KR20020047821A - Nematic liquid crystal fabry-perot wavelength tunable filter - Google Patents
Nematic liquid crystal fabry-perot wavelength tunable filter Download PDFInfo
- Publication number
- KR20020047821A KR20020047821A KR1020000076435A KR20000076435A KR20020047821A KR 20020047821 A KR20020047821 A KR 20020047821A KR 1020000076435 A KR1020000076435 A KR 1020000076435A KR 20000076435 A KR20000076435 A KR 20000076435A KR 20020047821 A KR20020047821 A KR 20020047821A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- liquid crystal
- nematic liquid
- fabry
- perot
- filter device
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
- G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
- G02F1/1396—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the liquid crystal being selectively controlled between a twisted state and a non-twisted state, e.g. TN-LC cell
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/21—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference
- G02F1/216—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference using liquid crystals, e.g. liquid crystal Fabry-Perot filters
Abstract
Description
본 발명은 네마틱 액정 파브리-페로 파장 가변 필터 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수직 배향막과 상호 수직방향으로 배향된 이중 도메인으로 구성된 광학적 배향막 구조를 이용하여, 전압에 따라 투과하는 빛의 파장 동조 특성이 입사 빛의 편광 특성에 무관하며, 제조공정이 단순하고 경제적이며 성능이 우수한 소형화된 투과형 또는 반사형 네마틱 액정 파브리-페로 파장 가변 필터 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nematic liquid crystal Fabry-Perot wavelength variable filter device, and more particularly, to a wavelength tuning of light transmitted according to a voltage by using an optical alignment layer structure composed of a vertical alignment layer and a dual domain oriented in a vertical direction. The present invention relates to a miniaturized transmissive or reflective nematic liquid crystal Fabry-Perot tunable filter device whose properties are independent of the polarization properties of incident light and whose manufacturing process is simple, economical and excellent in performance.
일반적으로, 네마틱 액정을 사용한 파브리-페로(Fabry-Perot) 구조의 파장 가변 필터 장치는 액정의 전기 광학적 효과를 이용한 것으로 복수의 유리기판 내측면에 작동파장 범위에서 높은 반사율을 가지는 유전체 박막거울이 입혀져 있으며, 그 위에는 액정을 배향시킬 수 있는 배향막이 도포되고, 복수의 유리기판 사이에 주입된 액정이 배향된 장치이다.In general, a variable wavelength filter device having a Fabry-Perot structure using nematic liquid crystals uses an electro-optic effect of a liquid crystal, and a dielectric thin-film mirror having a high reflectance in the operating wavelength range is formed on the inner surface of a plurality of glass substrates. The device is coated with an alignment film capable of orientating liquid crystals, and the liquid crystals injected between the plurality of glass substrates are aligned.
이러한 네마틱 액정을 사용한 파브리-페로 구조의 파장 가변 필터 장치는 낮은 작동 전압, 넓은 파장 선택 영역, 단순한 제조 공정 등의 장점으로 인해 차세대 광통신에서의 고밀도 파장 분할 다중 접속(Density Wavelength-Division-Multiplexing ; DWDM) 소자로서의 응용성이 대단히 크다.The Fabry-Perot structured tunable filter device using nematic liquid crystal has high density wavelength length-division-multiplexing in next-generation optical communication due to its advantages such as low operating voltage, wide wavelength selection region, and simple manufacturing process. Applicability as a DWDM device is very large.
위에서 설명한 파브리-페로 구조는 일반적으로 유전체 박막거울(Dielectric Multi-Layer Mirror)이 서로 마주 보고 있는 구조인데, 이러한 파브리-페로 구조는특정한 파장의 빛만을 선택적으로 투과시키는 특성이 있다. 파브리-페로 구조에서 투과되는 빛의 파장 의존성은 다음 수학식 1의 형태로 주어진다.The Fabry-Perot structure described above is generally a structure in which dielectric multi-layer mirrors face each other, and the Fabry-Perot structure selectively transmits light of a specific wavelength. The wavelength dependence of the light transmitted in the Fabry-Perot structure is given by the following equation.
상기 수학식 1에서 t와 r은 각각 유전체 거울의 투과율과 반사율을 나타낸다. λ는 입사 빛의 파장이고, n과 d는 유전체 거울 사이에 존재하는 물질의 굴절률(Refractive Index)과 간격을 의미한다. 상기 수학식 1에서 nd/λ= m/2(m은 정수)의 조건이 만족될 때마다 투과도가 최대임을 알 수 있다. 이와 같은 조건은 입사 빛의 파장 변화에 따라 투과도가 변화함을 나타내며, 이는 파브리-페로 구조가 특정 파장의 빛만을 투과하는 파장 선택 필터 장치로 사용될 수 있음을 의미한다. 그러므로, 물질의 굴절률 n 또는 간격 d를 변화시켜 최대 투과도를 가지는 파장을 조절하는 파장 동조(Tuning) 기능을 가진다.In Equation 1, t and r represent the transmittance and reflectance of the dielectric mirror, respectively. λ is the wavelength of incident light, and n and d are the refractive index and spacing of the material between the dielectric mirrors. In Equation 1, it can be seen that transmittance is maximum whenever the condition of nd / λ = m / 2 (m is an integer) is satisfied. This condition indicates that the transmittance changes according to the wavelength change of the incident light, which means that the Fabry-Perot structure can be used as a wavelength selective filter device that transmits only light having a specific wavelength. Therefore, it has a wavelength tuning function of adjusting the wavelength having the maximum transmittance by changing the refractive index n or the interval d of the material.
