DE3036867A1 - Switch assembly for optically connecting light conductors - has interposed liq. crystal layer for transmitting or blocking light signal - Google Patents

Switch assembly for optically connecting light conductors - has interposed liq. crystal layer for transmitting or blocking light signal

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DE3036867A1 DE19803036867 DE3036867A DE3036867A1 DE 3036867 A1 DE3036867 A1 DE 3036867A1 DE 19803036867 DE19803036867 DE 19803036867 DE 3036867 A DE3036867 A DE 3036867A DE 3036867 A1 DE3036867 A1 DE 3036867A1
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    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
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Abstract

The optical switch consists of two light wave conductors (1), whose ends are aligned with one another, and two light conductors (2) whose ends are also aligned but are separated by the first two light conductors (1). Each light conductor (1,2) is fixed in a groove in a base plate (3) of silicon, and each base plate is positioned so that the end faces of the main light conductors (1) are exactly aligned. On the surfaces (4) facing each other, is a polarizing layer with a vapour deposited electrode. An insulating layer (5) is also interposed between the two end surfaces, stopping short in the region of the end surfaces of the main light conductors. This layer determines the thickness of a liquid crystal layer (6) between the conductor ends, and by applying a voltage, the passage of light between conductors, can be blocked.

Description

Schalter zum optischen Verbinden bzw. Trennen von Licht-Switch for the optical connection or disconnection of light

leitern Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrisch betätigten Schalter zum optischen Verbinden bzw. Trennen von Lichtleitern. Ein derartiger Schalter, bei dem ein transversal-bewegliches Lichtleiterende durch elektromagnetische Betätigung gegenüber einem feststehenden Lichtleiterende auslenkbar ist, ist z.B. durch die de;utsche Offenlegungsschrift 28 41 140 bekannt geworden. Ein derartiger Schalter mit mechanischer Betätigung ist relativ kompliziert aufgebaut und bedarf eines hohen Aufwandes bei der Herstellung und Justierung. Ferner ist es z.B. durch die Zeitschrift Electronics Letters,. 1979, Band 15, Nr. 6, Seite 192 bis 194 bekannt, verschiedene Lichtleiter mittels eines beweglichen Spiegels wahlfrei miteinander zu verbinden. Auch hierfür bedarf es eines hohen Fertigungs- und Justieraufwandes. In der Zeitschrift Markt und Technik Nr. 51/52 vom 21.Dez.1979, Seite 36 sind ferner optische Schaltelemente wiedergegeben, bei denen die Sichtwege mittels verschiebbarer Prismen verändert werden können.Ladders The invention relates to an electrically operated Switch for the optical connection or disconnection of light guides. Such a switch in which a transversely movable light guide end by electromagnetic actuation can be deflected with respect to a fixed end of the light guide, for example by the German Offenlegungsschrift 28 41 140 became known. One such switch with mechanical actuation is relatively complex and requires a high Effort in the production and adjustment. Furthermore it is e.g. through the magazine Electronics Letters ,. 1979, Volume 15, No. 6, pages 192 to 194 known, various To connect light guides with each other by means of a movable mirror. This also requires a high level of manufacturing and adjustment effort. In the magazine Markt und Technik No. 51/52 of December 21, 1979, page 36, are also optical switching elements reproduced, in which the visual paths changed by means of movable prisms can be.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen optischen Schalter zu schaffen, der einfach aufgebau't,leicht herzustellen und einfach zu betätigen ist. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß Anspruch 1 gelost. Ein derartiges optoelektrisches Schaltelement, das z,B.'als Flüssigkristallelement ausgebildet ist, wirkt als optischer Verschluß, der je nach Schaltzustand transparent oder nicht transparent ist. Da, die Transparenz lediglich von der an die Elektroden angelegten Spannung beeinflußt wird, bedarf es für den Schalter keinerlei mechanisch bewegter Teile. Er ist daher sehr einfach aufgebaut und entsprechend leicht herstellbar. Da kein Verschleiß auftreten kann, ist der Schalter besonders funktionssicher.The invention is based on the object of an optical switch to create that is simply constructed, easy to manufacture and easy to operate is. This object is achieved by the invention according to claim 1. Such a thing opto-electrical switching element which is designed, for example, as a liquid crystal element acts as an optical shutter, which is transparent or not depending on the switching status is transparent. Since, the transparency only depends on that applied to the electrodes Voltage affects there is no mechanical need for the switch moving parts. It is therefore very simply constructed and accordingly easy to manufacture. Since there is no wear and tear, the switch is particularly reliable.

