DE60004259T2

DE60004259T2 - Optisches schaltkreiselement und dessen herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE60004259T2
Application number: DE60004259T
Authority: DE
Inventors: Yoh Shiroi-city HONMA; Manabu Shiroi HASHIMA; Tatsuo Takahashi
Original assignee: NEC Tokin Corp; 3M Innovative Properties Co
Current assignee: Tokin Corp; 3M Innovative Properties Co
Priority date: 1999-11-26
Filing date: 2000-11-07
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2020-11-08
Also published as: AU1472001A; WO2001038930A1; EP1232413B1; JP2001154148A; KR20020092349A; DE60004259D1; EP1232413A1; CA2392499A1; TW476003B; CN1451101A

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Schaltungselement und ein Verfahren zur Herstellung desselben. Insbesondere betrifft die Erfindung ein optisches Schaltungselement, das vorteilhaft als optisch passives Teil in optischen Kommunikationsgeräten und in optischen Datengeräten zum Neuordnen der Pfade optischer Signale värwendbar ist. Repräsentative Beispiele für das optische Schaltungselement sind ein optischer Zirkulator, ein optischer Schalter, ein optischer Isolator und dergleichen.
In modernen optischen Kommunikationssystemen erfordert die verbreitete Verwendung optischer Faserverstärker mehr optische Schaltungselemente wie optische Zirkulatoren und optische Schalter zum Neuordnen der Pfade optischer Signale. In optischen Kommunikationssystemen mit mehrfacher Wellenlängenteilung, die in den letzten Jahren zunehmend Aufmerksamkeit erlangt haben, wird erwartet, daß eine Struktur aus einer Kombination eines optischen Schmalbandfilters mit einem optischen Zirkulator in großen Mengen erforderlich sein wird. Es daher abzusehen, daß der optische Zirkulator eine wesentliche Rolle bei der Entwicklung optischer Kommunikationssysteme in der Zukunft spielen wird und daß die Nachfrage nach diesem weiter steigen wird.
Der optische Zirkulator ist ein optischer Gyrator (ein optisches Schaltungselement mit nicht-reziprozierender Eigenschaft) und weist drei oder mehr Ports oder Anschlüsse auf. Weist der optische Zirkulator beispielsweise vier Ports A, B, C und D auf, kann das optische Signal in die Richtungen A → B, B → C, C → D und D → A laufen, jedoch nicht in umgekehrter Richtung.
Optische Zirkulatoren können in solche mit zweierlei Aufbau unterteilt werden, d. h. einen Typ, der von der Polarisation abhängig ist, also dem Fall ei nes linear polarisierten Einfallsstrahls entspricht, und einem anderen Typ, der von der Polarisation unabhängig ist, d. h. der nicht von dem Polarisationszustand des Einfallsstrahls abhängig ist. Unter diesen weist der optische Zirkulator des von der Polarisation unabhägigen Typs das Merkmal auf, daß durch den optischen Zirkulator transmittiertes Licht wenig gedämpft wird. Das heißt, daß ein auf diesen optischen Zirkulator auftreffender Lichtstrahl zunächst in zwei polarisierte Strahle im Element isoliert wird und die getrennten Strahlen anschließend wieder synthetisiert werden. Es tritt daher kein Verlust an Licht außer demjenigen auf, der durch Reflexion bewirkt wird, wenn Licht das Element passiert, und durch unvermeidbare Dämpfung durch Streuung, etc.
Die von der Polarisation unabhängigen optischen Elemente können in mehrere Typen unterteilt werden. Unter diesen ist ein typischer optischer Zirkulator ein solcher mit vier Anschlüssen, der dennoch als von der Polarisation unabhängiger Zirkulator ausgebildet ist, wie in der Japanischen Patentschrift (Kokai) Nr. 55-93120 offenbart. Die Japanische Patentschrift (Kokai) Nr. 55-93120 zeigt in der 1 einen optischen Zirkulator 60 mit zwei polarisierten Lichttrennprismen (polarisierte Strahlteiler, allgemein "PBS" genannt) 65 und 66, die aus einem mehrlagigen dielektrischen Film, einem Teil eines Faraday-Rotors 75, einem Teil eines 45°-Blitzelements, und einer (nicht dargestellten) Magnetfeldanlegeeinrichtung besteht. Der Faraday-Rotor ist in der Lage, die Polarisationsebene um 45° beim Anlegen eines Magnetfelds zu drehen und besteht aus einem magnetischen Granat, das 45°-Blitzelement ist eine Halbwellenlängenplatte und der mehrlagige dielektrische Film, der die polarisierten Lichttrennprismen und die Totalreflexionsspiegel bildet, ist durch alternierendes Laminieren dielektrischer Filme mit unterschiedlichen Brechungsindizes aufeinander unter Beibehaltung der vorbestimmten Filmdicke.
In dem dargestellten Zirkulator 60 wird auf ein erstes Lichteinfalls-/austrittsport 61 fallendes Licht auf dem Weg zu einem zweiten Lichteinfalls /-austrittsport 62 polarisiert, getrennt und synthetisiert. Das heißt, auf das erste Lichteinfalls-/-austrittsport 61 fallendes Transmissionslicht wird in zwei separate Komponenten im rechten Winkel zueinander geteilt, während es das polarisierte Lichttrennprisma 65 durchläuft. Die getrennten Lichtkomponenten laufen über verschiedene Pfade im optischen Zirkulator und werden durch ein anderes polarisiertes Lichttrennprisma 66 synthetisiert. Die polarisierten und getrennten Lichtkomponenten werden miteinander synthetisiert und der derart synthetisierte Strahl tritt aus dem zweiten Lichteinfalls-/austrittsport 62 aus. Auf das zweite Lichteinfalls-/-austrittsport 62 fallendes Transmissionslicht erreicht ein drittes Lichteinfalls-/-austrittsport 63, indem es einen Pfad ähnlich demjenigen durchläuft, den das auf das erste Lichteinfalls-/-austrittsport 61 fallende Transmissionslicht zurücklegt. Ähnlich erreicht auf das dritte Lichteinfalls-/-austrittsport 63 fallendes Transmissionslicht ein viertes Lichteinfalls-/-austrittsport 64 und auf das vierte Lichteinfalls-/-austrittsport 64 fallendes Transmissionslicht erreicht das erste Lichteinfalls-/-austrittsport 61. Bei dem zuvor beschriebenen optischen Zirkulator 60 werden die in dem optischen Zirkulator getrennten polarisierten Komponenten wieder synthetisiert, und der synthetisiert Strahl tritt aus dem gleichen Lichteinfalls-/-austrittsport wieder aus.
Bei einem optischen Zirkulator mit generellem Aufbau wird die Richtung eines an den Faraday-Rotor angelegten Magnetfelds verändert, um das Port, aus dem das Transmissionslicht austritt, zu ändern. Der optische Zirkulator kann daher in die Form eines optischen Schalters modifiziert werden. Bei dem in Zusammenhang mit der 1 beschriebenen optischen Zirkulator 60 kann beispielsweise eine Vorrichtung, beispielsweise ein Elektromagnet, die in der Lage ist, die Richtung des Anlegens eines Magnetfelds zu ändern, anstelle eines bisher allgemein verwendeten Permanentmagneten oder einer Vorrichtung mit einer festen Magnetfeldanlegerichtung verwendet werden, um so einen optischen Schalter zu schaffen. In dem derart erhaltenen optischen Schalter kann, obwohl nicht dargestellt, der Verlauf des Transmissionslichts im Falle des ersten optischen Zirkulators 60 vom ersten Lichtein falls-/-austrittsport 61 → zweiten Lichteinfalls-/-austrittsport 72 derart verändert werden, daß das Licht vom ersten Lichteinfalls-/-austrittsport 61 → vierten Lichteinfalls-/-austrittsport 64 läuft, indem die Richtung des Anlegens des Magnetfelds umgekehrt wird. Wie zuvor beschrieben ist es ebenfalls möglich, einen optischen Schalter durch direktes Verwenden der Konstitution des optischen Zirkulators zu bilden.
Bei dem optischen Zirkulator des von der Polarisierung unabhängigen Typs, der zuvor in Zusammenhang mit 1 beschrieben wurde, und bei jedem anderen herkömmlichen Zirkulator des von der Polarisation unabhängigen Typs bestehen die polarisierten Lichttrennprismen und die Totalreflexionsspiegel aus einem mehrlagigen Film, der durch alternierendes Laminieren dielektrischer Filme mit unterschiedlichen Brechungsindizes aufeinander unter Beibehaltung der vorbestimmten Dicke gebildet wird. Vom Standpunkt sowohl der Lichttransmissionseigenschaft, als auch der Reflexionseigenschaft ist dieser mehrlagige dielektrische Film hinsichtlich des Extinktionsverhältnisses verschiedenen Arten von Polarisierern unterlegen, die in optischen Zirkulatoren allgemein verwendet werden, und trägt eher zu einer Verschlechterung der Leistung des Zirkulators bei. In der Praxis hat der mehrlagige dielektrische Film ein Extinktionsverhältnis von ungefähr 25 dB, das kleiner als das des magnetischen Granats ist, der generell als Bauteil des optischen Zirkulators verwendet wird.
Der mehrlagige dielektrische Film erfordert nicht nur teure Ausgangsmaterialien, sondern auch komplexe Herstellungsschritte wie Schneiden, Polieren, etc. und wird unausweichlich kostspielig. In der Praxis entfallen 30% bis 50% der Kosten zur Herstellung des herkömmlichen optischen Zirkulators auf die Kosten zur Herstellung der Polarisieren.
JP-A-55 093120 enthält keine Begrenzung auf "aus einem Polymer bestehende Filme" wie im Kennzeichen des Anspruchs 1 ausdrücklich erwähnt, jedoch enthält sie eine ältere. Offenbarung eines "optischen Schaltungselements", die sämtliche der anderen Merkmale des Anspruchs enthält.
