DE69830099T2

DE69830099T2 - Verfahren zur Herstellung eines nichtlinearen optischen Materials zweiter Ordnung, nach diesem Verfahren erhaltenes Material und optische Modulations-Vorrichtung unter Verwendung dieses Materials

Info

Publication number: DE69830099T2
Application number: DE69830099T
Authority: DE
Inventors: Hisashi Ootsu-shi Minemoto; Nobuki Katano-shi Itoh; Daisuke Hirakata-shi Ishiko; Satoshi Hirakata-shi Ishizuka
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1998-03-27
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2018-03-28
Also published as: KR100293295B1; JPH10325969A; US6215576B1; EP0881528A2; EP0881528A3; JP4097763B2; DE69830099D1; EP0881528B1; KR19980080785A

Description

Die Erfindung betrifft ein in zweiter Ordnung nicht lineares optisches Material, das einen in zweiter Ordnung nicht linearen optischen Effekt aufweist und eine geringe Doppelbrechung entlang der Senderichtung eines Strahles sowie ein Verfahren zum Herstellen desselben. Die Erfindung betrifft auch optische Modulationseinrichtungen, die das nicht lineare optische Material als ein elektrooptisches Element umfassen und die nützlich für eine Messung der Änderung in einem elektrischen Feld (Spannung) oder als ein optischer Schalter zur Telekommunikation und als ein Phasen- oder anderer Modulator, Temperatur und dgl. sind.
Bekannte in zweiter Ordnung nicht lineare optische Materialien, die als ein optisches Modulationselement verwendet werden, umfassen z. B. optische Kristalle aus LiNbO₃ (in der Folge einfach als LN bezeichnet), Bi₁₂SiO₂₀ (in der Folge als BSO abgekürzt), Bi₁₂GeO₂₀ (in der Folge als BGO bezeichnet), Bi₄Ge₃O₁₂ und dgl. Gemäß „Optical Fiber Sensors" (Lichtleitfasersensoren) (veröffentlicht von Ohm Co., Ltd. und herausgegeben von Takayosi Ohkoshi, 1986, Seiten 149 bis 153) wurden optische Modulationseinrichtungen, die diese nicht linearen optischen Materialien verwenden, für optische Kommunikationssysteme und auch als ein Lichtleitfasersensor zum Messen hoher Spannung entwickelt.
In jüngster Vergangenheit wurden, um die Anzahl der in Lichtleitfasersensoren verwendeten optischen Elemente zu reduzieren, Studien an Lichtleitfasersensoren von dem Typ, in dem Linsen und ein Spiegel von dem Sensor weggelassen sind, und statt dessen ein magnetooptisches Element oder ein elektrooptisches Element in dem Lichtpfad einer Lichtleiterfaser eingebaut ist, durchgeführt. Dieser Sensortyp ist z. B. in den offen geleg ten japanischen Patentanmeldungen Nr. 5-297 086, 6-74 979 und 8-219 825 beschrieben. Erst kürzlich wurde herausgefunden, dass ein in zweiter Ordnung nicht linearer optischer Effekt erzeugt wird, wenn eine Lichtleitfaser gepolt wird. Optische Modulationseinrichtungen, die die gepolte Lichtleitfaser verwenden, wurden nun hergestellt, wie z. B. von A. C. Liu et al in Opt. Lett. Bd. 19, Seiten 466-468 (1994), von T. Fujiwara et al in IE-EE Photonics Lett. Bd. 7, Seiten 1177 bis 1179 (1995) und in der japanischen offen gelegten Patentanmeldung Nr. 9-230 293 beschrieben.
Bei optischen Modulationseinrichtungen mit einem Lichtleitfasersensor, in dem z. B. LN mit einer großen spontanen Doppelbrechung verwendet wird, ist es jedoch erforderlich, dass ein Eingangsstrahl derart gesteuert wird, dass er einen Winkel axialer Abweichung bei etwa 0,1 bis 0,2 oder darunter bildet. Dies ist deshalb der Fall, da, wenn der Einfallswinkel des Strahls axial abweicht, die folgenden Probleme entstehen:

(1) Die spontane Doppelbrechung, die durch Ablenken eines einfallenden Strahles von der Hauptachse eines Kristalls bewirkt wird, wird größer als eine Doppelbrechung, die durch den elektrooptischen Effekt bewirkt wird, mit dem Ergebnis, dass der Grad der Modulation stark von einem vorbestimmten Wert abweicht.
(2) Wegen der Temperaturabhängigkeit der spontanen Doppelbrechung und der nicht linearen optischen Konstante (elektrooptische Konstante) ist der Grad der Modulation stark von der Temperaturkennlinie abhängig.

Um diese Probleme zu lösen, kann es geschehen, dass Kristalle verwendet werden, die im Wesentlichen frei von jeglicher spontanen Doppelbrechung sind. Bekannte nicht lineare optische Materialien oder Kristalle, die keinerlei spontane Doppelbrechung zeigen, umfassen: BGO, BSO, Bi₄Ge₃O₁₂ und dgl. Jedoch weisen sowohl BGO als auch BSO ein optisches Drehvermögen auf (d. h. der Effekt, dass die Polarisationsebene im Verhältnis der Länge des Kristalls gedreht wird), so dass die Kristalllänge nicht groß gemacht werden kann, mit dem begleitenden Problem, dass der Grad der Modulation eines Strahls nicht optisch eingestellt werden kann und der Grad der Modulation nicht ausreichend erhöht werden kann, wie in der oben erwähnten Publikation „Optical Fiber Sensors", herausgegeben von T. Ohkoshi, beschrieben. Andererseits beinhaltet Bi₄Ge₃O₁₂ unerwünschterweise eine DC-Drift bei hohen Temperaturen und zeigt somit das Problem, dass dieses Material, wenn es als ein optischer Modulator verwendet wird, keine stabile Temperaturkennlinie sicherstellt. Dies wird im Speziellen z. B. von O. Kanada (Japanese Journal of Appl. Phys. Band 32, 1993, Seiten 4288–4291) dargelegt.
In einem Lichtleitfasersensor des Typs, in dem ein gewöhnliches elektrooptisches Element in Position in einer Lichtleitfaser eingesetzt ist, wird keine Linse verwendet. Wenn LN als ein elektrooptisches Element verwendet wird, das einen kleinen Toleranzbereich in Bezug auf den Winkel axialer Abweichung aufweist, tritt das Problem auf, dass das Leistungsvermögen der resultierenden Einrichtung unerwünschterweise stark von der Temperatur abhängig ist. Alternativ, wenn Flüssigkristalle verwendet werden, gibt es insofern Probleme, als die Ansprechgeschwindigkeit sehr klein wird, eine abrupte Änderung der Spannung nicht genau gemessen werden kann und der Flüssigkristall fest werden kann, wenn er bei niedrigen Temperaturen verwendet wird.
