwendet wird.
- Patentanspruch -

Claims

Patentanspruch Lichtmodulator mit Multidomänen hoher elektrischer Feldstärke, vorzugsweise zur Steuerung von Lasern, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß auf einer Seite einer Halbleiterplatte (10) ein leitendes Metallelektrodengitter (11) und auf der Gegenseite ein Metallfilm (i2) als Gegenelektrode aufgedampft ist.

L e e r s e i t e