기존의 널리 사용되고 있는 광통신용 파장 가변 필터에 적용되는 방식은 음향-광(Acousto-Optic) 방식, 간섭(Interference) 방식, 파브리-페로 방식 등으로 나눌 수 있다. 이 중 파브리-페로 파장 가변 필터 장치는 상기 수학식 1에서 알 수 있듯이 유전체 거울 사이의 간격 d나 매질의 굴절률 n을 조절하는 방식으로 나눌 수 있다. 유전체 거울 사이의 간격을 조절하는 방식은 압전소자(PZT)를 사용하여 인가전압에 따른 압전소자의 수축/팽창 효과를 이용하여 두 거울 사이의 간격을 변화시키는 방법과, 간격이 고정되어 있는 파브리-페로 공진기를 회전시켜 빛의 입사각을 변화시키므로써 통과하는 빛의 경로를 조절하는 방법이 있는데, 압전소자를 사용시에는 높은 구동전압이 필요함과 동시에, 파장의 가변영역이 제한되는 한계가 있고, 공진기의 회전 방식은 회전을 일으킬 수 있는 기계적 장치로 인한 필터의 안정성 및 파장 가변속도가 떨어지는 문제점이 있다.Applied to the existing widely used wavelength variable filter for optical communication can be divided into acoustic-optic, interference (interference), Fabry-Perot method. Among these, the Fabry-Perot tunable filter device can be divided into a method of controlling the distance d between the dielectric mirrors or the refractive index n of the medium, as shown in Equation 1 above. The method of controlling the gap between the dielectric mirrors is to use the piezoelectric element (PZT) to change the gap between the two mirrors by using the contraction / expansion effect of the piezoelectric element according to the applied voltage, and the fixed Fabry- There is a method of controlling the path of light passing by changing the incident angle of light by rotating the ferro resonator. When using a piezoelectric element, a high driving voltage is required, and there is a limit that the variable region of the wavelength is limited. The rotation method has a problem in that the stability of the filter and the variable speed of the wavelength due to the mechanical device that can cause the rotation falls.
반면, 무기 비선형 전기-광학 물질을 복수의 유전체 박막 거울 사이에 위치시켜 인가전압의 크기에 따라 굴절률 n을 변화시켜 투과 빛의 파장을 동조시키는 방법을 사용하여 왔으나, 오늘날 액정의 개발이후 수 볼트의 매우 낮은 전압에서도 쉽게 구동이 가능하며 매질의 간격이 매우 얇아도 큰 굴절률의 변화를 얻을 수 있는 액정 파브리-페로 가변 필터에 대한 연구가 많이 이루어져 왔으며 상용화된 시제품들도 나오고 있다.On the other hand, an inorganic nonlinear electro-optic material is placed between a plurality of dielectric thin film mirrors, and a method of tuning the wavelength of transmitted light by changing the refractive index n according to the applied voltage has been used. There are many studies on liquid crystal Fabry-Perot variable filters that can be easily driven even at very low voltages and obtain a large refractive index change even when the medium is very thin. There are also commercially available prototypes.
이외에도 파브리-페로 공진기에서 공진기 사이의 거리를 간격띄우게(Spacer)를 사용하여 정렬할 때 발생하는 간격오차에 기인한 동조 모드의 급격한 변화를 제거시킬 수 있을 뿐만 아니라, 복잡한 정렬을 하지 않아도 공정상 쉽게 자동 정렬을 할 수 있게 해주는 광학접합(Optical Contact)을 이용하는 방법이 소개되고 있지만 이러한 장치는 그 크기가 크다는 단점을 가지고 있다.In addition, it is possible to eliminate the drastic change in the tuning mode due to the gap error caused by the use of a spacer to align the distance between the Fabry-Perot resonators using a spacer. A method of using optical contacts that allows automatic alignment has been introduced, but these devices have the disadvantage of being large in size.
또한, 액정 물질은 기본적으로 분자의 큰 광학이방성을 이용한 광학 특성의 변화를 기본으로 하고 있기 때문에 시편내의 배향구조에 따라서 입사빛의 편광방향에 따른 광학 특성의 변화가 매우 심한 특징을 가진다. 즉, 편광의존성이 극단적으로 큰 물질이다.In addition, since the liquid crystal material is basically based on the change of optical properties using the large optical anisotropy of the molecule, the liquid crystal material has a very severe change in the optical properties according to the polarization direction of the incident light depending on the orientation structure in the specimen. In other words, the polarization dependency is extremely large.
하지만, 오늘날 광통신에 사용되는 광섬유는 근본적으로 내부를 진행하는 편광의 방향을 예측할 수가 없다. 따라서 이러한 문제점을 극복하기 위해서는 광통신에 사용되는 광소자들을 기본적으로 편광의존성이 없거나, 아니면 편광 조절소자들을 함께 사용해야만 한다.However, optical fibers used in optical communication today cannot fundamentally predict the direction of polarization propagating inside. Therefore, in order to overcome such a problem, optical devices used in optical communication basically have no polarization dependency, or must use polarization control devices together.