Wenn ein Teil einer Lichtleitfaser gepolt ist und als ein elektrooptisches Element verwendet wird, tritt ein Problem in dem Fall eines Sensors auf, in dem ein LN-Kristall als ein elektrooptisches Element verwendet wird und ein einfallender Strahl von einer optischen Achse (Z-Achse) abgelenkt wird. Insbesondere, wenn eine Lichtleitfaser in einem Teil davon gepolt ist, entwickelt sich nicht nur der nicht lineare optische Effekt (elektrooptischer Effekt), sondern auch die Anisotropie des Brechungsindex (spontane Doppelbrechung). Wenn eine solche gepolte Faser in einem Lichtleitfasersensor verwendet wird, ist es schwierig, einen Lichtleitfasersensor mit beabsichtigten Kennlinieneigenschaften zu erhalten. Dieses Problem tritt in bekannten optischen Modulatoren nicht auf, in denen eine Änderung in dem Brechungsindex auf Basis des elektrooptischen Effekts von einer dielektrischen Hauptachse verwendet wird, und es wurde in der Tat noch nicht beobachtet.
In einem optischen Modulator, der z. B. in der offen gelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 9-230 293 vom 05.09.1997 vorgeschlagen wird, wird nur der elektrooptische Effekt berücksichtigt und es wird keinerlei optische Einrichtung erwähnt, die eine spontane Doppelbrechung nutzt. Demgemäß weist der resultierende Modulator eine geringe Linearität auf. In diesem Fall sind zwei Öffnungen in dem Hüllenabschnitt einer Lichtleitfaser ausgebildet, um Elektroden einzusetzen. Als ein Ergebnis wird eine spontane Doppelbrechung erzeugt, die der Anisotropie des sektionalen Aufbaus der Lichtleitfaser zugeschrieben wird, und die viel größer ist, als die spontane Doppelbrechung, die gemäß einer Polungsbehandlung erzeugt wird. Diese Lichtleitfaser besitzt solch eine Funktion als eine so genannte „polarisationserhaltende Faser" und der Polarisationszustand eines Strahles, der von anderen Abschnitten als von den dielektrischen Hauptachsen (d. h. einer Linie, die zwei Paare von Öffnungen verbindet, und eine Richtung senkrecht zu der Linie) eingebracht wird, wird sehr instabil. Wenn solch ein Lichtleiter wechselnden Temperaturbedingungen unterliegt, oder mit einem äußeren Druck darauf angewendet wird, ändert sich der Polarisationszustand des Strahls beträchtlich. Wenn diese Lichtleitfaser als ein elektrooptisches Element verwendet wird und ein Strahl, dessen Polarisationsrichtung sich von den dielektrischen Hauptachsen unterscheidet, in die Faser eingebracht wird, ändert sich der Grad der Modulation stark durch Verändern einer Temperatur um z. B. nur einige Grad Celsius. Somit weist das elektrooptische Element eine sehr schlechte Temperaturkennlinie und eine große Verzerrungsrate auf.
Es ist demgemäß ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines in zweiter Ordnung nicht linearen optischen Materials auf einfache Weise bereitzustellen, das eine reduzierte, geringe oder keine Doppelbrechung entlang einer Ausbreitungsrichtung eines Strahls zeigt.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein in zweiter Ordnung nicht lineares optisches Material bereitzustellen, das nützlich zum Herstellen eines optischen Modulators oder eines Lichtleitfaser-Spannungs (elektrisches Feld)-Sensors ist, der einen großen erlaubten Winkelbereich in Bezug auf die Ausbreitungsrichtung eines Strahls aufweist.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein in zweiter Ordnung nicht lineares optisches Material bereitzustellen, das nützlich zum Herstellen eines optischen Modulators oder eines optischen Phasenmodulators, der eine geringe oder keine Abhängigkeit eines Eingangsstrahls auf eine Polarisation aufweist.
Es ist ein noch weiteres Ziel der Erfindung, optische Modulatoreinrichtungen der oben stehend erwähnten Typen bereitzustellen.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine optische Modulatoreinrichtung bereitzustellen, die nicht das Problem einer DC-Drift aufweist, was eines der Probleme in Verbindung mit Einrichtungen war, die bekannte optisch isotrope Kristalle wie z. B. Bi₄Ge₃O₁₂-Kristall verwenden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt ein in zweiter Ordnung nicht lineares optisches Material, mit einem Glaskörper, der von einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung gepolt ist, die sich voneinander unterscheiden, so dass ein Strahl, der sich durch den Glaskörper in einer dritten Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung bzw. der zweiten Richtung ausbreitet, eine reduzierte Doppelbrechung verglichen mit der Doppelbrechung, die ein Strahl zeigt, der sich in der dritten Richtung durch einen nur in einer ersten Richtung gepolten Körper ausbreitet, und wobei der Glaskörper SiO₂ umfasst.
Vorzugsweise ist der Glaskörper derart gepolt, dass sich die erste Richtung und die zweite Richtung im Wesentlichen rechtwinklig zueinander in einem Bereich von 90° ± 10° schneiden. Es ist auch bevorzugt, dass die dritte Richtung die erste Richtung bzw. die zweite Richtung in einem Bereich von 90° ± 10° im Wesentlichen rechtwinklig schneidet.
Die Doppelbrechung wurde vorzugsweise auf einen Wert von 0,001 reduziert.
Gemäß einer weiteren Ausführform der Erfindung wird auch ein Verfahren zum Herstellen eines in zweiter Ordnung nicht linearen optischen Materials bereitgestellt, das die Schritte umfasst:
Bereitstellen eines Glaskörpers, der aus einer Glaszusammensetzung hergestellt ist, die SiO₂ umfasst; und
Unterziehen des Glaskörpers einem Polen durch Anlegen eines elektrischen Feldes, das ausreichend ist, um zu bewirken, dass der Glaskörper von einer ersten Richtung und dann von einer zweiten Richtung gepolt wird, so dass ein Strahl, der sich durch den Glaskörper in einer dritten Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung bzw. der zweiten Richtung ausbreitet, eine Doppelbrechung aufweist, die verglichen mit der Doppelbrechung, die ein Strahl aufweist, der sich in der dritten Richtung durch einen nur in einer ersten Richtung gepolten Körper ausbreitet, reduziert ist, und wobei der Glaskörper SiO₂ umfasst.
Es wird bevorzugt, das das Polen entlang der ersten oder zweiten Richtung so lange wiederholt wird, bis ein gesendeter Strahl aus einem linear polarisierten Strahl besteht, wenn ein linear polarisierter Strahl entlang der dritten Richtung gesendet wird und eine Polarisationsebene des gesendeten Strahls in einem Winkel von 45 Grad in Bezug auf die erste oder zweite Richtung eingestellt wird.