WO-A-95 17691 enthält eine ältere Offenbarung von "aus Polymer bestehenden Filmen", die als polarisierender Film vom Reflexionstyp wirken, jedoch wurden diese Filme nich in einem "optischen Schaltungselement" verwendet. Stattdessen beschreibt WO-A-95 17691 die Verwendung für Blendung reduzierende Sonnenbrillen und in Flüssigkristallanzeigen.
Überblick über die Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die zuvor genannten Probleme und schafft ein optisches Schaltungselement, das eine hohe Leistung bringt, leicht herstellbar ist und mit geringen Kosten hergestellt werden kann.
Die vorliegende Erfindung schafft ein optisches Schaltungselement, das als optischer Zirkulator, optischer Schalter oder optischer Isolator verwendbar ist.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein nützliches Verfahren zur Herstellung optischer Schaltungselemente.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein optisches Schaltungselement vorgesehen, mit, in Kombination, zwei polarisierten Lichttrennelementen, zwei total reflektierenden Spiegeln, wenigstens einem Teil eines Polarisierungsebenenrotationselements, das von der Bewegungsrichtung des Lichts unabhängig ist, wenigstens einem Teil eines Polarisierungsebenenrotationselements, das von der Bewegungsrichtung des Lichts abhängig ist, mehreren Lichteingangs-/-ausgangsports und einer Magnetfeldanlegeeinrichtung; wobei die polarisierten Lichttrennelemente und die total reflektierenden Spiegel aus den selben oder unterschiedlichen mehrschichtigen Polymerfilmen gebildet sind.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Schaltungselements vorgesehen, mit, in Kombination, zwei polarisierten Lichttrennelementen, zwei total reflektierenden Spiegeln, wenigstens einem Teil eines Polarisierungsebenenrotationselements, das von der Bewegungsrichtung des Lichts unabhängig ist, wenigstens einem Teil eines Polarisierungsebenenrotationselements, das von der Bewegungsrichtung des Lichts abhängig ist, mehreren Lichteingangs-/-ausgangsports und einer Magnetfeldanlegeeinrichtung; wobei die polarisierten Lichttrennelemente und die total reflektierenden Spiegel aus den selben oder unterschiedlichen mehrschichtigen Filmen gebildet werden, eines der polarisierten Lichttrennelemente und einer der total reflektierenden Spiegel einander durch eine zwischen diesen angeordnete Glasplatte gegenüberliegen und nahezu parallel zueinander einstöckig miteinander verbunden werden, das gebildete integriert-optische Teil derart geschnitten wird, daß die Schnittflächen einen Winkel von nahezu 45° zu den Oberflächen der polarisierten Lichttrennelemente und den Oberflächen der total reflektierenden Spiegel aufweisen; und das integriert-optische Teil nach dem Schneiden mit dem von der Bewegungsrichtung des Lichts unabhängigen Polarisierungsebenenrotationselement und dem von der Bewegungsrichtung des Lichts abhängigen Polarisierungsebenenrotationselement zum Bilden eines integriert-optischen Bauteils kombiniert wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Darstellung eines herkömmlichen optischen Zirkulators.
2 ist eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen optischen Zirkulators.
3 ist eine Seitenansicht eines Transmissionslichtpfads von einem ersten Lichteingangs-/-ausgangsport zu einem zweiten Lichteingangs-/-ausgangsport im optischen Zirkulator von 2.
4 ist eine Seitenansicht eines Transmissionslichtpfads von einem zweiten Lichteingangs-/-ausgangsport zu einem dritten Lichteingangs-/-ausgangsport im optischen Zirkulator von 2.
5 ist eine Seitenansicht eines Transmissionslichtpfads von einem dritten Lichteingangs-/-ausgangsport zu einem vierten Lichteingangs-/-ausgangsport im optischen Zirkulator von 2.
6 ist eine Seitenansicht eines Transmissionslichtpfads von einem vierten Lichteingangs-/-ausgangsport zu einem ersten Lichteingangs-/-ausgangsport im optischen Zirkulator von 2.
7 ist eine perspektivische Darstellung eines anderen bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen optischen Zirkulators.
8 ist eine perspektivische Darstellung eines anderen bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen optischen Zirkulators.
9 ist eine perspektivische Darstellung eines anderen bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen optischen Zirkulators.
10 ist eine perspektivische Darstellung eines integriert-optischen Teils für die Herstellung des optischen Zirkulators von 2.
11 ist eine perspektivische Darstellung des Schritts des Schneidens des integriert-optischen Teils von 10.
12 ist eine perspektivische Darstellung des Schritts des Schneidens zur Bildung eines Vorläufers des integriert-optischen Teils nach dem Schritt des Schneidens in 11.
13 ist eine Seitenansicht der Kontur des durch das Schneiden von 12 hergestellten integriert-optischen Teils.
14 ist eine Seitenansicht eines Schritts des weiteren Schneidens des integriert optischen Teils von 13.
15 ist eine Seitenansicht zur Darstellung der Kontur des durch das Schneiden von 14 hergestellten integriert-optischen Teils.
16 ist eine Seitenansicht zur Darstellung eines Schritts der Herstellung des optischen Zirkulators von 2.
17 ist eine Seitenansicht zur Darstellung des Schneidens nach dem Schritt der 16.
18 ist eine perspektivische Darstellung eines Vorläufers für den durch den Schneidschritt der 17 gebildeten Vorläufer.
19 ist eine perspektivische Darstellung des SWchritts des Schneidens des Vorläufers für den optischen Zirkulator von 18.
20 ist eine Seitenansicht zur Darstellung eines anderen bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen optischen Zirkulators.
21 ist eine Seitenansicht eines modifizierten Ausführungsbeispiels des optischen Zirkulators von 20.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Das erfindungsgemäße optische Schaltungselement weist in Kombination zwei polarisierte Lichttrennelemente, zwei total reflektierende Spiegel, wenigstens einen Teil eines Polarisierungsebenenrotationselements, das von der Bewegungsrichtung des Lichts unabhängig ist, wenigstens einen Teil eines Polarisierungsebenenrotationselements, das von der Bewegungsrichtung des Lichts abhängig ist, mehrere Lichteingangs-/-ausgangsports und eine Magnetfeldanlegeeinrichtung auf. Das erfindungsgemäße optische Schaltungselement kann auf verschiedene Weise zusammengestellt sein, solange die genannten Grundvoraussetzungen und die für die vorliegende Erfindung wesentlichen Grundvoraussetzungen erfüllt sind, d. h. die polarisierten Lichttrennelemente und die total reflektierenden Spiegel aus den selben oder unterschiedlichen mehrlagigen Polymerfilmen gebildet sind, und es kann ferner je nach der Zusammenstellung und der Art der darin vorgesehenen Magnetfeldanlegeeinrichtung in verschiedenen Formen ausgebildet sein. Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße optische Schaltungselement als optischer Zirkulator, optischer Schalter oder optischer Isolator ausgebildet sein. Bei dem erfindungsgemäßen optischen Schaltungselement können zwei polarisierte Lichttrennelemente, zwei total reflektierende Spiegel, wenigstens ein Teil eines Polarisierungsebenenrotationselements, das von der Bewegungsrichtung des Lichts unabhängig ist, wenigstens ein Teil eines Polarisierungsebenenrotationselements, das von der Bewegungsrichtung des Lichts abhängig ist, mehrere Lichteingangs-/-ausgangsports und eine Magnetfeldanlegeeinrichtung in verschiedenen Kombinationen je nach dem Gebiet der Verwendung des optischen Schaltungselements und den gewünschten Effekten ausgebildet sein. Es ist insbesondere erwünscht, daß eines der polarisierten Lichttrennelemente und einer der total reflektierenden Spiegel einan der über eine zwischengefügte Glasplatte gegenüberliegen und nahezu parallel miteinander einstöckig verbunden sind.
In der Praxis der vorliegenden Erfindung ist erwünscht, daß die Lichteingangs-/-ausgangsports jeweils durch ein paralleles Lichtstrahlsystem aus einer nicht-sphärischen Linse und einer optischen Faser gebildet sind, wie dies allgemein auf diesem technischen Gebiet verwendet wird. Im parallelen Lichtstrahlsystem ist ein Eingangs-/Ausgangslichtstrahl mit einem Durchmesser, der so groß wie möglich ist, unter dem Gesichtspunkt des Schutzes des Elements vor optischen Beschädigungen vorteilhaft.
Das von der Lichtlaufrichtung unabhängige Polarisierungsebenenrotationselement (im folgenden auch als "erstes Polarisierungsebenenrotationselement" bezeichnet) ist vorzugsweise ein Faraday-Rotor. Ein geeigneter Faraday-Rotor ist ein 45° Faraday-Rotor, der die Polarisierungsebene um 45° dreht, wenn ein Magnetfeld angelegt wird. Der 45° Faraday-Rotor kann auf allgemein auf diesem technischen Gebiet akzeptierte Weise ausgebildet sein und besteht vorzugsweise aus einem dicken Film aus einem Bi-substituierten Granat, wie einem GdBiFe-Granat. Vorzugsweise ist das erste Polarisierungsebenenrotationselement ein Faraday-Rotor bestehend aus einem magnetischen Granat mit einer quadratischen Hysteresekurve. Der magnetische Granat zur Bildung des Faraday-Rotors ist beispielsweise ein Bi-substituierter Seltenerden-Fe-Granat und vorzugsweise EuHoBiFeGaO oder dergleichen. Die Verwendung des genannten magnetischen Granats ermöglicht das Aufrechterhalten einer Magnetisierung von ungefähr 3500 Oe nach dem Magnetisieren und selbst wenn ein externes Magnetfeld nicht mehr angelegt wird. Dies ermöglicht das Eliminieren der Verwendung von Einrichtungen zum Anlegen eines Magnetfelds, beispielsweise eines Magneten, und bringt Vorteile hinsichtlich des Aufbaus und der Herstellungskosten.