이와 같은 액정 파장 가변 필터에서 편광의존성을 제거하는 방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있다.The method of removing the polarization dependency in the liquid crystal wavelength variable filter can be divided into two types.
첫 번째 방법은 입사빛의 편광을 조절하여 필터에 입사하는 빛의 편광상태가 항상 동일하게 하는 방법으로, 이 경우에는 편광조절기와 같은 소자가 추가적으로 필요하기 때문에 제조비용이 상승한다는 문제점이 있다.The first method is to adjust the polarization of the incident light so that the polarization state of the light incident on the filter is always the same. In this case, there is a problem in that the manufacturing cost increases because additional devices such as a polarization controller are needed.
또 다른 방법은 필터 내부의 액정의 초기 배향상태를 조절하여 상호 수직방향으로 배향된 두 개이상의 다중 도메인을 만들고, 이들 도메인을 통과하는 빛의 면적으로 동일하게 해주므로써 입사빛의 편광이 배향축에 대하여 수직 및 수평 성분으로 나눌 경우 각각의 편광성분의 광량과 위상변화량이 차이가 나는 것을 도메인간의 상호 보상하는 원리로 편광의존성을 제거하는 방법이다. 이와 같은 방법으로서 상호 직교하는 배향을 가지는 2-도메인 구조를 이용하는 방법과 원형 러빙을 통한 원형 대칭 배향구조를 이용하는 방법이 기존에 이미 보고되고 있다.Another method is to adjust the initial alignment state of the liquid crystal inside the filter to make two or more multi-domains oriented in the vertical direction, and to make the same area of light passing through these domains so that the polarization of incident light In the case of dividing into the vertical and horizontal components, the polarization dependence is removed as a principle of mutual compensation between domains for the difference in the amount of light and phase change of each polarization component. As such a method, a method of using a two-domain structure having mutually orthogonal orientations and a method of using a circular symmetrical alignment structure through circular rubbing have already been reported.
그러나 이들 방법은 실제 제품에 적용할 경우는 입사광원의 공간적인 분포형태가 2-도메인인 경우는 좌우 대칭형이어야 하고, 원형 대칭구조의 경우는 원형 대칭이어야 하며, 반드시 광원의 대칭축과 액정배상 구조상의 대칭축이 일치하도록 정렬해야만 효율적인 편광의존성 제거효과가 나타나게 된다. 이와 같은 정렬과정은 제품개발에서 매우 정교한 기구설계와 광학계 설계를 수반하게 만드는 문제점을 가지고 있다.However, these methods should be left-right symmetrical when the spatial distribution of the incident light source is 2-domain, and circular symmetrical when the circular symmetrical structure is applied to the actual product. Only when the axes of symmetry are aligned, an efficient polarization dependency removal effect appears. This sorting process has a problem in the development of the product entails a very sophisticated mechanical design and optical system design.
네마틱 액정 파브리-페로 공진기의 파장 가변 필터 특성을 이론적으로 고찰하면 다음과 같다. 즉, 액정분자의 장축 방향의 굴절률을 ne, 단축 방향의 굴절률을 no이라고 하면, 수평 배향면의 배향 방향과 수직한 방향으로 편광된 입사빛은 공진기 매질에 인가되는 전압의 세기와 관계없이 공진기를 통과하며 언제나 일정한 액정의 상굴절률 no의 값만을 경험하게 되고 상기 수학식 1에서의 매질의 굴절률은 no가 되므로 인가 전압에 무관한 파장 투과 특성을 보여주게 된다.Theoretical considerations of the tunable filter characteristics of the nematic liquid crystal Fabry-Perot resonator are as follows. That is, if the refractive index in the long axis direction of the liquid crystal molecules is n e and the refractive index in the short axis direction is n o , the incident light polarized in the direction perpendicular to the alignment direction of the horizontal alignment plane is independent of the intensity of the voltage applied to the resonator medium. Through the resonator, only the value of the phase refractive index n o of the liquid crystal is experienced at all times, and the refractive index of the medium in Equation 1 becomes n o , thereby showing the wavelength transmission characteristic irrespective of the applied voltage.
그러나 수평 배향면의 배향 방향과 수평으로 편광된 입사빛은 액정층을 지나는 동안에 위치에 따라 다른 굴절률 이상굴절률 ne(z)를 경험하게 되며, 시편을 통과한 빛은 하기와 같은 유효굴절률 neff를 경험하게 되고 수학식 1에서의 굴절률 n=neff의 관계를 갖게 된다.However, the incident light polarized horizontally with the alignment direction of the horizontal alignment plane experiences different refractive indices of refraction n e (z) depending on the position while passing through the liquid crystal layer, and the light passing through the specimen has an effective refractive index n eff as follows. And the refractive index n = n eff in the equation (1).