Gemäß der Erfindung wird auch ein in zweiter Ordnung nicht lineares optisches Material bereitgestellt, das durch das oben stehende Verfahren erhalten wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine optische Modulatoreinrichtung bereitgestellt, die den oben stehend definierten Glaskörper und ein Paar Elektroden umfasst, die an gegenüberliegenden Seiten des Körpers voneinander beabstandet gehalten angebracht sind, wobei der Modulator als ein optischer Phasenmodulator dient.
Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine optische Modulatoreinrichtung bereitgestellt, die eine optische Modulationseinheit mit einem Polarisator, einem elektrooptischen Element und einem Analysator, die nacheinander in dieser Reihenfolge angeordnet sind, so dass die optischen Achsen des Polarisators, des magnetooptischen Elementes und des Analysators ausgerichtet sind, umfasst, wobei das elektrooptische Element aus dem zuvor definierten Glaskörper besteht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine optische Modulatoreinrichtung bereitgestellt, die ein Spiegelsystem umfasst, das mindestens einen ersten Halbspiegel, der einen Strahl in Hälften teilen kann, und einen zweiten Halbspiegel aufweist, der die Hälften nach einer Modulation einer der Hälften kombinieren kann, wobei ein elektrooptisches Element in dem Spiegelsystem eingebaut ist, um eine der Hälften zu modulieren, wobei das elektrooptische Element aus dem vorher definierten Glaskörper besteht, wodurch die optische Modulatoreinrichtung als Interferometer dient, wenn ein Strahl nach dem Polen über den ersten Halbspiegel geführt wird, in dem der Strahl mittels des ersten Halbspiegels in Hälften geteilt wird, und wobei eine der Hälften zu dem elektrooptischen Element geführt wird, in dem Element elektrooptisch moduliert wird, mit der anderen Hälfte kombiniert und zu einem Licht empfangenden Element geführt wird.
Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine optische Modulatoreinrichtung bereitgestellt, die eine Lichtleitfaser und ein Substrat mit einer Nut zum Befestigen der Lichtleitfaser und eine Modulationseinheit umfasst, die einen Polarisator, ein elektrooptisches Element und einen Analysator umfasst, die nacheinander in dieser Reihenfolge angeordnet und in mindestens einer Nut, die senkrecht zu der erstgenannten Nut hergestellt ist, in einem Lichtpfad der Lichtleiterfaser eingesetzt sind, wobei das elektrooptische Element aus dem vorher definierten Glaskörper hergestellt ist.
Der Polarisator, das elektrooptische Element und der Analysator mit oder ohne eine λ/4-Platte können integral kombiniert sein oder können in Intervallen dazwischen getrennt vorgesehen sein, vorausgesetzt, dass die optischen Achsen dieser Elemente richtig eingestellt sind. In dem vorhergehenden Fall ist nur eine Nut ausreichend, um die Elemente hierin ein zusetzen. In dem letzteren Fall sind in der Lichtleitfaser drei Nuten ausgebildet, um den Polarisator, das elektrooptische Element bzw. den Analysator aufzunehmen.
Vorzugsweise ist die Lichtleitfaser in einer gewünschten Form geformt. Noch bevorzugter ist die Lichtleitfaser in der Form eines U mit einem flachen Boden geformt, wo die Modulationseinheit in Position eingesetzt wird und das Nutmuster in U-Form ausgebildet ist.
Die vorliegende Erfindung wird unten stehend unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung und der beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1a eine schematische Darstellung ist, die ein in zweiter Ordnung nicht lineares optisches Material gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, und 1b eine illustrative Darstellung ist, die die Änderung in dem Brechungsindex nach der Polungsbehandlung zeigt;
2a–2e jeweils schematische Darstellungen sind, die ein Verfahren zum Herstellen eines in zweiter Ordnung nicht linearen optischen Körpers gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung veranschaulichen;
3 eine schematische Darstellung ist, die einen optischen Modulator gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt;
4 eine schematische Darstellung ist, die einen optischen Modulator zeigt, der als ein Interferometer gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;
5 eine schematische Darstellung ist, die eine Anordnung eines optischen Modulators gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
6a bis 6d jeweils ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Modulators gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung veranschaulichen.
Nun wird Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen und insbesondere auf die 1a und 1b genommen.
Bisher bekannte in zweiter Ordnung nicht lineare optische Materialien sind solche, die durch Polen von Glas in nur einer Richtung erhalten werden. Das Glas, das auf diese Weise in einem größeren Ausmaß gepolt wird, um eine größere in zweiter Ordnung nicht lineare optische Kennlinie oder elektrooptische Konstante zu erhalten, zeigt eine größere spontane Doppelbrechung. Dies ist insbesondere unter Bezugnahme auf die 1a und 1b veranschaulicht. In 1a ist ein elektrooptisches Element B in der Form eines würfelförmigen Blocks eines nicht linearen optischen Materials gezeigt, in dem die x-, y- und z-Achse wie dargestellt angezeigt sind. Obwohl die x- und die y-Achse derart gezeigt sind, dass sie sich rechtwinklig zueinander schneiden, ist das rechtwinklige Schneiden nicht immer erforderlich. In diesem Zusammenhang, wenn die x- und die y-Achse sich in Winkeln in einem Bereich von 90° ± 10° schneiden, ist es jedoch unwahrscheinlich, dass die Polungsbehandlung entlang der y-Achse von den Ergebnissen einer anfänglichen Polungsbehandlung ent lang der x-Achse beeinflusst wird, was eine einfache Steuerung einer Polungsbehandlung entlang der y-Achse sicherstellt. Die z-Achse wird zu der x- bzw. der y-Achse im Wesentlichen rechtwinklig geschnitten.
Für die Polungsbehandlung wird der würfelförmige Block aufgeheizt, z. B. auf eine Temperatur von 150 bis 300° C gefolgt vom Anlegen eines elektrischen Feldes in einem Bereich von 1 × 10⁴ bis 1 × 10⁶ V/cm. Wenn die Polungsbehandlung entlang der x-Achse durchgeführt wird, wird die Elektronenpolarisation entlang der y-Achse groß. Als ein Ergebnis nimmt ein Brechungsindex nx relativ zu einem in der Richtung der x-Achse polarisierten Strahl (d. h. einem optischen Strahl, dessen elektrisches Feld entlang der x-Achse schwingt) zu. Andererseits sind die Brechungsindizes ny und nz relativ zu optischen Strahlen, die senkrecht zu dem oben stehend erwähnten Strahl polarisiert sind, jeweils niedriger, wie insbesondere in 1B gezeigt. Demgemäß zeigt ein Strahl, der sich entlang der z-Achse ausbreitet, zwangsläufig eine spontane Doppelbrechung, wenn die Polungsbehandlung nur von einer Richtung bewirkt wird. Wie bei einem Fall nach dem Stand der Technik, wo LN verwendet wird, wird die resultierende Modulationseinrichtung stark von einer Umgebungstemperatur beeinflusst, und zeigt einen Modulationsgrad, der sich von einem beabsichtigten unterscheidet, wenn das in einer Richtung polarisierte optische Material verwendet wird.