Bei dem erfindungsgemäßen optischen Schaltungselement existiert keine besondere Beschränkung hinsichtlich der Magnetfeldanlegeeinrichtung für das genannte erste Polarisierungsebenenrotationselement. Im allgemeinen kann jedoch vorteilhafterweise ein Magnet, ein Elektromagnet oder eine Spule sein.
Ferner ist in der Praxis der vorliegenden Erfindung das von der Lichtlaufrichtung abhängige Polarisierungsebenenrotationselement (im folgenden "zweites Polarisierungsebenenrotationselement" genannt), das gleichzeitig mit dem vorgenannten ersten Polarisierungsebenenrotationselement verwendet wird, vorteilhaft eine Halbwellenlängenplatte. Die Halbwellenlängenplatte wird allgemein auf diesem technischen Gebiet verwendet, beispielsweise eine Quarzkristall-Halbwellenlängenplatte.
Die polarisierten Lichttrennelemente und die total reflektierenden Spiegel bestehen aus einem mehrlagigen Polymerfilm. Das heißt, entweder die polarisierten Lichttrennelemente oder die total reflektierenden Spiegel sind dielektrische optische Reflexionselemente aus einem mehrlagigen Polymerfilm und werden vorzugsweise in Form eines dielektrischen reflektierenden Films verwendet. Ferner kann der zur Ausführung der Erfindung verwendete mehrlagige Polymefilm ein aus der selben Art von Polymer bestehender Film sein, das allgemein für die polarisierten Lichttrennelemente und die total reflektierenden Spiegel verwendet wird, oder es können die mehrlagigen Polymerfilme sein, die aus verschiedenen Polymeren für jedes der Elemente gebildet sind.
Der Reflexions- oder reflektierende dielektrische Film für die Ausführung der Erfindung ist ein mehrlagiger optischer Film, der in der Japanischen Patentschrift (Kohyo) Nr. 9-507308 und in WO-A-95/17695 offenbart ist. Wie darin offenbart wird dieser mehrlagige Film durch abwechselndes Laminieren zweier Arten von unterschiedlichen Polymeren A und B hergestellt. Das heißt, der erhaltene mehrlagige Film weist die Form eines mehrlagigen Polymerfilms auf, der durch Laminieren der Filme in der Reihenfolge ABAB erhalten wird. Der mehrlagige Film wird entlang einer x-Achse mit einem Zug verhältnis von 5 : 1 gezogen, wird jedoch entlang der anderen Achse (der zur x Achse rechtwinkligen y-Achse) nicht gezogen und ist somit entlang der y-Achse mit einem Zugverhältnis von im wesentlichen 1 : 1 gezogen. In dieser Beschreibung wird die x-Achse als die "Zugrichtung" und die y-Achse als die "Querrichtung" bezeichnet.
Bei der Herstellung eines dielektrischen reflektierenden Films, bei dem es sich um einen zuvor beschriebenen mehrlagigen Film handelt, hat im allgemeinen das eine Polymer B einen Brechungsindex (beispielsweise 1,64), der sich während des Zugvorgangs nicht wesentlich verändert oder, anders ausgedrückt, es weist eine optisch isotrope Eigenschaft auf. Das andere Polymer A weist einen Brechungsindex auf, der sich durch das Ziehen ändert. Eine monoaxial gezogene Bahn des Polymers A weist beispielsweise einen ersten Brechungsindex (beispielsweise 1,88) in Zugrichtung und einen zweiten Brechungsindex (beispielsweise 1,64) in Querrichtung auf.
Bei dem mehrlagigen Polymerfilm (ABAB) ist der Brechungsindex in der Ebenenachse (parallel zur Oberfläche des Films) als effektiver Brechungsindex in Bezug zu einem ebenen-polarisierten einfallenden Strahl definiert, und die Polarisierungsebene ist parallel zur Ebenenachse. Nach dem Ziehen weist der mehrlagige Film (ABAB) einen großen Unterschied zwischen den Brechungsindizes der einzelnen Schichten (1,88 bis 1,64) in Zugrichtung auf, jedoch ist der Brechungsindex zwischen den Schichten in Querrichtung im wesentlichen gleich. Daher wirkt der mehrlagige Film als reflektierende polarisierender Film zum Ausbreiten polarisierter Komponenten des einfallenden Strahls. Die y-Achse ist als eine Ausbreitungsachse (oder Transmissionsachse) definiert. Licht, das den reflektierenden polarisierenden Film passiert nimmt eine erste polarisierte Ausrichtung (oder polarisierte Richtung) ein.
Andererseits ist Licht, das nicht den reflektierenden polarisierenden Film passiert hat, das polarisierte Licht mit einer zweiten Ausrichtung im rechten Winkel zur ersten polarisierten Ausrichtung. Licht, das eine derartige polari sierte Ausrichtung aufweist, fällt auf die Fläche des Films entlang der x-Achse und wird durch die Differenz zwischen den Brechungsindizes zwischen den Schichten reflektiert. Die x-Achse ist als die Reflexionsachse definiert. In diesem Zustand ermöglicht der reflektierende polarisierende Film nur die Transmission von Licht mit einer ausgewählten polarisierten Ausrichtung (oder polarisierten Richtung).
Die optischen Eigenschaften (Reflexions- und Transmissionseigenschaft) des reflektierenden polarisierenden Films variieren üblicherweise je nach den optischen Dicken der den Film bildenden Polymerschichten. Wenn diese Polymerschichten optische Dicken entsprechend mehreren Wellenlängen der Strahlen oder, anders ausgedrückt, optische Dicken aufweisen, die durch derartige Wellenlängen ausgedrückt werden, reagieren die optischen Charakteristiken effektiv in ihren spezifischen Bändern (Wellenlängenbändern). Wenn diese Schichten optische Dicken aufweisen, die kleiner als die Wellenlänge des Lichts sind, kann die strukturelle Interferenz in der gewählten Wellenlänge zur Verbesserung der optischen Leistung des reflektierenden polarisierenden Films verwendet werden.
Bei der praktischen Ausführung der vorliegenden Erfindung können gleichmäßige Schichten mit optischen Dicken gebildet werden, die kleiner als die Wellenlänge von Licht mit einem sichtbaren Spektrum ist. Die strukturelle Interferenz tritt auf, wenn die Dicke des Schichtpaars A und B größer als eine Hälfte der Wellenlänge des einfallenden Lichts (A + B > λ/2) ist. Die Halbwellenlängenbedingung ermöglicht das Auftreten der strukturellen Interferenz eines Schmalbands in einer vorbestimmten Wellenlänge. Durch Laminieren oder Verbinden mehrerer Polymerlaminate mit Schmalband ist es möglich eine optische Leistung über ein breites Band zu erreichen. Beispielsweise kann eine erste Gruppe von Polymerschichten mit gleicher Dicke (A + B = λ/2) auf eine zweite Gruppe von Polymerschichten mit einer anderen Dicke (A + B = λ'/2) laminiert werden. Üblicherweise sind Hunderte Polymerschichten (ABAB) einstöckig laminiert oder verbunden, um eine effektive Reaktion über ein breites Band zu erhalten. Es ist erwünscht, daß der reflektierende polarisierende Film derart ausgebildet, daß Licht unter jedem Einfallswinkel und von jeder Wellenlänge reflektiert wird.
Es wird üblicherweise gewünscht, daß der Reflexionsfaktor des reflektierenden polarisierenden Films kleiner als 20%, vorzugsweise kleiner als 10% und höchst vorzugsweise kleiner als 5% in bezug auf Licht ist, das parallel zur y-Achse linear polarisiert ist. Der Reflexionsfaktor ist ein Mittelwert in einem gewünschten Wellenlängenbereich und in einem Bereich gewünschter Einfallswinkel für einen speziellen oder einen allgemeinen Zweck. Der Reflexionsfaktor des reflektierenden polarisierenden Films bei einem gewünschten maximalen Einfallswinkel soll nicht kleiner als 30% sein und höchst vorzugsweise nicht kleiner als 60% in bezug auf entlang der y-Achse linear polarisiertes Licht.
Bei dem als die total reflektierenden Filme verwendeten dielektrischen reflektierenden Film ist der Brechungsindex in allen Richtungen (Achsen) in der Ebene des Films verschieden. Der Film zeigt üblicherweise daher nicht den polarisierenden Effekt. Die Lagen des Polymers A und die Lagen des Polymers B im total reflektierenden Spiegel sollen im wesentlichen isotrope optische Eigenschaften in der Ebenenrichtung des Films aufweisen und, wie besonders bevorzugt, sollen sie im wesentlichen den selben Brechungsindex, wie entlang der x- und der y-Achse gemessen, aufweisen. Wenn beispielsweise die Schichten der Polymere A und B verwendet werden, werden die Schichten des Polymers B mit denen des Polymers A, die einen anderen Brechungsindex als die des Polymers B aufweist, kombiniert. In diesem Fall sollen die beiden Polymerschichten im wesentlichen nicht gezogen oder biaxial gezogen sein. Üblicherweise soll der Reflexionsfaktor des total reflektierenden Films nicht kleiner als 30% und höchst vorzugsweise nicht kleiner als 60% bei einem maximalen Einfallswinkel sein.
Der dielektrische reflektierende Film wird durch Herstellen einer Bahn gebildet, die entsprechend einem üblichen Verfahren zur Herstellung mehrlagiger Filme abwechselnd die genannten Polymerschichten aufweist, beispielsweise ABAB, gefolgt von einem Ziehvorgang. Ferner kann je nach Bedarf ein drittes, viertes usw. Polymer zusätzlich zum ersten Polymer A und zum Zweiten Polymer B verwendet werden, um so einen polarisierenden Film herzustellen, der diese Polymerschichten aufweist. Wenn drei oder mehr Arten von Polymeren in Kombination verwendet werden, kann die Abfolge des Laminierens der Polymere vielfältig je nach gewünschtem Effekt oder dergleichen verändert werden.