또한, 인가전압에 따라 액정 방향자의 배열이 변하게 되므로 유효굴절률 neff역시 인가전압에 따라 변하게 되고, 결과적으로 수학식 1에서의 인가전압의 세기 변화에 따라 투과되는 빛의 파장이 변하게 됨을 알 수 있다. 이러한 유효굴절률 neff는 하기의 수학식 2를 통하여 얻을 수 있으며, 액정의 방향자 분포 θ(z)는 탄성연속체 이론을 통하여 수치적으로 계산할 수 있다.In addition, since the arrangement of the liquid crystal director changes according to the applied voltage, the effective refractive index n eff also changes according to the applied voltage, and as a result, it can be seen that the wavelength of transmitted light changes according to the change in the intensity of the applied voltage in Equation (1). . The effective refractive index n eff can be obtained through Equation 2 below, and the director distribution θ (z) of the liquid crystal can be calculated numerically through the elastic continuum theory.
한편, 도 1은 평행 배향된 2-도메인 기판면에 임의의 편광 빛이 입사될 경우 각 도메인에서의 액정 배향 방향과 편광 방향의 상관관계를 나타낸 도면으로, 도면 설명 부호 31은 입사빛의 편광방향을 나타내고, 도면 설명부호 32와 33은 각각 도메인 1 및 2의 편광방향을 나타낸 것이다.Meanwhile, FIG. 1 is a diagram illustrating a correlation between a liquid crystal alignment direction and a polarization direction in each domain when arbitrary polarized light is incident on a parallel-oriented two-domain substrate surface, and reference numeral 31 denotes a polarization direction of incident light. Reference numerals 32 and 33 denote polarization directions of domains 1 and 2, respectively.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이 실험실 좌표계를 x-y 좌표계로 정의하고, 시편 전체에 걸쳐 x축에 대해의 각도로 선편광된 빛이 시편 표면에 수직으로 입사될 경우 좌측 도메인 1에서는 입사 편광을 액정분자의 장축 방향과 평행한 성분비및 수직인 성분비으로 나눌 수 있으며, 역시 마찬가지로 우측 도메인 2에서는및으로 나눌 수 있다. 그리고 각 도메인에서의 투과도는 두 성분의 투과 빛의 합으로 나타나게 되므로 하기의 수학식 3과 같다.As shown in FIG. 1, the laboratory coordinate system is defined as the xy coordinate system, and the x-axis is defined throughout the specimen. When the linearly polarized light is incident perpendicularly to the surface of the specimen, the incident polarization in the left domain 1 is parallel to the major axis of the liquid crystal molecules. And vertical component ratios In the right domain 2 And Can be divided into And the transmittance in each domain is represented by the sum of the transmitted light of the two components is as shown in Equation 3 below.
따라서, 전체 시편에 걸쳐서 두 도메인에 균일한 면적비로 투과되는 빛의 투과도는 각 도메인을 투과하는 빛의 투과도의 평균값으로 정의되며, 하기의 수학식4와 같이 나타낼 수 있다.Therefore, the transmittance of light transmitted at a uniform area ratio in both domains over the entire specimen is defined as an average value of the transmittance of light passing through each domain, and can be expressed by Equation 4 below.
상기 수학식 4는 두 도메인의 평행 배향면 상의 액정 방향자가 지시하는 방향()이나 입사빛의 편광 방향()에 무관함을 알 수 있다. 이들 중는 인가전압 변화에 따라 연속적인 투과 특성을 보여주는 모드로 작용하며,는 인가전압의 변화에 무관하게 항상 일정한 파장에서 파장에서 투과 특성을 보이게 되므로 실제 소자의 파장 가변 변위 범위를 결정하게 된다. 상기 수학식 4는 기존에 알려진 원형 대칭성 배향을 이용한 네마틱 액정 파브리-페로 파장 가변 필터에서의 투과 특성과 완전히 일치하는 결과식이다.Equation 4 is a direction indicated by the liquid crystal director on the parallel alignment surface of the two domains ( ) Or the polarization direction of incident light ( ) Is irrelevant. among them Acts as a mode showing continuous transmission characteristics according to the applied voltage change, Since the transmittance is always exhibited at a constant wavelength at a constant wavelength regardless of the change in applied voltage, it determines the range of variable displacement of the actual device. Equation 4 is a result that completely matches the transmission characteristics in the nematic liquid crystal Fabry-Perot wavelength variable filter using a conventionally known circular symmetry alignment.
도 2는 종래의 네마틱 액정 파브리-페로 파장 가변 필터 장치를 나타내는 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a conventional nematic liquid crystal Fabry-Perot tunable filter device.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 종래의 네마틱 액정 파브리-페로 파장 가변 필터 장치는 복수의 유리기판(1)의 일측을 에워싸고 있는 평행광장치(50)의 양 단부는 각각 광커넥터(60)에 의해 광섬유(20)와 연결되고, 상기 복수의 유리기판(1)의 각 내측부는 투명전극(2)이 형성되며, 상기 투명전극(2)의 내측부는 유전체 다층 박막(3)이 각각 도포되고, 상기 유전체 다층 박막(3)의 내측부는 배향막(4)이 각각 도포되며, 복수의 상기 배향막(4)사이에는 액정(10)이 주입되는 것을 특징으로 한다.As shown in FIG. 2, in the conventional nematic liquid crystal Fabry-Perot tunable filter device, both ends of the parallel optical device 50 surrounding one side of the plurality of glass substrates 1 are each optical connector 60. Is connected to the optical fiber 20, and each inner side of the plurality of glass substrates 1 is formed with a transparent electrode 2, and the inner side of the transparent electrode 2 is coated with a dielectric multilayer thin film 3, respectively. The alignment layer 4 is coated on the inner side of the dielectric multilayer thin film 3, and the liquid crystal 10 is injected between the plurality of alignment layers 4.