Wenn der würfelförmige Körper, der entlang der x-Achse gepolt ist, weiter einer Polungsbehandlung durch Anlegen eines elektrischen Feldes entlang der x-Achse auf den würfelförmigen Körper unterzogen wird, weist der resultierende Körper relativ zu einem Strahl, der in der Richtung der y-Achse polarisiert ist, einen größeren Brechungsindex ny auf. Dies ist insbesondere in 1b gezeigt. Die richtige Wahl der Polungszeit und des Polungspotentials erlaubt es, nx = ny zu machen. Somit zeigt der so gepol te Körper eine Doppelbrechung in Bezug auf den Strahl, der sich entlang der Richtung der z-Achse ausbreitet (d. h. einen Strahl, der entlang der x-Achse polarisiert ist, einen Strahl, der entlang der y-Achse polarisiert ist, oder einen Strahl, der eine Polarisationsrichtung zwischen der x- und der y-Achse aufweist), die sehr klein oder beinahe Null ist. Des Weiteren erzeugt die Polungsbehandlung entlang der Richtungen der x- und der y-Achse einen kleinen Brechungsindex entlang der z-Achse.
Im Allgemeinen beträgt eine Änderung eines Brechungsindex etwa 0,001 oder weniger, wenn ein optisch isotropes Glas gepolt wird. Andererseits beträgt ein Doppelbrechungsgrad von LN (d. h. die Differenz zwischen dem maximalen Brechungsindex und dem minimalen Brechungsindex) etwa 0,09, was um etwa 2 Größenordnungen größer ist als eine Doppelbrechung des nicht linearen optischen Materials der Erfindung. Dies führt zu einer Winkelgenauigkeit eines Strahls, der in das nicht lineare optische Material eingebracht wird, die um etwa zwei Größenordnungen größer ist als eine durch LN erreichte Genauigkeit. Somit wird es möglich, den Winkel axialer Abweichung in einem Bereich von ± 10 Grad zu halten. Dies erlaubt eine sehr einfach Herstellung eines optischen Modulators.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein in zweiter Ordnung nicht lineares optisches Material bereitgestellt, das einen Glaskörper umfasst, der von einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung gepolt ist, die sich voneinander unterscheiden, so dass der Glaskörper eine geringe Doppelbrechung gegenüber einem Strahl aufweist, der sich in einer dritten Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung bzw. der zweiten Richtung ausbreitet, wobei das Glasband SiO₂ umfasst.
Wie oben stehend beschrieben sollte der Glaskörper SiO₂ umfassen und kann von unterschiedlichen x- und y-Achsen gepolt werden. Vorzugsweise umfasst die Glaszusammensetzung von 80 bis 95 Gew.-% SiO₂ und entsprechend von 5 bis 20 Gew.-% GeO₂.
Die Glaszusammensetzung kann ferner additive Bestandteile wie z. B. Oxide und/oder Fluoride von Te, Bi, Pb, Sn und dgl. umfassen. Diese Bestandteile können einzeln oder in Kombination verwendet werden und wenn sie vorhanden sind, beträgt die Gesamtmenge der additiven Bestandteile bis zu 40 Gew.-% auf Basis der Zusammensetzung. Wenn der/die additive/n Bestandteil oder Bestandteile in Mengen von mehr als 40 Gew.-% zugesetzt werden, kann das resultierende Glas eine zu niedrige Erweichungstemperatur aufweisen oder schwächer in der mechanischen Festigkeit sein, oder kann eine unerwünscht große Änderung in dem Betrag von gesendetem Licht mit sich bringen, wenn sich Umgebungstemperaturen ändern.
Wenn eine solche bevorzugte Glaszusammensetzung wie oben stehend erwähnt gepolt wird, weist der Glaskörper eine bessere optische Nicht-Linearität auf.
Üblicherweise weist der Körper eine würfelförmige oder rechteckige Parallelepiped-Form oder eine zylindrische Form auf.
Die erste und die zweite Richtung sollten sich vorzugsweise im Wesentlichen rechtwinklig zueinander in einem Bereich von 90 Grad ± 10 Grad schneiden. In gleicher Weise sollte die dritte Richtung die erste Richtung bzw. die zweite Richtung in einem Bereich von 90 Grad ± 10 Grad im Wesentlichen rechtwinklig schneiden.
Die Herstellung des nicht linearen optischen Materials gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist unter Bezugnahme auf die 2a bis 2e beschrieben.
Zu Beginn wird ein Glasband mit einer solchen Zusammensetzung wie oben stehend definiert bereitgestellt. Das Glasband wird zumindest an der Ober- und der Unterseite davon optisch poliert.
Auf dem Glasband wird auf die polierte Seite jeweils eine Aluminiumelektrode aufgedampft, wonach das Glasband in einem Elektroofen angeordnet ist, dessen Atmosphäre mit trockenem Stickstoff ergänzt ist, und bei einer Temperatur, z. B. 250 °C gehalten wird, bis das Band die Temperatur erreicht. Die Temperatur kann in einem Bereich von 100 bis 400 °C liegen. Der trockene Stickstoff kann durch ein Inertgas wie z. B. Ar ersetzt werden.
In diesem Zustand wird das Band in einer ersten Richtung gepolt, z. B. der in 2a gezeigten x-Achse, indem eine geeignete Spannung im Bereich von 1 kV bis 10 kV, z. B. 5 kV, für etwa 10 bis 300 Minuten, z. B. für 100 Minuten, auf das Band angelegt wird. Diese Polungsbehandlung ist in 2a gezeigt.
Danach werden die auf dem Glasband abgeschiedenen Elektroden vollständig entfernt, z. B. durch chemisches Ätzen, und es wird mit Hilfe einer Rotary-Blade-Säge in Stücke mit einer Breite von z. B. 0,6 mm geschnitten, wie in 2b gezeigt.
Nach dem Schneiden werden die Stücke einer weiteren Polungsbehandlung in einer zweiten Richtung der y-Achse, in 2c gezeigt, unterzogen. Zu diesem Zweck wird/werden die Schnittfläche oder -flächen eines je den Stückes um die z-Achse herum gedreht, die im Wesentlichen senkrecht zu den x- und y-Achsen innerhalb eines Bereiches von 90 Grad ± 10 Grad steht, so dass die y-Achse eines jeden Stückes sich im Wesentlichen nach oben dreht, wie in 2c gezeigt. Die Stücke werden in diesem Zustand mittels eines Haftmittels wie z. B. ein Haftmittel auf Keramikbasis oder ein Epoxidharz-Haftmittel aneinander gebondet. Das so gebondete Band wird an Ober- und Unterseiten davon um etwa 0,1 mm insgesamt optisch poliert, wodurch eine Banddicke bei 0,5 mm gebildet wird.