Das optoelektrische Schaltelement kann. in einer Technik ausgeführt werden, die allgemein beherrscht wird.The optoelectronic switching element can. executed in a technique that is generally mastered.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 10 gekennzeichnet. Die Anordnung eines Flüssigkristallelementes bereitet keine technischen Schwierigkeiten. Sie ist insbesondere für Anwendungen interessant, bei denen nur eine geringe Schnltgeschwindigkeit gefordert ist. Die ferroelektrische Keramik ist für optische Anwendungen z.B. durch den Forschungsbericht BMFT-FB T 78-17 vom Oktober 1978 bekannt. Es konnen hierbei sehr hohe Schaltgeschwindigkeiten erreicht werden. Das aus Oxyden bestehende Keramikblättchen ist zwischen Polarisationsschichten angeordnet. Durch Anlegen einer Spannung - Keramikbla=ttchen kann z.B.Advantageous developments of the invention are in the claims 2 through 10. The arrangement of a liquid crystal element does not prepare any technical difficulties. It is particularly interesting for applications where who only need a low cutting speed. The ferroelectric Ceramic is for optical applications e.g. through the research report BMFT-FB T 78-17 dated October 1978. There can be very high switching speeds can be achieved. The ceramic platelet consisting of oxides is between polarization layers arranged. By applying a voltage - ceramic sheets can e.g.

auf Transparenz geschaltet werden.switched to transparency.

Durch die Anordnung nach Anspruch 4 wird ein sehr geringer Abstand zwischen den Endflächen der Lichtleiter erreicht, so daß die Dämpfungsverluste sehr gering bleiben. Die Weiterbildungen nach den Ansprüchen 5 und 6 ermögliches einen vollkommen integrierten Aufbau'des Schalters mit günstiger Perspektive für die Serienfertigung. Durch die Weiterbildung nach Anspruch 7 ist die blättchenartige ferroelektrische Keramik gegen äußere Einflüsse gut geschützt.The arrangement according to claim 4 results in a very small distance reached between the end faces of the light guide, so that the attenuation losses very much stay low. The developments according to claims 5 and 6 enable one fully integrated structure of the switch with favorable prospects for series production. Due to the development according to claim 7, the sheet-like ferroelectric Ceramic well protected against external influences.

Verzweigungselemente nach den Ansprüchen 8 bis 10 sind in ähnlicher Form z.B. durch die deutsche Offenlegungsschrift 28 51 679 bekannt. Das optoelektrische Schaltelement kann z.B. teiltransparent sein, so daß ein Teil des Lichtes in den abzweigenden Lichtleiter reflektiert werden. Bei Nichttransparenz des Schaltelementes ergibt sich Totalreflektion. Dabei wird die gesamte Lichtmenge in den abzweigenden Lichtleiter geleitet und der Lichtfluß zwischen den beiden fluchtenden Lichtleitern unterbrochen.Branching elements according to claims 8 to 10 are similar Form known e.g. from the German Offenlegungsschrift 28 51 679. The optoelectric Switching element can, for example, be partially transparent so that part of the light enters the branching light guide are reflected. If the switching element is not transparent results total reflection. The entire amount of light is in routed the branching light guide and the light flow between the two aligned Optical fibers interrupted.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei spieles näher erläutert. Die Figur zeigt in schematisierter Darstellung eine Draufsicht auf einen Teil eines optoelektrischen Schaltelementes mit zwei fluchtenden Lichtleiterenden 1 und zwei von diesen abzweigenden Lichtleiterenden 2. Ein im Prinzip gleicher Aufbau ist auch nur mit einem abzweigenden Lichtleiter moglich. Jeweils einer der fluchtenden Lichtleiter 1 ist mit einem der rechtwinkelig abzweigenden Lichtleiter 2 in V-Rillen eines als Siliziumplatte ausgebildeten Grundkörpers 3 durch Einkleben befestigt. Der Grundkorper 3 ist zusammen mit dem Lichtleiter 1 unter 450 zu dessen Erstreckungsrichtung so abgeschliffen, daß die Endfläche des Lichtleiters 1 in Höhe des abzweigenden Lichtleiters 2 liegt. Die beiden Grundkörper 3 sind so aneinander gefügt, daß die beiden Lichtleiter 1 genau fluchten. Auf den einander zugewandten gemeinsamen Endflächen 4 der Lichtleiter 1 mit den Grundkörpern 3 ist im Bereich der Lichtleiterenden 1 je eine Polarisationsschicht und über diesen Je eine Elek trode aufgedampft. Ferner ist zwischen den beiden Endflächen 4-eine Isolierschicht 5 angeordnet, die den Bereich der Lichtleiterenden 1 frei läßt und verschlieBt.In the following the invention is illustrated with reference to one in the drawing Exemplary game explained in more detail. The figure shows in a schematic representation a plan view of part of an optoelectronic switching element with two aligned Light guide ends 1 and two of these branching off light guide ends 2. One in principle the same structure is also possible with just one branching light guide. Respectively one of the aligned light guides 1 is with one of the branching off at right angles Light guide 2 in V-grooves of a base body 3 designed as a silicon plate attached by gluing. The base body 3 is together with the light guide 1 ground at 450 to its direction of extension so that the end face of the Light guide 1 is at the level of the branching light guide 2. The two basic bodies 3 are joined together in such a way that the two light guides 1 are precisely aligned. On the facing common end surfaces 4 of the light guides 1 with the base bodies 3 is a polarization layer in the area of the light guide ends 1 and over them One electrode each evaporated. Furthermore, 4-one is between the two end faces Arranged insulating layer 5, which leaves the area of the light guide ends 1 free and locked.