Konkrete Beispiele für die zur Herstellung des dielektrischen reflektierenden Films geeigneten Polymere umfassen Isomere eines Polyethylennaphthalats (PEN) wie 2,6-, 1,4-, 1,5-, 2,7- and 2,3-PEN; Polyalkylenterephthalate wie Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat und Poly-1,4-Cyclohexanedimethylenterephthalat; Polyimide wie Polyacrylimide und Polyetherimide; Polystyrol wie ataktisches Polystyrol; Polycarbonate; Polymethacrylat wie Polyisobutylmethacrylat, Polypropylmethacrylat, Polyethylmethacrylat, Polymethylmethacrylat; Polyacrylate wie Polybutylacrylat, Polymethylacrylat; Zellulosederivate wie Ethylzellulose, Zelluloseacetat, Zellulosepropionat, Zelluloseacetatbutylat, Zellulosenitrat; Polyalkylenepolymere wie Polyethylenpropylen; Polybutylen, Polyisobutylen, Poly(4-methylpenten); fluorisierte Polymere wie Perfluoralkoxyharz, Polytetrafluorethylen, fluorisiertes Ethylen/Propylencopolymer, Vinylidenpolyfluorid, Polychlorotrifluorethylen; chlorierte Polymere wie Polyvinylidenchloride, Polyvinylchlorid; Polysulfone; Polyethersulfone; Polyacrylonitril; Polyamide; Silikonharz; Epoxidharz; Polyvinylacetat; Polyetheramide; Ionomerharz; Elastomere wie Polybutadien, Polyisopren, Neopren; Polyurethane; und dergleichen, obwohl die Beispiele in keiner Weise nur hierauf beschränkt sind.
Als Polymermaterialien kann ferner vorteilhaft ein Copolymer anstelle der genannten Polymere oder in Kombination mit den Polymeren verwendet werden. Das verwendbare Copolymer kann ein Zweikomponentencopolymer, ein Dreikomponentencopolymer oder ein anderes Copolymer sein. Bevorzugte Beispiele für das Copolymer sind:

(1) ein Copolymer von Polyethylennaphthalat (PEN) wie copolymerisiertes Polyester (sogenanntes "Copolyester"), das aus einem 2,6-, 1,4-, 1,5-, 2,7-und/oder 2,3-Naphthalen, Dicarboxylsäure oder ein Ester eines derselben synthetisiert ist, zwei oder mehr Säure, die aus der Gruppe gewählt sind, die umfaßt (a) Terephthalsäure oder Ester derselben, (b) Isophthalsäure oder Ester derselben, (c) phthalische Säure oder Ester derselben, (d) Alkandicarboxylsäure, und (e) Cycloalkandicarboxylsäure (beispielsweise Cyclohexandicarboxylsäure), und ein oder zwei Glykole, die aus der Gruppe ausgewählt sind, welche besteht aus: Alkanglykolen und/oder Cycloalkanglykolen (beispielsweise Cyclohexandimethanoldiole);
(2) ein Copolymer von Polyalkylenterephthalat wie ein copolymerisiertes Polyester, synthetsiert aus einer oder zwei Säuren synthetisiert ist, die aus der Gruppe gewählt sind, die besteht aus: (a) Terephthalsäure oder Ester derselben, (b) Isophthalsäure oder Ester derselben, (c) phthalische Säure oder Ester derselben, (d) Alkandicarboxylsäure und (e) Cycloalkandicarboxylsäure (beispielsweise Cyclohexandicarboxylsäure), ein oder zwei Glykole, die aus der Gruppe ausgewählt sind, welche besteht aus: Alkanglykolen und/oder Cycloalkanglykolen (beispielsweise Cyclohexandimethanoldiole) und
(3) ein Copolymer von Styrol, wie Styrol/Butadiencopolymer, Styrol/Acrylnitrilcopolymer, oder dergleichen.

Im dielektrischen reflektierenden Film kann jede Polymerschicht, welche den Film bildet, das genannte Polymer oder Copolymer einer einzelnen Art oder zwei oder mehr Arten der genannten Polymere und/oder Copolymere in jeder Kombination als Mischung enthalten.
Die Polymerschichten, welche den dielektrischen reflektierenden Film bilden, können eine Dicke haben, die je nach dem Polarisierungseffekt und dem Reflexionsfaktor des gesamten Lichtstrahls stark variiert, jedoch üblicherweise zwischen ungefähr 0,01 bis 0,70 μm liegt. Wenn die Polymerschichten in hoher Zahl zur Bildung eines dielektrischen reflektierenden Films laminiert werden, werden sie jedoch in einer Zahl laminiert, die so gering wie möglic ist, um die Lichttransmission zu verbessern und die gewünschten optischen Eigenschaften zu erreichen. Die Anzahl der im dielektrischen reflektierenden Film laminierten Polymerschichten ist üblicherweise kleiner als 5000 und vorzugsweise kleiner als 1000 und besonders bevorzugt zwischen 100 und 500.
Die Dicke des gebildeten dielektrischen reflektierenden Films kann weitreichend verändert werden, je nach dem gewünschten Polarisierungseffekt und der Anzahl der Polymerschichten, die laminiert werden, beträgt üblicherweise aber ungefähr 0,5 μm bis ungefähr 0,5 mm.
Ferner können die in der Erfindung in Form der mehrlagigen Polymerfilme vorliegenden polarisierten Lichttrennelemente und total reflektierenden Spiegel Additive wie UV-Strahlen absorbierende Mittel, Antioxidationsmittel, Schimmelverhinderungsmittel, Rostverhinderungsmittel, hygroskopische Mittel, Färbemittel, phosphoreszierendes Material und Oberflächenbehandlungsmaterialenthalten, soweit sie den Effekt der vorliegenden Endung nicht beeinträchtigen. Soweit der Effekt der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt wird können die Elemente ferner einen lichtdurchlässigen Schutzfilm oder dergleichen auf der Vorderseite, der Rückseite oder auf beiden Seiten aufweisen.
Bei den in der Erfindung in Form der mehrlagigen Polymerfilme vorliegenden polarisierten Lichttrennelementen und total reflektierenden Spiegeln besteht jede Schicht aus einem Polymer mit doppelter Brechung. Der linear polarisierte Strahl mit einer bestimmten Polarisierungsrichtung kann daher durch gelassen werden und der dazu im rechten Winkel linear polarisierte Strahl. kann reflektiert werden. Darüber hinaus absorbiert Polymer kein Licht und unterdrückt die Verluste an linear polarisiertem Licht das durchgelassen wurde.
Das erfindungsgemäße optische Schaltungselement kann üblicherweise als optischer Zirkulator ausgebildet sein. Durch Verändern der darin vorhandenen Magnetfeldanlegeeinrichtung kann ferner der optische Zirkulator als optischer Schalter ausgebildet sein. Wenn das optische Schaltelement beispielsweise als optischer 1 : 2- oder 2 : 2-Schalter ausgebildet sein soll, besteht die in Kombination damit verwendete elektrische Feldanlegeeinrichtung aus dem Joch eines halbharten magnetischen Materials, das mit einer Stromvorrichtung versehen ist, die in der Lage ist, die Richtung des angelegten Stroms zu ändern und die Magnetisierung des Polarisierungsebenenrotationselements umzukehren. Ferner kann der optische 1 : 2- oder 2 : 1-SChalter auch durch eine Manetfeldanlegeeinrichtung aus einem Joch aus einem weichmagnetischen Ferrit bestehen, das mit einer Stromvorrichtung versehen ist, die in der Lage ist, die Richtung des angelegten Stroms zu ändern und die Magnetisierung des Polarisierungsebenenrotationselements umzukehren. Das halbharte magnetische Material oder das weichmagnetische Ferrit, welche das Joch bilden, kann herkömmliches material sein. Beispielsweise kann als das weichmagnetische Ferrit zur Bildung des Jochs vorzugsweise ein Mn-Zn-Ferrit, ein Ni-Ferrit, ein Li-Ferrit, ein Ni-Zn-Ferrit und ein Li-Zn-Ferrit verwendet werden. Dies ist darin begründet, daß diese Ferrite Magnetisierungskurven mit guten quadratischen Formen haben.
Bei dem erfindungsgemäßen optischen Schaltungselement ist erwünscht, daß die Bestandteile, d. h. die polarisierten Lichttrennelemente, die total reflektierenden Spigel, das erste und das zweite Polarisierungsebenenrotationselement als einstöckige Struktur verbunden sind und insbesondere mittels eines Klebers verbunden sind. Zwar existiert keine besondere Begrenzung, jedoch ist der hier verwendete Kleber hoch transparent und zeigt aus gezeichnete eng haftende Kraft. Der Kleber, der hier verwendet wird, hat einen Lichtdurchlässigkeitsfaktor, der üblicherweise nicht kleiner als 70%, vorzugsweise nicht kleiner als 80% und höchst vorzugsweise nicht kleiner als 85% ist.
Als derartiger hoch transparenter Kleber kann vorzugsweise ein Acrylkleber mit einem hohen Transparenzgrad und starker Haftkraft verwendet werden. Der Acrylkleber ist ein Polymer, das aus einem Reaktionsmaterial gewonnen wird, das ein Acrylatmonomer mit einer Alkylgruppe mit 4 bis 14 Kohlenstoffatomen aufweist, wie Isooctylcyanat, Butylacrylat oder 2-Ethylhexylacrylat und ein (Meth)acrylatmonomer mit einer Polargruppe wie (Math)acrylsäure, Carboxyl(meth)acrylat, Hydroxyalkyl(meth)acrylat oder N,N-dialkylacrylamid oder eine ein derartiges Polyner enthaltende Zusammensetzung. Das Wort "(Meth)acrylsäure" schließt hier Acrylsäure und Methacrylsäure ein, wie bekannt, weshalb (Meth)acrylsäure entsprechend verwendet wird.