Danach wird eine Aluminiumelektrode auf den gegenüberliegenden Seiten des gebondeten Bandes aufgedampft und mit einem Bleidraht angebracht, gefolgt von einem Anordnen des Bandes in dem Elektroofen in einer Atmosphäre von trockenem Stickstoff und einem Anlegen einer Spannung von 5 kV für 30 Minuten, wie in 2d gezeigt. Das so gepolte Band wird auf Raumtemperatur abgekühlt.
Ein linear polarisierter Strahl wird entlang der Richtung (d. h. der z-Achse) senkrecht zu den ersten und zweiten Polungsrichtungen (d. h. der x-Achse und der y-Achse) gesendet, um eine Elliptizität des Strahls zu messen. Für die Messung wird die Polarisationsebene eines Eingangsstrahls in einem Winkel von 45 Grad relativ zu der x-Achse eingestellt. Wenn der gesendete Strahl aus einem elliptisch polarisierten Strahl besteht, wird die oben erklärte Polungsbehandlung wiederholt, bis der elliptisch polarisierte Strahl zu einem im Wesentlichen linear polarisierten Strahl umgewandelt ist.
Obwohl es von dem Grad der Polungsbehandlung abhängig ist, ist das Band im Wesentlichen frei von jeglicher Doppelbrechung, wenn der Winkel zwischen der x-Achse und der y-Achse in dem Bereich von 90 Grad ± 10 Grad liegt und der Winkel zwischen der z-Achse und sowohl der x- als auch der y-Achse in dem Bereich von 90 Grad ± 10 Grad liegt.
Wenn das gepolte Band als ein elektrooptisches Element verwendet wird, wird es durch ein geeignetes Mittel wie z. B. eine Rotary-Blade-Säge in Stücke mit einer gewünschten Größe geschnitten. Das Stück wird entlang der z-Achse (d. h. einer Richtung entlang der ein Strahl gesendet wird) an gegenüberliegenden Seiten davon optisch poliert, um ein elektrooptisches Element zu erhalten. Die Größe des Stückes ist abhängig von dem endgültigen Verwendungszweck.
In dem Vorstehenden wird die Polungsbehandlung durch Aufheizen eines Glasbandes und Anlegen einer hohen Spannung wie vorher definiert für eine gegebene Zeit durchgeführt. Die Polung kann in ähnlicher Weise voranschreiten, wenn ein hohes elektrisches Feld von 1 × 10⁴ bis 1 × 10⁶ V/cm an das Glasband angelegt wird, während es UV-Licht ausgesetzt wird. Alternativ können andere Verfahren verwendet werden, einschließlich eines Koronapolungsverfahrens oder eines Verfahrens, in dem eine hohe Spannung wie vorher definiert in einem Vakuum angelegt wird.
Die Anwendungen des oben stehend erhaltenen elektrooptischen Elementes auf optische Modulatoren werden beschrieben.
3 zeigt ein optisches Modulatorsystem M, das eine Strahlquelle 31 wie z. B. eine Leuchtdiode, eine Kollimatorlinse 32, eine optische Modulationseinheit U mit einem Polarisator 33, der z. B. aus einem polarisierenden Strahlteiler, einer aus Quarz hergestellten λ/4-Platte 34, einem elektrooptischen Element 35 und einem Analysator 36 besteht, eine Fokussierlinse 37 und ein Licht empfangendes Element 38, die wie in 3 gezeigt, in dieser Reihenfolge angeordnet sind, umfasst. Die optischen Achsen dieser Elemente, umfassend den Polarisator 33, die λ/4-Platte 34, den elektrooptischen Modulator 35 und den Analysator 36 sind ausgerichtet. Das elektrooptische Element ist aus einem Block des Glasmaterials hergestellt, das von zwei unterschiedlichen Richtungen gepolt ist, wie oben stehend beschrieben. Es wird einzusehen sein, dass diese in 3 gezeigte Anordnung im Stand der Technik bekannt ist, mit Ausnahme dessen, dass das Element aus dem von zwei Richtungen gepolten Block hergestellt ist.
In Betrieb wird der Strahl von der Quelle 31 durch die Kollimatorlinse 32 gesendet, um parallele Strahlen zu erhalten, bevor sie durch die Einheit U geführt werden. Die durch den Analysator 36 gesendeten Strahlen werden an der Fokussierlinse 37 fokussiert und in dem Licht empfangenden Element 38 zu elektrischen Signalen umgewandelt. Somit kann der Strahl zu elektrischen Signalen umgewandelt werden. Wenn ein Wechselstrom von 1000 V an Elektroden (nicht gezeigt) des elektrooptischen Elementes 35 angelegt werden, werden Wechselstromwellensignale mit einem Modulationsgrad von 1 % erhalten. Auf diese Art und Weise kann ein elektrooptischer Modulator erhalten werden.
Überdies wurde experimentell festgestellt, dass eine Änderung in dem Modulationsgrad (relativ zu einem mit 100 angenommenen Modulationsgrad, wenn der Strahl in senkrechter Richtung einfällt), innerhalb von ± 3 % oder darunter liegt, wenn an dem nicht linearen optischen Block oder Stück, der/das in dem optischen Modulator M eingebaut ist, ein Strahl angelegt wird, während ein Einfallswinkel von ± 1 Grad von einem Einfallswinkel senkrecht zu der Fläche des elektrooptischen Elementes, durch welches der Strahl gesendet wird, geändert wird. In gleicher Weise zeigte sich eine Änderung von innerhalb ± 10 %, wenn der Einfallswinkel innerhalb von ± 10 Grad geändert wird.
Das optische Modulatorsystem M mit dem elektrooptischen Element der Erfindung wird in einer trockenen Atmosphäre angeordnet, während eine Temperatur in einem Bereich von –20 °C bis +80 °C geändert wird, um eine Änderung in dem Modulationsgrad in Abhängigkeit von der Änderung der Temperatur zu messen. Im Ergebnis stellte sich heraus, dass die Änderung in dem Modulationsgrad relativ zu einem mit 100 angenommenen Modulationsgrad bei Raumtemperatur deutlich innerhalb von ± 2 % liegt. Überdies wird keinerlei DC-Drift in der Strahlmenge beobachtet, wenn das Modulatorsystem M bei hohen Temperaturen von 70 Grad oder darüber angeordnet wird, im Gegensatz zu einem optischen Modulator mit einer Kristallplatte aus Bi₄Ge₃O₁₂, wodurch stabile Modulationssignale bereitgestellt werden.