이와 같이 이루어지는 종래의 네마틱 액정 파브리-페로 파장 가변 필터 장치는 필터 광학계에 입사되는 광원을 평행광으로 만들기 위한 평행광장치(50) 및 광커넥터(60)가 필요하기 때문에, 그 만큼 필터의 크기가 증가할 뿐만 아니라, 필터의 제작 비용을 상승시키는 문제점을 가지고 있다. 또한, 파브리-페로 공진기 구성시 상기 유리기판(1)을 평면경으로 사용할 때는 상기 유리기판의 완벽한 정렬을 요구하게 되는 단점을 가지고 있다.The conventional nematic liquid crystal Fabry-Perot tunable filter device thus formed requires a parallel light device 50 and an optical connector 60 for making the light source incident on the filter optical system into parallel light. Not only increases, but also increases the manufacturing cost of the filter. In addition, when using the glass substrate (1) as a flat mirror when constructing a Fabry-Perot resonator has a disadvantage that requires the perfect alignment of the glass substrate.
본 발명은 전술한 바와같은 제반 사정 및 문제점을 감안하여 창안된 것으로서, 네마틱 액정을 사용한 파브리-페로 구조의 파장 가변 필터로서 수직 배향막과 상호 수직방향으로 배향된 이중 도메인으로 구성된 광학적 배향막 구조를 이용하여 입사빛의 편광의존성을 완전히 제거할 수 있을 뿐만 아니라 제조공정상의 기구 및 광학계 설계를 효율적으로 간단하게 하여 안정화되고 특히 소형된 네마틱 액정 파브리-페로 파장 가변 필터 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances and problems, and uses an optical alignment film structure composed of dual domains oriented vertically and vertically as a wavelength variable filter having a Fabri-Perot structure using nematic liquid crystals. The purpose of the present invention is not only to completely remove the polarization dependence of incident light, but also to simplify the mechanical and optical design of the manufacturing process efficiently and to provide a stabilized and particularly compact nematic liquid crystal Fabry-Perot wavelength variable filter device.
도 1은 평행 배향된 2-도메인 기판면에 임의의 편광 빛이 입사될 경우 각 도메인에서의 액정 배향 방향과 편광 방향의 상관 관계 도면,1 is a correlation diagram of a liquid crystal alignment direction and a polarization direction in each domain when arbitrary polarized light is incident on the parallel-oriented two-domain substrate surface;
도 2는 종래의 네마틱 액정 파브리-페로 파장 가변 필터 장치를 나타내는 단면도,Figure 2 is a cross-sectional view showing a conventional nematic liquid crystal Fabry-Perot wavelength variable filter device,
도 3은 본 발명의 소형화된 네마틱 액정 파브리 페로 파장 가변 필터 장치의 단면도,3 is a cross-sectional view of a miniaturized nematic liquid crystal Fabry-Perot wavelength variable filter device of the present invention;
도 4는 본 발명의 광 고분자 소재 기반부의 설계도,Figure 4 is a design of the optical polymer material base portion of the present invention,
도 5a 및 도 5b는 광 고분자 소재 기반부의 제작 공정의 개략도,5a and 5b is a schematic view of the manufacturing process of the optical polymer material base portion,
도 6은 본 발명에 사용된 GRIN 렌즈의 사시도,6 is a perspective view of a GRIN lens used in the present invention,
도 7a는 본 발명의 필터 장치의 평단면도,7A is a cross-sectional plan view of the filter device of the present invention;
도 7b는 본 발명의 필터 장치의 측단면도이다.7B is a side cross-sectional view of the filter device of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 : 유리기판 1a,1b : GRIN 렌즈1: Glass substrate 1a, 1b: GRIN lens
2,2a,2b : 투명전극 3,3a,3b : 유전체 다층 박막2,2a, 2b: transparent electrode 3,3a, 3b: dielectric multilayer thin film
4a : 수직배향막 4b : 광 배향막4a: vertical alignment film 4b: photoalignment film
5 : 지지체 6 : GRIN 렌즈 유도홈5: support 6: GRIN lens guide groove
7 : 공진기 간격용 돌출부 8 : ITO 전극 연결홈7: Resonator spacing protrusion 8: ITO electrode connection groove
10 : 액정 11 : 봉합제10 liquid crystal 11: sealing agent
20 : 광섬유 30,30a,30b : 광고분자 소재 기반부20: optical fiber 30,30a, 30b: advertising molecule material base
21 : 기판 22 : 광고분자 물질21: substrate 22: advertising molecule material
23 : 포토 마스크 24 : 두께 구조물23: photo mask 24: thickness structure
40 : 광고분자 소재 기반부 연결부 50 : 평행광 장치40: connection material base material advertising molecules 50: parallel light device
60 : 광커넥터 70 : 자외선60: optical connector 70: UV
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는 일측에 광섬유가 연결되고 타측에 전극이 각각 형성되고 적어도 하나가 구면경으로 이루어지고 서로 마주보는 복수의 GRIN 렌즈, 복수의 상기 전극의 각 내측에 각각 도포되는 복수의 유전체 다층박막, 상기 복수의 유전체 다층박막 중 하나에 도포되는 수직 배향막과 다른 하나에 도포되는 광배향막, 상기 수직 배향막과 광배향막 사이에 봉입되는 네마틱 액정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object of the present invention, the apparatus of the present invention includes a plurality of GRIN lenses and a plurality of GRIN lenses facing each other, each of which includes an optical fiber connected to one side and an electrode formed on the other side, each of which has at least one spherical mirror. A plurality of dielectric multilayer thin films respectively coated on the substrate, a vertical alignment film applied to one of the plurality of dielectric multilayer thin films, an optical alignment film applied to the other, and a nematic liquid crystal encapsulated between the vertical alignment film and the optical alignment film. do.