Die Elemente werden unter Verwendung eines Acrylklebers oder eines anderen Klebers derart aneinandergeheftet, daß beispielsweise ein Kleber auf die Oberfläche eines Elements aufgebracht wird, um so eine Kleberschicht zu bilden, und unter Druck ein anderes Element auf dem Element mit der Kleberschicht haftend angebracht wird. Die Kleberschicht hat eine Dicke von üblicherweise 5 bis 100 μm und vorzugsweise 10 bis 50 μm. Die Klebeschicht kann durch Aufbringen einer das genannte Polymer oder die genannte Polymerzusammensetzung enthaltenden Beschichtungslösung auf das Element aufgebracht werden. Nachdem die das Reaktionsmaterial enthaltende Beschichtungslösung aufgebracht ist, kann ferner die Polymerisation auf dem Element erfolgen. Es kann ferner ein als Film auf einem Abziehträger gebildeter Kleber vom Abziehträger auf das Element übertragen werden. Soweit die Transparenz nicht verloren geht, kann die Klebeschicht die genannten verschiedenen Additive enthalten.
Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße optische Schaltungselement mit zusätzlichen Linsen, einer optischen Faser, einem Gehäuse und dergleichen versehen sein, wie üblicherweise auf diesem technischen Gebiet üblich.
Das erfindungsgemäße optische Schaltungselement soll durch Bildung der polarisierten Lichttrennelemente und der total reflektierten Spiegel unter Verwendung der selben oder verschiedener Polymerfilme, und durch einstöckiges Verbinden eines der polarisierten Lichttrennelemente und eines der total reflektierenden Spiegel in einander gegenüberliegender und nahezu paralleler Weise hergestellt werden, wobei eine Glasplatte zwischen diesen angeordnet ist, um so ein integriert-optisches Teil zu bilden. Das derart erhaltene integriert-optische Teil wird derart geschnitten, daß die Schnittflächen einen Winkel von nahezu 45° zu den Flächen der polarisierten Lichttrennelemente und zu den Flächen der total reflektierenden Spiegel bilden.
Die zwei derart erhaltenen integriert-optischen Teile, d. h. wenigstens ein Teil des ersten Polarisierungsebenenrotationselements und wenigstens ein Teil des zweiten Polarisierungsebenenrotationselements, werden in vorbestimmter Reihenfolge als einstöckige Struktur kombiniert. Das derart gebildete integrierte Produkt wird derart geschnitten, daß die Schnittflächen einen Winkel von nahezu 45° zu den Flächen der polarisierten Lichttrennelemente und zu den Flächen der total reflektierenden Spiegel bilden, um so gleichzeitig eine Anzahl der optischen Schaltungselemente zu bilden.
Allgemein sind die Merkmale des optischen Zirkulators durch ein Element mit dem schlechtesten Extinktionsverhältnis unter den den optischen Zirkulator bildenden Elementen bestimmt. Ein herkömmliches polarisiertes Lichttrennelement aus dem mehrlagigen dielektrischen Film weist beispielsweise ein schlechteres Extinktionsverhältnis als andere Arten polarisierender Elemente hinsichtlich der Lichttransmissionseigenschaften oder der Lichtreflexionseigenschaften auf. Genauer gesagt hat ein derartiges bekanntes polarisiertes Lichttrennelement ein Extinktionsverhältnis von etwa 25 dB, das erheblich kleiner als das Extinktionsverhältnis des magnetischen Granats ist, der als Element des optischen Zirkulators verwendet wird. Im Gegensatz dazu hat der für das erfindungsgemäße optische Schaltungselement verwendete mehrlagige Polymerfilm ein Extinktionsverhältnis bis zu ungefähr 38 dB. Wenn ein polarisiertes Lichttrennelement zur Bildung des optischen Zirkulators verwendet wird, wird somit eine Isolierung von bis zu 38 dB erreicht.
Im folgenden werden Beispiele der Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die nachfolgenden Beispiele beschränkt ist. Es sei insbesondere darauf hingewiesen, daß das erfindungsgemäße optische Schaltungselement nicht nur als optischer Zirkulator, sondern auch als optischer Schalter oder optischer Isolator ausgebildet sein kann, je nach der Art der darin vorgesehenen elektrischen Feldanlegeeinrichtung. Zur Vereinfachung der Beschreibung sind nicht sämtliche Magnetfeldanlegeeinrichtungen, die für die dargestellten optischen Schaltungselemente verwendet werden, beschrieben, sondern nur einige Arten derselben.
Beispiel 1:
2 zeigt ein bevorzugtes Beispiel für einen erfindungsgemäßen optischen Zirkulator mit vier Anschlüssen. Der dargestellte optische Zirkulator 10 hat vier Anschlüsse (Ports), d. h. einen ersten Lichteingangs-/-ausgangsport 1, einen zweiten Lichteingangs-/-ausgangsport 2, einen dritten Lichteingangs/-ausgangsport 3 und einen vierten Lichteingangs-/-ausgangsport 4. zwar ist dies nicht dargestellt, jedoch sind die Lichteingangs-/-ausgangsports parallele Lichtstrahlsysteme, die durch nicht sphärische Linsen und optische Fasern gebildet sind. Wie dargestellt besteht der optische Zirkulator aus zwei polarisierten Lichttrennelementen 5 und 6, die aus einem mehrlagigen Polymertilm, total reflektierenden Spiegeln 7 und 8 bestehend aus einem mehrlagigen Polymer, einem Teil eines von der Lichtlaufrichtung unabhängigen Polarisierungsebenenrotationselements (erstes Polarisierungsebenenrotationselement) 15, einem Teil eines von der Lichtlaufrichtung abhängigen Polarisierungsebenenrotationselements (zweites Polarisierungsebenenrotationselement) 16, und einer (nicht dargestellten) Magnetfeldanlegeeinrichtung besteht. Unter den Bauteilen sind zwischengefügte Glasplatten 11, 12, 13, 17, 18 und 19. Die Bauteile sind mittels eines Acrylklebers (Isooctylacrylat/Acrylsäurecopolymer, Lichtdurchlässigkeitsfaktor von ungefähr 98%) verbunden und einstöckig aneinander befestigt.
Bei dem dargestellten optischen Zirkulator 10 mit vier Anschlüssen ist das Polarisierungsebenenrotationselement 15 ein Faraday-Rotor bestehend aus einem Bi-substituierten Magnetgranat (GdBiFe-Granat) mit einem Polarisierungsebenenrotationswinkel von 45°. Beim Anlegen eines Magnetfelds dreht das Polarisierungsebenenrotationselement 15 die Polarisierungsebene um 45°. Im Falle des dargestellten Beispiels wird ein Magnetfeld H in Lichtlaufrichtung angelegt. Das Polarisierungsebenenrotationselement 16 ist eine Quarzkristall-Halbwellenlängenplatte und hat eine optische Achse, die unter einem Winkel von 22,5° in Bezug zur Polarisierungsrichtung des Lichts angeordnet ist, welches das polarisierte Lichttrennelement bestehend aus dem mehrlagigen Polymerfilm passiert hat. Der die polarisierten Lichttrennelemente und die total reflektierenden Spiegel bildende mehrlagige Polymerfilm wird durch abwechselndes Laminieren von Polymerfilmen mit verschiedenen Brechungsindizes aufeinander unter Beachtung einer vorbestimmten Dicke hergestellt. Die Elemente sind in der Lage, Licht mit der selben Polarisierungsrichtung zu transmittieren. Die Magnetfeldanlegeeinrichtung ist ein Magnet, der in der Lage ist, die Richtung des Anlegens des Manetfelds zu ändern.
Bei dem dargestellten optischen Zirkulator hat die optische Elementeinheit eine kompakte Größe von 4 mm × 4,6 mm × 2 mm. Darüber hinaus wird die optische Elementeinheit zu Kosten hergestellt, die um ungefähr 40% geringer als bei einem mehrlagigen dielektrischen Film zur Bildung der polarisier ten Lichttrennelemente und der total reflektierenden Spiegel. Der optische Zirkulator selbst ist leicht und genau herstellbar.
Die Lichtpfade und die Arbeitsweise der Polarisierungsebene bei dem dargestellten optischen Zirkulator 10 ergeben sich aus den Seitenansichten der 3 bis 6.
Wie in 3 dargestellt wird auf das erste Lichteingangs-/-ausgangsport 1 einfallendes Transmissionslicht L1_in in zwei nahezu rechtwinklig zueinander verlaufende polarisierte Komponenten getrennt während es das polarisierende Lichttrennelement 5 passiert. Die polarisierten Komponenten durchlaufen verschiedene Pfade im optischen Zirkulator und werden durch ein anderes polarisierendes Lichttrennelement 6 wieder synthetisiert. Nach dem Polarisieren, Trennen und Synthetisieren tritt der synthetisierte Strahl als Ausgangsstrahl L2_out aus dem zweiten Lichteingangs-/-ausgangsport 2 aus.
Wie in 4 dargestellt wird auf das zweite Lichteingangs-/-ausgangsport 2 einfallendes Transmissionslicht L2_in in zwei nahezu rechtwinklig zueinander verlaufende polarisierte Komponenten getrennt während es das polarisierende Lichttrennelement 6 passiert. Die polarisierten Komponenten durchlaufen verschiedene Pfade im optischen Zirkulator und werden durch ein anderes polarisierendes Lichttrennelement 5 wieder synthetisiert. Nach dem Polarisieren, Trennen und Synthetisieren tritt der synthetisierte Strahl als Ausgangsstrahl L3_out aus dem dritten Lichteingangs-/-ausgangsport 3 aus.