In der Ausführungsform von 3 wird die λ/4-Platte 34 als ein optisches Modulationselement verwendet. Dies deshalb, da ein einfallender linear polarisierter Strahl zu einem zirkular polarisierten Strahl umgewandelt und somit optisch vorgespannt wird, sodass analoge (starke) Modulationssignale in guter Linearität entnommen werden. Diese Platte kann weggelassen werden, wenn ein Strahl einer Ein-Aus-Modulation wie in dem Fall einer digitalen Modulation unterzogen wird.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist unter Bezugnahme auf 4 veranschaulicht.
Das gemäß dem hierin zuvor veranschaulichten Verfahren der 2a bis 2e erhaltene elektrooptische Element wird als ein optisches Modulationselement oder ein Strahlphasenmodulationselement verwendet, um ein Mach-Zehnder-Interferometer zu bereitzustellen.
In 4 ist ein Interferometer I mit einem Analysator 46 und einem Spiegelsystem S gezeigt. Das Spiegelsystem S weist einen ersten Halbspiegel 41a, einen ersten Totalreflexionsspiegel 43a, einen zweiten Totalreflexionsspiegel 43b und einen zweiten Halbspiegel 41b auf, wie in 4 gezeigt. Ein elektrooptisches Element 45 ist zwischen dem ersten Halbspiegel und dem ersten Totalreflexionsspiegel 43a angeordnet. In diesem Fall dient das Element 45 als ein optisches Modulatorelement. Ein Licht empfangendes Element 48 ist vorgesehen, um einen Strahl von dem zweiten Halbspiegel 41b zu empfangen.
In Betrieb wird ein He-Ne-Laserstrahl, der eine gute Kohärenz aufweist, als ein einfallender Strahl verwendet. In der Fig. wird polarisiertes Licht des einfallenden Strahls derart eingestellt, dass es entlang einer Richtung der x-Achse gesendet wird. Das verwendete elektrooptische Element 45 ist eines, in dem Elektroden an gegenüberliegenden Seiten des Elementes entlang der y-Achse ausgebildet sind.
Der Laserstrahl wird in dem Polarisator 46 polarisiert und zu dem ersten Halbspiegel 41a geführt, in dem er in zwei Hälften geteilt wird. Wenn an das Element 45 eine Spannung von 1500 V entlang der x-Achse angelegt wird, wird die Phase des einfallenden Lichtes geteilt, während eine Hälfe moduliert wird. Andererseits wird die andere Hälfte über den Halbspiegel 41b und den zweiten Totalreflexionsspiegel 43b zu dem zweiten Halbspiegel 41b geführt, ohne eine Modulation der Phase. Das phasenmodulierte Licht und das nicht modulierte Licht werden in dem zweiten Halbspiegel 41b miteinander kombiniert, um Modulationssignale in dem Licht empfangenden Element 48 zu erhalten.
Dann werden an dem elektrooptischen Element 45 an gegenüberliegenden Seiten der x- und y-Achse jeweils Elektroden angebracht. Eine Spannung von 1500 V wird gleichzeitig aus den Richtungen der x- und der y-Achse an die Elektroden angelegt. Zu diesem Zeitpunkt, wenn die Polungsrichtung des einfallenden Strahls mit Hilfe des Polarisators 46 gedreht wird, kann keine nennenswerte Differenz in dem Modulationsgrad beobachtet werden. Überdies können in dem Licht empfangenden Element 48 Modulationssignale beobachtet werden, wenn der Polarisator 46 entfernt wird. Somit kann das elektrooptische Element der Erfindung als ein optisches Modulationselement verwendet werden, das im Wesentlichen frei von jeglicher Abhängigkeit von der Polarisation eines einfallenden Strahles ist. Dieses optische Modulationselement benötigt keinen Polarisator.
Zum Vergleich wurde dies durch den folgenden Versuch experimentell bestätigt. Ein bekanntes nicht lineares optisches Glasmaterial, das nur in einer Richtung (oder in der Richtung der x-Achse) gepolt ist, wird bereitgestellt und Elektroden sind entlang der x- und der y-Achse an gegenüberliegenden Seiten eines Blocks des gepolten Materials auf die selbe Art und Weise wie oben beschrieben ausgebildet. Dieses Element ist als das elektrooptische Element 45 des in 4 gezeigten Interferometers eingebaut. Wenn eine Sendungs-Polarisationsebene des Polarisators 46 gedreht wird, ändern sich die in dem Licht empfangenden Element 48 beobachteten Modulationssignale stark mit der Drehung der Polarisierungsebene des einfallenden Strahls. Dies deshalb, da die Drehung der polarisierten Ebene auf Grund der durch das Polen verursachten spontanen Doppelbrechung zu einer Änderung in der Phase eines gesendeten Lichts führt, wenn das aus dem nicht linearen nur in einer Richtung gepolten optischen Material hergestellte elektrooptische Element verwendet wird. Im Ergebnis ändert sich die Lichtintensität, die in dem Licht empfangenden Element 48 beobachtet wird, ohne Anlegen jeglicher Spannung. Darüber hinaus ändert sich die Lichtintensität, da sich entlang der Richtung der y-Achse eine geringe nicht lineare optische Kennlinie zeigt.
Darüber hinaus können Modulationssignale des Lichts durch Anlegen der Spannung kaum beobachtet werden, wenn die Polarisationsebene, durch die der Strahl zu dem elektrooptischen Element 45 geführt wird, entlang der y-Achse verläuft. Überdies können keine Modulationssignale mit einem gewünschten Pegel erhalten werden, wenn der Polarisator 46 entfernt ist. Somit kann die Einrichtung nicht als ein optischer Modulator verwendet werden.
Nun wird Bezug auf 5 genommen, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung umfasst, welche ein aus dem in zweiter Ordnung nicht linearen Material der Erfindung hergestelltes elektrooptisches Element umfasst.
Eine optische Modulationseinrichtung D dieser Ausführungsform umfasst ein Substrat 51 mit einer Nut 52 zum Befestigen einer ummantelten Lichtleitfaser 53. Das Substrat 51 weist auch drei Nuten 54 auf, die senkrecht in Bezug auf die Nut 52 ausgebildet sind. Die Lichtleitfaser 53 weist einen ummantelungsfreien oder blanken Abschnitt 55 auf. Der blanke Abschnitt 55 besteht aus einer Kern- und einer umhüllenden Schicht, ist aber frei von jeglicher Ummantelung und einer Pufferschicht, obwohl ein Oberflächenbehandlungsmittel auf der umhüllenden Schicht abgeschieden sein kann, wie es verwendet wird, um einen engen Kontakt zwischen der umhüllenden Schicht und der Pufferschicht zuzulassen.
In dem Lichtpfad der Lichtleitfaser 53 sind eine Polarisator-+-λ/4-Platte 56, ein elektrooptisches Element 57 und ein Analysator 58 jeweils in den Nuten 54 angeordnet, wie gezeigt.