본 발명에 있어 상기 전극은 투명전극으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the electrode is characterized in that the transparent electrode.
또한, 상기 본 발명의 장치에 있어 필터 특성의 입사 편광 방향에 대한 의존성을 제거하기 위하여 상기 수평 배향막면을 기계적인 러빙 또는 광학적 배향을 통하여 축성 대칭 방향이나 상호 수직 배향되어 이중 도메인이 되게 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the device of the present invention, in order to remove the dependence of the filter characteristic on the incident polarization direction, forming the horizontal alignment layer to be a double domain by axially symmetrical directions or mutually perpendicular directions through mechanical rubbing or optical alignment. It features.
본 발명의 장치에 있어 상기 GRIN 렌즈를 이용한 파브리-페로 공진기의 간격을 일정하게 유지시키고 고정시키기 위하여 광고분자 소재를 이용한 간격 유지 구조물로서 광고분자 소재 기반부가 하나 이상 부가되어 형성되는 것을 특징으로 한다.In the device of the present invention is characterized in that one or more of the ad molecule material base is formed as a spacing structure using the ad molecule material in order to maintain and fix the interval of the Fabry-Perot resonator using the GRIN lens.
그리고, 본 발명의 장치에 있어 상기 GRIN 렌즈의 적어도 어느 일측에 편광판이나 광보상 필름이 부착되는 것을 특징으로 한다.And in the apparatus of this invention, a polarizing plate and an optical compensation film are affixed on at least one side of the said GRIN lens, It is characterized by the above-mentioned.
본 발명의 장치에 있어 상기 GRIN 렌즈의 일측면에 무반사막이 코팅되는 것을 특징으로 한다.In the device of the present invention, an antireflection film is coated on one side of the GRIN lens.
부가적으로, 본 발명의 장치에 있어 네마틱 액정의 봉입을 위하여 봉합제가 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the device of the present invention, the encapsulant is formed for encapsulation of the nematic liquid crystal.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail the present invention through the preferred embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 소형화된 네마틱 액정 파브리 페로 파장 가변 필터 장치의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the miniaturized nematic liquid crystal Fabry-Perot tunable filter device of the present invention.
먼저, 본 발명의 소형화된 네마틱 액정 파브리 페로 파장 가변 필터 장치를개략적으로 설명하면 다음과 같다.First, the miniaturized nematic liquid crystal Fabry-Perot wavelength variable filter device of the present invention will be described as follows.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명은 전극, 특히 투명전극(2a, 2b)이 형성되고 유전체 거울이 입혀진 복수의 기판중 하나의 기판은 액정의 수직 배향제를 도포하고, 다른 하나의 기판은 수평 배향제를 도포함과 아울러 축성 배향 처리되어 상기 복수의 기판 사이에 양의 이방성을 갖는 네마틱 액정(10)이 봉입되어 인가된 전압의 크기에 따라 입사된 빛의 파장이 동조되게 이루어진다.As shown in Fig. 3, the present invention relates to an electrode, in particular one of a plurality of substrates on which transparent electrodes 2a, 2b are formed and a dielectric mirror is coated, and a substrate having a vertical alignment agent of liquid crystal is applied to the other substrate. The silver aligning agent is coated with the horizontal alignment agent, and the nematic liquid crystal 10 having positive anisotropy is enclosed between the plurality of substrates so that the wavelength of the incident light is tuned according to the magnitude of the applied voltage.