Wie in 5 dargestellt wird auf das dritte Lichteingangs-/-ausgangsport 3 einfallendes Transmissionslicht L3_in in zwei nahezu rechtwinklig zueinander verlaufende polarisierte Komponenten getrennt während es das polarisierende Lichttrennelement 5 passiert. Die polarisierten Komponenten durchlaufen verschiedene Pfade im optischen Zirkulator und werden durch ein anderes polarisierendes Lichttrennelement 6 wieder synthetisiert. Nach dem Polarisieren, Trennen und Synthetisieren tritt der synthetisierte Strahl als Ausgangsstrahl L4_out aus dem vierten Lichteingangs-/-ausgangsport 4 aus.
Wie ferner in 6 dargestellt wird auf das vierte Lichteingangs-/ausgangsport 4 einfallendes Transmissionslicht L4_in in zwei nahezu rechtwinklig zueinander verlaufende polarisierte Komponenten getrennt während es das polarisierende Lichttrennelement 6 passiert. Die polarisierten Komponenten durchlaufen verschiedene Pfade im optischen Zirkulator und werden durch ein anderes polarisierendes Lichttrennelement 5 wieder synthetisiert. Nach dem Polarisieren, Trennen und Synthetisieren tritt der synthetisierte Strahl als Ausgangsstrahl L1_out aus dem dritten Lichteingangs-/ausgangsport 1 aus.
In dem dargestellten optischen Zirkulator 10 werden die in dem optischen Zirkulator getrennten polarisierten Komponenten wieder synthetisiert, um aus dem gleichen Lichteingangs-/-ausgangsport auszutreten. In diesem Beispiel wird ein paralleler Strahl mit einem Durchmesser von 1,0 mm als Eingangs/Ausgangsstrahl verwendet, um das Problem der optischen Beschädigung des mehrlagigen Polymerfilms zu lösen.
Der zuvor im einzelnen beschriebene optische Zirkulator 10 kann ferner auf verschiedene Weise modifiziert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Wenn die Richtung des Anlegens des Magnetfelds in eine dem Pfeil H in der Zeichnung entgegengesetzte Richtung verändert wird, kann der Lauf des Transmissionslicht vom ersten Lichteingangs-/-ausgangsport 1 → zweiten Lichteingangs-/-ausgangsport 2 beispielsweise zu einem Lauf vom ersten Lichteingangs-/-ausgangsport 1 → vierten Lichteingangs-/ausgangsport 4 verändert werden. Auf diese Weise ist durch direktes Verwenden des Aufbaus des optischen Zirkulators ein optischer Schalter geschaffen. Wenn die vier Lichteingangs-/-ausgangsports des optischen Zirkulators 10 auf zwei Ports beschränkt sind, d. h. das erste Lichteingangs-/ausgangsport 1 und das zweite Lichteingangs-/-ausgangsport 2, ist ein opti scher Isolator mit einer von der Polarisierung unabhängigen Faser geschaffen. Wenn die vier Lichteingangs-/-ausgangsports auf drei Ports begrenzt sind, d. h. das erste Lichteingangs-/-ausgangsport 1, das zweite Lichteingangs-/-ausgangsport 2 und das dritte Lichteingangs-/-ausgangsport 3, ist ein optischer Zirkulator mit drei Anschlüssen geschaffen.
Beispiel 2:
7 zeigt ein anderes bevorzugtes Beispiel des erfindungsgemäßen optischen Zirkulators mit vier Anschlüssen. Unter dem Gesichtspunkt der Anordnung und des Betriebs der optischen Teile ist der optische Zirkulator 10 gleich dem im Beispiel 1 beschriebenen optischen Zirkulator mit der Ausnahme, daß ein Faraday-Rotor aus einem magnetischen Granat verwendet wird, der eine quadratische Hysteresekurve hat, anstelle eines Faraday-Rotors aus einem Bi-substituierten magnetischen Granat (GdBiFe Granat), wie er im Beispiel 1 als von der Lichtlaufrichtung unabhängiges Polarisierungsebenenrotationselement (erstes Polarisierungsebenenrotationselement) 25 verwendet wird. Der magnetische Granat mit der quadratischen Hysteresekurve ist hier ein Bi-substituierter Seltenerden-Fe-Granat EU_0,9Ho_1,1Bi_1,0 Fe_4,2Ga_0,8O₁₂ mit einer Dicke von ungefähr 0,1 mm, der nach dem Magnetisieren durch Anlegen eines externen Magnetfelds, eine Magnetisierung von ungefähr 350 Oe beibehält, selbst nachdem das externe Magnetfeld nicht länger angelegt wird.
Bei dem optischen Zirkulator 10 nach diesem Beispiel, ist der las das erste Polarisierungsebenenrotationselement verwendete Faraday-Rotor magnetisiert, wenn ein ausreichend starkes von der Außenseite her angelegt wird, und ist gesättigt, selbst nachdem das Magnetfeld nicht mehr angelegt wird. Im Fall dieses optischen Zirkulators 10 ist daher keine Einrichtung zum Anlegen des Magnetfelds an den Faraday-Rotor erforderlich, und die Vorrichtung wird mit einer weiter reduzierten Größe und zu weiter reduzierten Kos ten ausgebildet. Ferner können die optischen Zirkulatoren in Massen mit verringerten Kosten hergestellt werden.
Wie aus der vorangehenden detaillierten Beschreibung ersichtlich kann ferner der derart erhaltene optische Zirkulator je nach Bedarf als optischer Schalter, optischer Isolator oder dergleichen betrieben werden.
Beispiel 3:
8 zeigt ein Beispiel für die Verwendung eines optischen Zirkulators mit vier Anschlüssen nach 2 als optischer Schalter. Bei dem dargestellten Beispiel wird ein Joch (Magnet) 24 aus halbhart-magnetischem Material, auf das eine Spule 23 gewickelt ist, als Einrichtung zum Anlegen eines Magnetfelds verwendet und eine Gleichstromquelle 21 dient als Stoomvorrichtung, die mit der Spule 23 durch einen Schalter 22 verbunden ist. Wenn der optische Zirkulator 10 im Raum in der Mitte des ringartigen Jochs 24 angeordnet ist und die Richtung des angelegten Stroms durch die Stromvorrichtung umgekehrt wird, wird die Magnetisierung des von der Lichtlaufrichtung unabhängigen Polarisierungsebenenrotationselements im optischen Zirkulator umgekehrt. Daher kann der optische Zirkulator 10 als ein optischer Schalter mit vier Anschlüssen (2 : 2) verwendet werden. Als modifiziertes Beispiel kann der optische 2 : 2-Schalter als optischer 1 : 2-Schalter betätigt werden. Bei diesem optischen Schalter ist der Mechanismus zum Treiben der Vorrichtung auf der Außenseite der optischen Elementeinheit angeordnet, wodurch es ermöglicht ist, die Größe im Vergleich zu einem herkömmlichen optischen Schalter mit einer Spule zu verringern. Bei dem derart erzeugten optischen Schalter hält der Magnet ferner das Magnetfeld aufrecht, selbst nachdem der Strom nicht länger von der Stromvorrichtung geliefert wird, d. h. ein optischer Schalter vom selbst-haltenden Typ ist geschaffen.
Es wurde festgestellt, daß es wünschenswert ist, einen Faraday-Rotor aus einem Bi-substituierten Seltenerden-Fe-Granat mit einer geringen Sätti gungsmagnetisierung, beispielsweise einen GdBiFe Granat, als von der Lichtlaufrichtung unabhängiges Polarisierungsebenenrotationselement zu verwenden. Ein derartiger Granat hat ein Sättigungsmagnetfeld von 250 Gauss und, bei Verwendung in der vorliegenden Erfindung, ermöglicht eine Verringerung des Anlegestroms, wenn das Magnetfeld durch die Magnetfeldanlegeeinrichtung umgekehrt wird.
Beispiel 4:
9 zeigt ein weiteres Beispiel für die Verwendung eines optischen Zirkulators mit vier Anschlüssen nach 2 als optischer Schalter. Bei dem dargestellten Beispiel wird ein Joch (Magnet) 24 aus weichmagnetischem Ferrit, auf das eine Spule 23 gewickelt ist, als Einrichtung zum Anlegen eines Magnetfelds verwendet und eine Wechselstromquelle 26 dient als Stormvorrichtung, die mit der Spule 23 verbunden ist. Wenn der optische Zirkulator 10 im Raum in der Mitte des ringartigen Jochs 24 angeordnet ist und die Richtung des angelegten Stroms durch die Stromvorrichtung umgekehrt wird, wird die Magnetisierung des von der Lichtlaufrichtung unabhängigen Polarisierungsebenenrotationselements im optischen Zirkulator umgekehrt. Daher kann der optische Zirkulator 10 als ein optischer Schalter mit vier Anschlüssen (2 : 2) verwendet werden. Als modifiziertes Beispiel kann der optische 2 : 2-Schalter als optischer 1 : 2-Schalter betätigt werden. In diesem optischen Schalter ermöglicht die Verwendung eines weichmagnetischen Ferrits die Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit. Bei dem derart erzeugten optischen Schalter hält der Magnet ferner das Magnetfeld aufrecht, selbst nachdem der Strom nicht länger von der Stromvorrichtung geliefert wird, d. h. ein optischer Schalter vom selbst-haltenden Typ ist geschaffen.
Es wurde festgestellt, daß ferner als weichmagnetisches Ferrit das zuvor genannte Material mit einer Magnetisierungskurve mit guter quadratischer Form verwendet werden sollte, beispielsweise ein Ferrit vom Mn-Zn-Typ.