Zur Herstellung der optischen Modulatoreinrichtung ist das Substrat 51 vorgesehen, das aus einem isolierenden Material wie z. B. Glas, Keramik, Harzen oder dergleichen hergestellt ist. Ein Glas-Epoxidharz-Substrat, das gute Isoliereigenschaften und eine gute Verarbeitbarkeit aufweist, wird vorzugsweise verwendet. Das Substrat 51 wird mit der Nut 52 mit Hilfe einer Rotary-Blade-Säge hergestellt. Die Ummantelung der Lichtleitfaser an einem in der Fig. angezeigten Abschnitt wird entfernt, um den blanken Abschnitt 55 herzustellen. Dieser blanke Abschnitt 55 wird an die Nut 52 gebondet.
Danach werden auch die Nuten 54 mit Hilfe einer Rotary-Blade-Säge hergestellt, wie gezeigt.
Das aus einem Polarisator und einer λ/4-Platte hergestellte Element 56, das elektrooptische Element 57 und der Analysator 58 werden jeweils in Nuten 54 eingesetzt und an das Substrat 51 gebondet. Das in dieser Ausführungsform verwendete Haftmittel umfasst z. B. ein Haftmittel auf Keramikbasis.
Ein Zuleitungs- bzw. Bleidraht 60a ist mit Hilfe einer Silberpaste direkt mit einer Elektrode (nicht gezeigt) des elektrooptischen Elementes 57 verbunden. Ein weiterer Zuleitungs- bzw. Bleidraht 60b wird direkt mit der anderen Seite des Elementes 57 verbunden, indem eine Öffnung in dem Substrat 51 gebildet wird, um die andere Seite freizulegen. Das elektrooptische Element 57 wird gemäß dem Verfahren der Erfindung hergestellt und weist z. B. eine Dicke von 1,5 mm entlang der Richtung der Sendung eines Strahls auf.
Wenn ein nicht polarisierter Strahl von einem Ende der Lichtleitfaser als ein Eingangsstrahl geführt wird und eine Spannung von 1000 V an das elektrooptische Element 57 angelegt wird, können Wechselstrommodulationssignale mit einem Modulationsgrad von 0,7 % erhalten werden.
Wenn die Temperaturkennlinie des elektrooptischen Elementes 57 gemessen wird, wobei ein Modulationsgrad bei Raumtemperatur mit 100 % angenommen wird, beträgt die Änderung in dem Modulationsgrad gut ± 3,5 % in einem Temperaturbereich von –20 bis 80 °C.
Überdies wird bei hohen Temperaturen von 70 °C oder darüber keine DC-Drift beobachtet, wie es in dem Fall eines elektrooptischen Elementes, das aus einem Bi₄Ge₃O₁₂-Kristall hergestellt ist, festzustellen ist. Somit stellt das elektrooptische Element der Erfindung eine stabile Temperaturkennlinie sicher.
Es wird einzusehen sein, dass die optische Modulatoreinrichtung dieser Ausführungsform die Eingangs- und Ausgangsrichtungen eines Strahls in einer Linie ausgerichtet aufweist, und die Lichtleitfaser keine/n gebogene/n Abschnitt oder Abschnitte aufweist. Demgemäß ist die Modulatoreinrichtung besonders nützlich für eine optische Kommunikation.
Nun wird Bezug genommen auf die 6a bis 6d, die schematisch eine optische Modulatoreinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigen. Eine in 6d gezeigte Vorrichtung D1 umfasst ein Substrat 70 mit einem Nutmuster 71, das aus Nuten 71a und 71b, die parallel zueinander angeordnet sind, und einer Nut 71c, die senkrecht zu den Nuten 71a und 71b ausgebildet ist, besteht, ein Element 72, das aus einer Polarisator-+-λ/4-Platte, einem elektrooptischen Element 73 und einem Analysator 74 besteht, die jeweils in dieser Reihenfolge in den Nuten 75a, 75b und 75c eingesetzt sind, und eine Lichtleitfaser 76, die in dem Nutmuster 71 eingesetzt ist, womit die optische Modulatoreinrichtung D1 auf eine Hybridart wie insbesondere in 6d gezeigt gebildet wird.
Zur Herstellung der Einrichtung D1 wird zuerst das Substrat 70 bereitgestellt. Danach werden mit Hilfe einer Rotary-Blade-Säge die Nuten 71a, 71b und 71c hergestellt. Das Substrat 70 besteht aus einem isolierenden Material wie z. B. Glas-Epoxidharz.
Die Lichtleitfaser 76 wird bereitgestellt, wobei ein Teil seiner Ummantelung entfernt wird, um einen blanken Abschnitt 76a bereitzustellen. Der blanke Abschnitt 76a der Lichtleitfaser 76 wird mittels eines Heißluftgebläses thermisch verarbeitet oder gebogen, um eine U-Form mit einem flachen Boden davon zu bilden. Die Art der Herstellung der U-förmigen Lichtleitfaser ist z. B. in dem US Patent Nr. 5 699 461 (entsprechend der offen gelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 8-219 825) beschrieben.
Die so geformte Lichtleitfaser 76 wird eingesetzt und an das Nutmuster 71 gebondet, wie in 6b gezeigt.
Danach werden die Nuten 75a, 75b und 75c mit Hilfe einer Rotary-Blade-Säge gebildet. Diese Nuten weisen üblicherweise eine Breite von 0,05 bis 5 mm auf, obwohl diese von der Dicke der optischen Elemente abhängig ist.
Der Polarisator 72, an dem eine λ/4-Platte angebracht ist, das elektrooptische Element 73 und der Analysator 74 werden jeweils mit Hilfe eines Haftmittels in den Nuten 75a, 75b und 75c befestigt. Das elektrooptische Element 73 ist eines, das hierin zuvor beschrieben wurde. Der Polarisator, die λ/4-Platte und der Analysator sind jeweils solche wie im Stand der Technik bekannt.
Wenn das Element 73 eine Dicke von etwa 1 mm entlang der Richtung der Strahlübertragung aufweist und eine Spannung von 1000 V angelegt wird, werden Wechselstrommodulationssignale mit einem Modulationsgrad von 0,4 % erhalten.
In der optischen Modulationseinrichtung dieser Ausführungsform können der Eingangstrahl und dr Ausgangsstrahl parallel zueinander gesendet werden und die Einrichtung kann in kompakter Größe, nicht entlang ihrer Länge verlängert, angeordnet werden. Somit ist die Vorrichtung nützlich als ein elektrischer oder Spannungs-Lichtleitfasersensor.
Wenn die Temperaturkennlinie der optischen Modulatoreinrichtung gemessen wird, hat es sich gezeigt, dass gute Ergebnisse von ± 3 % in Bezug auf die Änderung in dem Modulationsgrad in dem Temperaturbereich von –20 °C bis +80 °C erhalten werden, wenn ein Modulationsgrad bei Raumtemperatur mit 100 % angenommen wird.