Die Isolierschicht 5 bestimmt die Dicke einer Fldssigkristallschicht 6, die zwischen den beiden einander zugewandten Endflächen der fluchtenden Lichtleiter 1 angeordnet ist. In ähnlicher Weise kann auch an Stelle der Flüssigkristallschicht ein ferroelektrisches Keramikblättchen angeordnet sein, auf dem die Elektroden aufgedampft sind.The insulating layer 5 determines the thickness of a liquid crystal layer 6, between the two facing end faces of the aligned light guide 1 is arranged. Similarly, instead of the liquid crystal layer a ferroelectric ceramic flake can be arranged on which the electrodes are vapor-deposited are.

Die Lichtwege sind durch die dargestellten Pfeile ange- deutet. Im dargestellten spannungslosen Zustand wird Licht'aus einem der fluchtenden Lichtleiter 1 durch die teilreflektierende Endfläche 4 in den anderen fluchtenden Lichtleiter 1 und in den abzweigenden Lichtleiter 2 aufgeteilt. Bei Anlegen einer Spannung an die Fltssigkristalle 6 wird der Lichtdurchgang zwischen den fluchtenden Lichtleitern 1 gesperrt und die Endfläche 4 voll reflektier'eni. Das gesamte Licht wird dann aus den fluchtenden Lichtleitern 1 mit geringer Dampfung in die abzweigenden Lichtleiter 2 eingeleitet.The light paths are indicated by the arrows shown. indicates. In the de-energized state shown, light is created from one of the aligned light guides 1 through the partially reflective end face 4 into the other aligned light guide 1 and divided into the branching light guide 2. When a voltage is applied the liquid crystals 6 become the passage of light between the aligned light guides 1 locked and the end face 4 fully reflecting. All of the light then becomes from the aligned light guides 1 with low attenuation into the branching light guides 2 initiated.

1 Figur 40 Patentansprüche1 Figure 40 claims

Claims (10)