Durch Verwenden dieser Materialien als Joch wird das Schalten über einen weiten Bereich von Gleichstrom bis zu 100 MHz ermöglicht.
Beispiel 5:
Die 10 bis 15 zeigen die Schritte zum Herstellen eines integriertoptischen Teils, das zum Herstellen des efindungsgemäßen optischen Zirkulators der 2 verwendet wird.
Vor dem Ausführen der dargestellten Herstellungsschritte werden die Teile zur Bildung des optischen Zirkulators vorbereitet. Die polarisierten Lichttrennelemente und die total reflektierenden Spiegel werden aus dem mehrlagigen Polymerfilm nach dem zuvor genannten Verfahren hergestellt. Anders als der mehrlagige dielektrische Film kann der mehrlagige Polymerfilm leicht mit einer größeren Größe in der Größenordnung von Quadratmetern hergestellt werden. Auch in diesem Beispiel sind die polarisieten Lichttrennelemente und die total reflektierenden Spiegel mit einer Größe von 30 cm Breite und 30 cm Länge ausgebildet. Eine optische Glasplatte ist ebenfalls mit einer Größe von 30 cm Breite, 30 cm Länge und cm Höhe ausgebildet. Wie der mehrlagige Polymerfilm kann auch die Glasplatte leicht in einer großen Größe in der Größenordnung von Quadratmetern hergestellt werden.
Zunächst wird, wie in 10 dargestellt, ein aus einem mehrlagigen Polymerfilm bestehendes polarisierendes Lichttrennelement 5 und ein aus einem mehrlagigen Polymerfilm bestehender total reflektierender Spiegel 7 zwischen den drei Teilen optischer Glasplatten 11, 12 und 13 angeordnet und mittels eines Klebers verbunden. In diesem Beispiel werden die Teile miteinander verbunden, indem ein durch sichtbares Licht härtender Kleber verwendet wird, der einen kleinen Koeffizienten der Kontraktion beim Härten aufweist und den mehrlagigen Polymerfilm nicht nachteilig beeinflußt, d. h. durch Verwenden eines Acrylklebers (Isooctylacrylat/Acrylsäurecopolymer mit einem Lichtdurchlässigkeitsfaktor von ungefähr 98%). Es wird ein integ riert-optisches Teil 28 mit einer rechtwinkligen Form erhalten (30 cm breit und 30 cm lang).
Das derart hergestellte integriert-optische Teil 28 wird sodann der Länge nach entlang den Schnittlinien C1 und C2 in 11 geschnitten, um integriert-optische Teile zur Herstellung der optischen Zirkulatoren zu erhalten. Zum besseren Verständnis zeigt 11 nur zwei Schnittlinien. In der Praxis sind jedoch mehrere um ungefähr 1,1 cm beabstandete Schnittlinien vorgesehen. Bei diesem Beispiel wird das integriert-optische Teil 28 unter Beibehaltung eines Spalts von ungefähr 1,1 cm geschnitten. Dies ist darin begründet, daß der magnetische Granat, der als optisches Teil bei der Herstellung eines optischen Schaltungselements, beispielsweise eines optischen Zirkulators, eines optischen Schalters oder dergleichen, verwendet wird, üblicherweise die Größe von ungefähr 1,1 cm × 1,1 cm hat. Hinsichtlich der Hanshabung in den nachfolgenden Arbeitsschritten ist es daher erwünscht, daß das geschnittene integriert-optische Teil eine Breite von ungefähr 1,1 cm hat. Es wird ein Vorläufer 29 (1,1 cm breit und 30 cm lang) für das integriert optische Teil von 12 erhalten.
Anschließend wird der derart erhaltene Vorläufer 29 für das integriertoptische Teil unter Beibehaltung eines Spalts von 2 mm geschnitten, so daß der Winkel der Schnittfläche ungefähr 45° mit dem polarisierten Lichttrennelement und mit dem total reflektierenden Spiegel 7 bildet wie durch die Schnittlinien C3 in 12 dargestellt (von denen nur einige zur besseren Darstellung abgebildet sind). Es werden insgesamt 90 integriert-optische Teile 30 erhalten, wie in 13 dargestellt.
Die beiden gegenüberliegenden Flächen 31 und 32 des zuvor erhaltenen integriert-optischen Teils 30 werden sodann optisch poliert, d. h. relativ rauhe Flächen entlang den Schnittlinien C3 nach 12 werden optisch poliert (siehe 13). Anschließend wird eine der Luft zugewandte AR-Beschichtung (nicht dargestellter Reflexionsverhinderungsfilm) auf die op tisch polierten Flächen 31 und 32 des integriert-optischen Teils 30 aufgebracht.
Nach dem vorgenannten Schritt wird der derart erhaltene Vorläufer 30 für das integriert-optische Teil derart geschnitten, daß der Winkel der Schnittflächen ungefähr 45° in Bezug zum polarisierten Lichttrennelement 5 und zum total reflektierenden Spiegel 7 bildet, wie durch die Schnittlinien C4 in 14 dargestellt. Es werden integriert-optische Teile 35 nach 15 erhalten.
Die beiden gegenüberliegenden Flächen 36 und 37 des zuvor erhaltenen integriert-optischen Teils 35 werden sodann optisch poliert, d. h. relativ rauhe Flächen entlang den Schnittlinien C4 nach 14 werden optisch poliert (siehe 15). Anschließend wird eine der Luft zugewandte AR-Beschichtung (nicht dargestellter Reflexionsverhinderungsfilm) auf die optisch polierten Flächen 36 und 37 des integriert-optischen Teils 35 aufgebracht. Es sei darauf hingewiesen, daß der Schritt des optischen Polierens der beiden gegenüberliegenden Flächen 31 und 32 des integriert-optischen Teils 35, wie in 13 dargestellt, zu diesem Zeitpunkt gleichzeitig ausgeführt werden kann.
Durch die genannte Abfolge einfacher Herstellungsschritte werden die integriert-optischen Teile, die zur Herstellung der erfindungsgemäßen optischen Zirkulatoren von 2 verwendet werden, gleichzeitig in großen Mengen hergestellt. Aus der vorangehenden detaillierten Beschreibung ergibt sich ferner, daß die erhaltenen integriert-optischen Teile vorteilhafterweise nicht nur für die Herstellung der optischen Zirkulatoren, sondern auch für die Herstellung optischer Schalter, optischer Isolatoren und anderer optischer Schaltungselemente verwendet werden können.
Beispiel 6:
Die 16 bis 19 zeigen die Schritte zur Herstellung des erfindungsgemäßen optischen Zirkulators von 2 unter Verwendung des integriertoptischen Teils nach dem vorhergehenden Beispiel 5.
Wie in 16 dargestellt werden die integriert-optischen Teile 30 und 35 einstöckig verbondet, wobei ein Faraday-Rotor 15 und eine Halbwellenlängenplatte 16 zwischen diesen vorgesehen sind. Zum Integrieren der einzelnen Teile wird der Acrylkleber auf die im Beispiel 6 beschriebene Weise verwendet. Bei dem erhaltenen integrierten Produkt sind das polarisierte Lichttrennelement und der total reflektierende Spiegel in jedem integriertoptischen Teil derart angeordnet, daß die selben Elemente an den diagonalen Positionen angeordnet sind. In Zusammenhang mit dem integrierten Produkt sind die durch den in Zusammenhang mit der 12 beschriebenen Schneidschritt geschnittenen integriert-optischen Teile derart angeordnet, daß die Schnittflächen der optischen Teile auf der selben Ebene angeordnet sind. In dem erhaltenen integriert-optischen Produkt transmittieren oder reflektieren die beiden polarisierten Lichttrennelemente den selben polarisierten Strahl. Ferner muß der als Faraday-Rotor verwendete magnetische Granat mit einer dem Kleber zugewandten AR Beschichtung versehen werden, obwohl dies nicht dargestellt ist.
Das erhaltene integrierte Produkt wird anschließend geschnitten und an beiden Enden entlang den Schnittlinien C5 und C6 in 17 entfernt. Auch in diesem Schneidschritt bilden die Schnittflächen einen Winkel von ungefähr 45° in Bezug auf das polarisierte Lichttrennelement 5 oder 6 und den total reflektierenden Spiegel 7 oder 8, wie bei dem Schneidschritt von Beispiel 5. Ferner werden die Schnittflächen wie im Beispiel 5 optisch poliert und die der Luft zugewandte AR Beschichtung wird auf alle vier Flächen des optisch polierten integrierten Produkts aufgebracht. Es ist ferner zulässig, eine Glasplatte mit der der Luft zugewandten Beschichtung auf einer Fläche als Ersatz für die der Luft zugewandte Beschichtung zu verwenden. Es wird ein Vorläu fer 9 für einen optischen Zirkulator erhalten, der in 18 perspektivisch dargestellt ist.
Der derart erhaltene Vorläufer 9 für den optischen Zirkulator wird entlang mehrerer Schnittlinien C7 wie in 19 gezeigt geschnitten. Der Spalt zwischen einer Schnittlinie C7 und einer benachbarten Schnittlinie C7, d. h. der Spalt zwischen den Schnittlinien, entspricht hier der gewünschten Tiefe des optischen Zirkulators. Durch eine derartige Abfolge von Herstellungsschritten werden die optischen Zirkulatoren mit der Form und der Größe nach 2 erhalten.
Durch die genannte Abfolge einfacher Herstellungsschritte werden die optischen Zirkulatoren gleichzeitig in großen Mengen und mit geringen Kosten hergestellt. Die optischen Zirkulatoren können auch als optische Schalter, optische Isolatoren und andere optische Schaltungselemente verwendet werden können.