또한, 본 발명의 장치에 있어 복수의 유리기판 내측면부에 제 1 및 제 2 투명전극(2a, 2b)이 각각 형성되고, 상기 제 1 및 제 2 투명전극(2a, 2b) 위에 제 1 및 제 2 전반사 유전체 막(3a, 3b)과 제 1 및 제 2 배향막이 차례로 각각 적층되며, 제 1 배향막은 수직 배향막으로 이루어져 액정이 수직 배향되고, 제 2 배향막은 수직 및 수평 배향막으로 이루어져 액정 선경사 방향이 서로 수직하게 배향되는 2개의 도메인으로 이루어진 도메인 쌍이 적어도 1개 이상 교대로 배열되며, 상기 제 1 및 제 2 배향막 사이에 네마틱 액정(10)이 봉입되어 인가된 전압의 크기에 따라 입사된 빛의 파장이 동조되도록 구성된다.Further, in the apparatus of the present invention, first and second transparent electrodes 2a and 2b are respectively formed on the inner side surfaces of the plurality of glass substrates, and the first and second transparent electrodes 2a and 2b are respectively formed on the first and second transparent electrodes 2a and 2b. 2 total reflection dielectric films 3a and 3b and the first and second alignment films are sequentially stacked, and the first alignment film is composed of vertical alignment films, and the liquid crystals are vertically aligned, and the second alignment film is composed of vertical and horizontal alignment films, and the liquid crystal pretilt direction At least one domain pair consisting of two domains oriented perpendicular to each other is alternately arranged, and the nematic liquid crystal 10 is enclosed between the first and second alignment layers, and the incident light is applied according to the magnitude of the applied voltage. The wavelength of is configured to be tuned.
따라서, 도 3에 도시되어 있는 GRIN 렌즈 중 하나는 입사 빔을 평행광으로 만들기 위해 광학 설계되며 파브리-페로 공진기의 불안정성을 해결하기 위하여 복수의 GRIN 렌즈 중 하나 또는 두 개 모두를 구면경으로 제작되도록 한다. 또한, 외부로 전극을 연결하기 위하여 ITO 전극 연결홈(8)을 GRIN 렌즈(1a, 1b)상에 형성하는 것이 바람직하다(도 6 참조).Accordingly, one of the GRIN lenses shown in FIG. 3 is optically designed to make the incident beam into parallel light and allows one or both of the plurality of GRIN lenses to be spherical to solve the instability of the Fabry-Perot resonator. . In addition, in order to connect the electrode to the outside, it is preferable to form the ITO electrode connecting groove 8 on the GRIN lenses 1a and 1b (see Fig. 6).
이와 같이 가공된 복수의 GRIN 렌즈 중 하나의 GRIN 렌즈의 일측면부에 투명전극면이 형성되고, 상기 투명전극면상에 유전체 박막 코팅과 수직 배향막(4a)이 배향된다. 다른 하나의 GRIN 렌즈의 일측면부에는 투명전극면이 형성되고, 상기 투명전극면상에 유전체 박막 코팅과 상호 수직 방향으로 배향된 2중 도메인 구조를 가지는 광배향막(4b)이 배향된다. 이와 같이 가공 및 코팅된 GRIN 렌즈는 광섬유(20)와 직접 연결되도록 구성된다. 광섬유(20)가 연결된 이러한 복수의 GRIN 렌즈(1a, 1b)를 이용하여 파브리-페로 공진기를 구성할 때 원하는 일정한 공진기 사이의 간격을 얻게 되고 GRIN 렌즈를 지지시키기 위하여 광고분자 소재를 이용해서 만든 광고분자 소재 기반부(40)가 설계 및 제작되어 광모듈에 구성되도록 할 수 있다. 또한, 복수의 배향막(4a, 4b) 사이에 네마틱 액정(10)이 주입되어 봉합제(11)로 밀봉되고, 이렇게 완성된 광필터는 인가된 전압의 크기에 따라 입사된 빛의 파장이 동조되도록 구성된다.A transparent electrode surface is formed on one side of one of the GRIN lenses processed as described above, and a dielectric thin film coating and a vertical alignment layer 4a are oriented on the transparent electrode surface. A transparent electrode surface is formed on one side portion of the other GRIN lens, and an optical alignment layer 4b having a double domain structure oriented in a direction perpendicular to the dielectric thin film coating is aligned on the transparent electrode surface. The processed and coated GRIN lens is configured to be directly connected to the optical fiber 20. When constructing a Fabry-Perot resonator using the plurality of GRIN lenses 1a and 1b connected to the optical fiber 20, an advertisement made of an advertising molecule material is obtained to obtain a predetermined interval between the desired resonators and to support the GRIN lens. The molecular material base 40 may be designed and manufactured to be configured in the optical module. In addition, the nematic liquid crystal 10 is injected between the plurality of alignment layers 4a and 4b to be sealed with the encapsulant 11, and the wavelength of the incident light is tuned according to the magnitude of the applied voltage. It is configured to be.
본 발명의 소형화된 네마틱 액정 파브리 페로 파장 가변 필터 장치를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The miniaturized nematic liquid crystal Fabry-Perot tunable filter device of the present invention will be described in more detail as follows.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 장치에 있어 복수의 GRIN 렌즈(1a, 1b) 중 적어도 하나 이상은 구면경으로 제작되고, 복수의 GRIN 렌즈의 각 일측면에 ITO(Indium-Tin-Dioxide)와 같은 물질이 입혀진 투명전극(2a, 2b)이 형성되며, 각 GRIN 렌즈의 다른 일측은 광섬유(20)와 직접 연결(Pig Tailing)된다.As shown in FIG. 3, in the apparatus of the present invention, at least one or more of the plurality of GRIN lenses 1a and 1b are made of spherical mirrors, and ITO (Indium-Tin-Dioxide) is formed on each side of the plurality of GRIN lenses. Transparent electrodes 2a and 2b coated with a material such as) are formed, and the other side of each GRIN lens is directly connected to the optical fiber 20 (Pig Tailing).