PatentansprUche Elektrisch betätigter Schalter zum optischen Verbinden bzw. Trennen von Lichtleitern, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß zwischen den einander zugewandten'Eridflächen zweier Lichtleiter (1) ein dünnes optoelektrisches Schaltelement (z.B. 6) angeordnet ist, das mit Polarisationsschichten und Elektroden zum Erzeugen eines elektrischen Feldes yersehen ist und das je nach Spannungszustand seine Transparenz verändert. Patent claims Electrically operated switch for optical connection or separation of light guides, d a d u r c h e -k e n n n z e i c h n e t that between the facing surfaces of two light guides (1) a thin one opto-electrical switching element (e.g. 6) is arranged, which is provided with polarization layers and electrodes for generating an electric field are provided, depending on State of tension changes its transparency. 2. Schalter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t , daß das Schaltelement als Flüssigkristallelement ausgebildet ist. 2. Switch according to claim 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t that the switching element is designed as a liquid crystal element. 3. Schalter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t , daß das Schaltelement als optoelektrische Schicht eine transparente ferroelektrische Keramik aufweist. 3. Switch according to claim 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t that the switching element is a transparent ferroelectric layer as an optoelectric layer Has ceramic. 4. Schalter nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die zu verbindenden Lichtleiterenden (1) in verschiedenen Grundkörpern (3).. 4. Switch according to claim 1, 2 or 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the fiber optic ends to be connected (1) in different Basic bodies (3) .. gehalten sind, daß die aneinander gefügten Flächen der Grundkörper (3) mit den eingeklebten Lichtleiterenden (1) plan geschliffen sind, daß auf die gemeinsamen Endflächen (4) der Lichtleiter (1) und der Grundkörper (3) die Polarisationsschichten z.B. durch Aufdampfen aufgebracht sind. are held that the joined surfaces of the base body (3) with the glued-in fiber optic ends (1) are ground flat that on the common end surfaces (4) of the light guide (1) and the base body (3) the polarization layers e.g. applied by vapor deposition. 5. Schalter nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t , daß die Flüssigkristalle (6) unmittelbar zwischen den Endflächen (4) eingeschlossen sind. 5. Switch according to claim 4, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t that the liquid crystals (6) enclosed directly between the end faces (4) are. 6. Schalter nach Anspruch 5 oder 5, d a'd u r c h g ek e n n z e i c h n e t , daß die Elektroden für die Flüssigkristalle (6) unmittelbar auf die genannten Endflächen (4) aufgebracht sind. 6. Switch according to claim 5 or 5, d a'd u r c h g ek e n n z e i c h n e t that the electrodes for the liquid crystals (6) directly on the called end faces (4) are applied. 7. Schalter nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t , daß die blättchenartige ferroelektrische Keramik mit den aufgebrachten Elektroden zwischen den genannten Endflächen luftdicht eingeschlossen ist.7. Switch according to claim 4, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t that the flake-like ferroelectric ceramic with the applied electrodes is enclosed airtight between said end faces. 8. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schalter als umschaltbares Verzweigungselement ausgebildet ist, bei dem ein dritter-und/oder vierter Lichtleiter (2) transversalzu einem ersten und zu diesem fluchtenden zweiten Lichtleiter (1) im Bereich von deren EndSlächen angesetzt und optisch angekoppelt sInd, daß die Endflächen (4) des Grundkorpers (3) und der fluchtenden Lichtleiter (1) schiefwinkelig zur Erstreckungsrichtung der fluchtenden Lichtleiter (t) verlaufen und daß das optoelektrische Schaltelement in transparentem Zustand reflektierend ist.8. Switch according to one of the preceding claims, d a d u r c h it is noted that the switch is used as a switchable branching element is designed in which a third and / or fourth light guide (2) transversely to a first and aligned second light guide (1) in the area of their End surfaces attached and optically coupled are that the end surfaces (4) of the base body (3) and the aligned light guide (1) at an oblique angle to the direction of extension the aligned light guide (t) and that the opto-electrical switching element is reflective when transparent. 9. Schalter nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e't , daß das optoelektrische Schaltelement in tränsparentem Zustand teilreflektierend ist.9. Switch according to claim 8, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e't that the opto-electrical switching element is partially reflective in the transparent state is. 10. Schalter nach Anspruch 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der dritte und/oder vierte Lichtleiter (2) im rechten Winkel zu den fluchtenden Lichtleitern (1) angesetzt sind und daß die Endflächen (4) unter 450 zu den Lichtleiterachsen geneigt sind.10. Switch according to claim 8 or 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the third and / or fourth light guide (2) at right angles to the aligned light guides (1) are attached and that the end surfaces (4) below 450 are inclined to the light guide axes.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0075704A2 (en) * 1981-09-30 1983-04-06 Siemens Aktiengesellschaft Optical control apparatus controlling rays travelling through a light guide, in particular an optical switch
US4693544A (en) * 1982-12-14 1987-09-15 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Optical branching device with internal waveguide
US4828362A (en) * 1985-06-26 1989-05-09 The General Electric Company, P.Lc. Optical switch

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