Beispiel 7:
20 ist eine Seitenansicht zur Darstellung eines anderen bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen optischen Zirkulators. Der dargestellte optische Zirkulator 50 ist im Grunde gleich dem in Zusammen hang mit der 2 beschriebene optischen Zirkulator 10. In diesem Beispiel bestehen die Lichteingangs-/-ausgangsports aus insgesamt drei Anschlüssen, d. h. einem ersten Lichteingangs-/-ausgangsport 51, einem zweiten Lichteingangs-/-ausgangsport 52 und einem dritten Lichteingangs-/ausgangsport 53, anstelle der insgesamt vier Anschlüsse vom ersten bis vierten Lichteingangs-/-ausgangsport. Das erste Lichteingangs-/ausgangsport 51 ist mit einem total reflektierenden Spiegel 57 versehen, der zwischen Glasplatten 54 aufgenommen ist, und das zweite Lichteingangs-/ausgangsport 52 ist mit einem total reflektierenden Spiegel 58 versehen, der zwischen Glasplatten 55 aufgenommen ist. In der Zeichnung bezeichnen die Symbole L1, L2 und L3 die Pfade des einfallenden und des austretenden Lichts. In sämtlichen Lichteingangs-/-ausgangsports ist die dem Kleber zugewandte AR Beschichtung auf die Lichteingangs-/-ausgangsflächen aufgebracht, obwohl dies nicht dargestellt ist.
Bei dem dargestellten optischen Zirkulator 10 existieren sämtliche Lichteingangs-/-ausgangsport in einer Ebene, wodurch es möglich ist, Raum zu sparen, wenn er praktisch in einem System verwendet wird. Bei diesem Beispiel ist ferner vorgesehen, daß das Magnetfeld entgegen der Richtung angelegt wird, die in Zusammenhang mit 2 beschrieben wurde. Je nach Bedarf kann ferner der optische Zirkulator als optischer Schalter oder optischer Isolator betrieben werden.
Beispiel 8:
21 ist eine Seitenansicht eines modifizierten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen optischen Zirkulators, der unter Bezugnahme auf 20 beschrieben ist. Bei dem dargestellten optischen Zirkulator 50 sind die Lichteingangs-/-ausgangsflächen der drei Lichteingangs-/-ausgangsports, d. h. des ersten Lichteingangs-/-ausgangsports 51, des zweiten Lichteingangs-/ausgangsports 52 und des dritten Lichteingangs-/-ausgangsports 53, mit Glasplatten 56 (für die Ports 51 und 53 gemeinsam) und 59 (für das Port 52) versehen, die auf einer Fläche mit der der Luft zugewandten AR Beschichtung anstatt der dem Kleber zugewandten AR Beschichtung versehen sind.
Die Verwendung von Glasplatten, die auf einer Fläche mit der der Luft zugewandten AR Beschichtung anstatt der dem Kleber zugewandten AR Be-schichtung versehen sind, verhindert eine Verschlechterung der Eigenschaften. Wenn ein Kleber zum Zusammenfügen der Teile zur Herstellung eines optisch-integrierten Teils durch einstöckiges Verbinden von polarisierten Lichttrennelementen aus einem mehrlagigen Polymerfilm, total reflektieren den Spiegeln aus einem mehrlagigen Polymerfilm und einer Glasplatte verwendet wird, muß der Kleber in der Lage sein, hohen Temperaturen zu widerstehen. Ansonsten wird der Kleber schadhaft, wenn die dem Kleber zugewandte AR Beschichtung aufgebracht wird, und der erhaltene optische Zirkulator kann Eigenschaften verlieren. Darüber hinaus kann der die polarisierten Lichttrennelemente und die total reflektierenden Spiegel bildende mehrlagige Polymerfilm durch hohe Temperaturen Eigenschaften verlieren. Im Gegensatz dazu kann die mit der der Luft zugewandten AR Beschichtung versehene Glasplatte an der optischen Elementeinheit im letzten Schritt der Herstellung des optischen Zirkulators angebracht werden und verhindert die durch hohe Temperaturen bewirkte Verschlechterung der Eigenschaften.
Verbesserungen durch die Verwendung der Glasplatte mit der der Luft zugewandten AR Beschichtung anstelle der dem Kleber zugewandten AR Beschichtung können auch in den Beispielen 1 bis 6 erreicht werden.
Nach der vorhergehenden Beschreibung der Erfindung ist ein optisches Schaltungselement mit einem ausgezeichneten Extinktionsverhältnis geschaffen. Daneben kann diese optische Schaltungselement als optischer Zirkulator oder als optischer Schalter verwendet werden, je nach Wahl der darin vorgesehenen Magnetfeldanlegeeinrichtung. Erfindungsgemäß ermöglicht die Verwendung des die polarisierten Lichttrennelemente und die total reflektierenden Spiegel bildenden mehrlagigen Polymerfilms die optischen Schaltungselemente in großen Mengen durch ein leichtes und einfaches Herstellungsverfahren und mit verringerten Kosten.

Claims

Optisches Schaltungselement (10) mit zwei polarisierten Lichttrennelementen (5, 6), zwei total reflektierenden Spiegeln (7, 8), wenigstens einem Teil eines Polarisierungsebenenrotationselements (15), das von der Bewegungsrichtung des Lichts unabhängig ist; wenigstens einem Teil eines Polarisierungsebenenrotationselements (16), das von der Bewegungsrichtung des Lichts abhängig ist, mehreren Lichteingangs-/ausgangsports (1, 2, 3, 4) und einer Magnetfeldanlegeeinrichtung; wobei die polarisierten Lichttrennelemente und die total reflektierenden Spiegel aus den selben oder unterschiedlichen mehrschichtigen Filmen gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Filme aus Polymer bestehen.
Optisches Schaltungselement nach Anspruch 1, bei dem das von der Bewegungsrichtung des Lichts unabhängige Polarisierungsebenenrotationselement ein Faraday-Rotor (15) ist.
Optisches Schaltungselement nach Anspruch 2, bei dem der Faraday-Rotor einen magnetischen Granat mit einer quadratischen Hysteresekurve aufweist.
Optisches Schaltungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das optische Schaltungselement ein optischer Zirkulator (50) ist.
Optisches Schaltungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das optische Schaltungselement ein optischer Schalter ist.
Optisches Schaltungselement nach Anspruch 5, bei dem der optische Schalter ein optischer 1 : 2-Schalter oder ein optischer 2 : 2-Schalter ist und in diesem Fall die Magnetfeldanlegeeinrichtung ein Joch aus halbhartem Magnetmaterial aufweist, das mit einer Stromvorrichtung versehen ist, welche in der Lager ist, die Richtung eines angelegten Stroms zu ändern und die Magnetisierung des Polarisationsebenenrotationselements umzukehren.
Optisches Schaltungselement nach Anspruch 5, bei dem der optische Schalter ein optischer 1 : 2-Schalter oder ein optischer 2 : 2-Schalter ist und in diesem Fall die Magnetfeldanlegeeinrichtung ein Joch (24) aus weichmagnetischem Ferrit aufweist, das mit einer Stromvorrichtung (21) versehen ist, welche in der Lager ist, die Richtung eines angelegten Stroms zu ändern und die Magnetisierung des Polarisationsebenenrotationselements umzukehren.
Optisches Schaltungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem eines der polarisierten Lichttrennelemente und einer der total reflektierenden Spiegel einander durch eine zwischen diesen angeordnete Glasplatte (12) gegenüberliegen und nahezu parallel zueinander einstöckig miteinander verbunden sind.
Optisches Schaltungselement nach Anspruch 8, bei dem die polarisierenden Lichttrennelemente, die total reflektierenden Spiegel und die Glasplatte durch einen Kleber miteinander verbunden sind.
Verfahren zum Herstellen eines optischen Schaltungselements mit, in Kombination, zwei polarisierten Lichttrennelementen, zwei total reflektierenden Spiegeln, wenigstens einem Teil eines Polarisierungsebenen rotationselements, das von der Bewegungsrichtung des Lichts unabhängig ist, wenigstens einem Teil eines Polarisierungsebenenrotationselements, das von der Bewegungsrichtung des Lichts abhängig ist, mehreren Lichteingangs-/-ausgangsports und einer Magnetfeldanlegeeinrichtung; wobei die polarisierten Lichttrennelemente und die total reflektierenden Spiegel aus den selben oder unterschiedlichen mehrschichtigen Filmen gebildet werden, eines der polarisierten Lichttrennelemente und einer der total reflektierenden Spiegel einander durch eine zwischen diesen angeordnete Glasplatte gegenüberliegen und nahezu parallel zueinander einstöckig miteinander verbünden werden, das gebildete integriert-optische Teil derart geschnitten wird, daß die Schnittflächen einen Winkel von nahezu 45° zu den Oberflächen der polarisierten Lichttrennelemente und den Oberflächen der total reflektierenden Spiegel aufweisen; und das integriert-optische Teil nach dem Schneiden mit dem von der Bewegungsrichtung des Lichts unabhängigen Polarisierungsebenenrotationselement und dem von der Bewegungsrichtung des Lichts abhängigen Polarisierungsebenenrotationselement zum Bilden eines integriertoptischen Bauteils kombiniert wird.
Verfahren zum Herstellen eines optischen Schaltungselements nach Anspruch 10, bei dem die integriert-optischen Teile zu zweit, das von der Bewegungsrichtung des Lichts unabhängige Polarisierungsebenenrotationselement und das von der Bewegungsrichtung des Lichts abhängige Polarisierungsebenenrotationselement zur Bildung eines Vorläufers des integriert-optischen Bauteils miteinander kombiniert wer den, und der derart erhaltene Vorläufer derart geschnitten wird, daß die Schnittflächen einen Winkel von nahezu 45° zu den Oberflächen der polarisierten Lichttrennelemente und den Oberflächen der total reflektierenden Spiegel beibehalten, um gleichzeitig eine Anzahl der integriert-optischen Bauteile zu bilden.