Wenn ein optischer Verlust reduziert werden kann, dass er so klein wie möglich ist, können die gebogenen Abschnitte der Lichtleitfaser mit einem Metall bedampft werden oder mit einer Metallpaste überzogen werden, um einen Strahl an den gebogenen Abschnitten wirksam zu reflektieren.

Claims

In zweiter Ordnung nicht lineares optisches Material, das einen Glaskörper umfasst, der von einer ersten Richtung und von einer zweiten Richtung gepolt ist, die sich voneinander unterscheiden, so dass ein Strahl, der sich durch den Glaskörper in einer dritten Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung bzw. der zweiten Richtung ausbreitet, eine Doppelbrechung aufweist, die, verglichen mit der Doppelbrechung, die ein Strahl aufweist, der sich in der dritten Richtung durch einen nur in einer ersten Richtung gepolten Körper ausbreitet, reduziert ist, und wobei der Glaskörper SiO₂ umfasst.
In zweiter Ordnung nicht lineares optisches Material nach Anspruch 1, wobei sich die erste Richtung und die zweite Richtung im Wesentlichen rechtwinklig zueinander in einem Bereich von 90 Grad ± 10 Grad schneiden.
In zweiter Ordnung nicht lineares optisches Material nach Anspruch 1 oder 2, wobei die dritte Richtung die erste Richtung und die zweite Richtung in einem Bereich von 90 Grad ± 10 Grad im Wesentlichen rechtwinklig schneidet.
In zweiter Ordnung nicht lineares optisches Material nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Glaskörper aus einer Zusammensetzung hergestellt ist, die 80 bis 95 Gew.-% SiO₂ und entsprechend 20 bis 5 Gew.-% GeO₂ umfasst.
In zweiter Ordnung nicht lineares optisches Material nach Anspruch 4, wobei die Zusammensetzung des Weiteren mindestens ein Oxid, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Oxiden und Fluoriden von Te, Bi, Pb und Sn besteht, in einer Gesamtmenge von bis zu 40 Gew.-% der Zusammensetzung umfasst.
Verfahren zum Herstellen eines in zweiter Ordnung nicht linearen optischen Materials mit den Schritten: Bereitstellen eines Glaskörpers, der aus einer Glaszusammensetzung hergestellt ist, die SiO₂ umfasst; und Unterziehen des Glaskörpers einem Polen durch Anlegen eines elektrischen Felds, das ausreichend ist, um zu bewirken, dass der Glaskörper von einer ersten Richtung und dann von einer zweiten Richtung gepolt wird, so dass ein Strahl, der sich durch den Glaskörper in einer dritten Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung bzw. der zweiten Richtung ausbreitet, eine Doppelbrechung aufweist, die, verglichen mit der Doppelbrechung, die ein Strahl aufweist, der sich in der dritten Richtung durch einen nur in einer ersten Richtung gepolten Körper ausbreitet, reduziert ist, und wobei der Glaskörper SiO₂ umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei sich die erste Richtung und die zweite Richtung im Wesentlichen rechtwinklig zueinander in einem Bereich von 90 Grad ± 10 Grad schneiden.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die dritte Richtung die erste Richtung und die zweite Richtung in einem Bereich von 90 Grad ± 10 Grad im Wesentlichen rechtwinklig schneidet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Glaskörper in die erste Richtung oder die zweite Richtung durch Anlegen eines elektrischen Felds von 1 × 10⁴ bis 1 × 10⁶ V/cm über die erste Richtung oder die zweite Richtung an das Glas gepolt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das Polen entlang der ersten oder zweiten Richtung solange fortgeführt wird, bis ein gesendeter Strahl aus einem linear polarisierten Strahl besteht, wenn ein linear polarisierter Strahl entlang der dritten Richtung gesendet wird und eine Polarisationsebene des gesendeten Strahls in einem Winkel von 45 Grad in Bezug auf die erste oder zweite Richtung eingestellt wird.
Optische Modulatoreinrichtung, die einen Glaskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und ein Paar Elektroden umfasst, die an gegenüberliegenden Seiten des Körpers entlang der ersten oder zweiten Richtung angebracht sind, wobei die Einrichtung als ein Phasenmodulator dient.
Optische Modulatoreinrichtung, die eine optische Modulationseinheit mit einem Polarisator, einem elektrooptischen Element und einem Analysator, der in einem Lichtpfad von einer Lichtquelle ausgerichtet ist, umfasst, wobei das elektrooptische Element aus dem Glaskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5 besteht.
Optische Modulatoreinrichtung nach Anspruch 12, wobei eine Kollimatorlinse vor der optischen Modulationseinheit angeordnet ist, wobei parallele Lichtstrahlen zu der optischen Modulationseinheit geführt werden.
Optische Modulatoreinrichtung nach Anspruch 12 oder 13 des Weiteren mit einer λ/4-Platte zwischen dem Polarisator und dem elektrooptischen Element.
Optische Modulatoreinrichtung umfassend ein Spiegelsystem, das mindestens einen ersten Halbspiegel, der einen Strahl exakt in Hälften teilen kann, und einen zweiten Halbspiegel aufweist, der die Hälften nach einer Modulation einer der Hälften kombinieren kann, und ein elektrooptisches Element, das in dem Spiegelsystem eingebaut ist, um eine der Hälften zu modulieren, wobei das elektrooptische Element aus dem Glaskörper einer gewünschten Form nach einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellt ist, wodurch die optische Modulatoreinrichtung als Interferrometer dient, wenn ein Strahl nach dem Polen über den ersten Spiegel geführt wird, in dem der Strahl mittels des ersten Spiegels in Hälften geteilt wird, und eine der Hälften elektrooptisch moduliert wird und mit der anderen Hälfte kombiniert und zu einem Licht empfangenden Element geführt wird.
Optische Modulatoreinrichtung nach Anspruch 15, wobei dem elektrooptischen Element eine Modulationsspannung aus zwei verschiedenen Richtungen angelegt wird, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Richtung der Sendung des Strahls vorgesehen sind.
Optische Modulatoreinrichtung, die eine Lichtleitfaser und ein Substrat mit einer Nut zum Befestigen der Lichtleitfaser umfasst, wobei ein Polarisator, ein elektrooptisches Element und ein Analysator in dieser Reihenfolge angeordnet und jeweils in drei Nuten, die senkrecht zu der erstgenannten Nut hergestellt sind, in einen Lichtpfad der Lichtleiterfaser eingesetzt sind, wobei das elektrooptische Ele ment aus dem Glaskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellt ist.
Optische Modulatoreinrichtung nach Anspruch 17, wobei das Substrat ein Nutmuster aufweist und die Lichtleitfaser in einer U-Form geformt ist und einen flachen Boden aufweist und in das Nutmuster eingesetzt ist, wobei die drei Nuten an dem flachen Boden geformt sind.