상기 투명전극(2a, 2b)에는 본 장치를 사용하고자 하는 파장 영역대에서 높은 반사율을 가지는 전반사 유전체 다층박막(3a, 3b)이 코팅되어 있다.The transparent electrodes 2a and 2b are coated with the total reflection dielectric multilayer thin films 3a and 3b having high reflectance in the wavelength range in which the device is to be used.
또한, 하나의 GRIN 렌즈(1a)의 유전체 다층박막(3a)상에는 수직 배향막(4a)이 도포되어 액정이 수직 배향되고, 또 다른 GRIN 렌즈(1b)의 유전체 다층박막(3b)상에는 상호 수직 방향으로 배향된 2중 도메인으로 구성된 광학적 배향막 구조가 도포되어 액정이 배향된다. 이러한 배향 구조에서는 임의의 입사 편광에 대해서도 항상 대칭적인 구조를 갖게 되어 투과 특성의 편광 의존성이 완전히 제거된 파장 가변 기능을 실현할 수 있다. 즉, 혼성 배향(Hybrid Aligned)구조에서 표면과 수직한 배향에 대해 수평 배향이 축성 대칭 배향을 갖도록 표면처리를 추가한다. 축성 배향을 위한 상기 표면처리는 축성 대칭 러빙을 하거나 광배향막에 자외선 등을 조사하므로써 이루어질 수 있다. 본 실시예에서는 광배향막을 적용하여 액정분자들이 축성 대칭인 배향구조를 갖도록 표면처리를 하였다. 또한, 상기 복수의 GRIN 렌즈 중 하나의 렌즈 또는 두 렌즈 모두를 구면경이 되게 가공하여 공진기의 안정화를 유지하도록 설계하였다.Further, a vertical alignment film 4a is applied on the dielectric multilayer thin film 3a of one GRIN lens 1a so that the liquid crystal is vertically aligned, and on the dielectric multilayer thin film 3b of another GRIN lens 1b, in a mutually perpendicular direction. An optical alignment film structure composed of oriented double domains is applied to align the liquid crystals. In such an orientation structure, there is always a symmetrical structure with respect to any incident polarized light, thereby realizing a wavelength variable function in which the polarization dependency of transmission characteristics is completely removed. That is, the surface treatment is added so that the horizontal alignment has the axial symmetry orientation with respect to the orientation perpendicular to the surface in the hybrid alignment structure. The surface treatment for the axial orientation may be performed by axially symmetric rubbing or by irradiating the photoalignment layer with ultraviolet rays or the like. In this embodiment, a photoalignment film is applied to the surface of the liquid crystal molecules to have an alignment structure of axial symmetry. In addition, one or both lenses of the GRIN lenses are designed to maintain the stability of the resonator by processing them into spherical mirrors.
그리고, 광 고분자를 이용한 간격 유지 구조물, 즉 광 고분자 소재 기반부(30)를 설치하여 상기 복수의 렌즈 사이의 간격을 항상 일정하게 유지하도록 하였다. 이렇게 이루어진 본 발명의 광모듈은 일련의 공정을 거쳐 공진기 내부에 네마틱 액정(10)이 주입되고 봉합제(11)에 의해 봉합된 다음, 전극을 통한 인가전압의 변화에 따라 공진기 내부의 굴절률을 변화시켜 파장 가변 필터로서의 역할을 수행하게 된다.In addition, an interval maintaining structure using an optical polymer, that is, an optical polymer material base part 30 is installed to maintain a constant distance between the plurality of lenses at all times. Thus, the optical module of the present invention is subjected to a series of processes, the nematic liquid crystal 10 is injected into the resonator and sealed by the sealant 11, and then the refractive index of the resonator in accordance with the change in the applied voltage through the electrode Change to serve as a tunable filter.
도 4는 본 발명의 광 고분자 소재 기반부의 설계도이다. 도 4의 광 고분자 소재 기반부는 도 3의 도면 설명부호 30에 의해 나타나 있으며, 이러한 광 고분자 기반부가 복수의 GRIN 렌즈를 지지하게 된다. 상기 광 고분자 소재 기반부상에는GRIN 렌즈가 안착될 수 있는 유도홈(6)을 형성시킬 수 있다. 도면 설명부호 7은 복수의 GRIN 렌즈가 파브리-페로 공진기를 구성할 때 두 거울면 간의 간격을 일정하게 유지할 수 있도록 광 고분자 물질을 에칭해서 만든 구조물이다. 설계 파라메터 w, d, h, l은 각각 폭, 두께, 높이, 길이를 나타낸다.Figure 4 is a design of the optical polymer material base portion of the present invention. The photopolymer material base of FIG. 4 is indicated by reference numeral 30 in FIG. 3, and the photopolymer base supports the plurality of GRIN lenses. The photopolymer material base portion may form an induction groove 6 in which a GRIN lens may be seated. Reference numeral 7 denotes a structure made by etching a photopolymer material so that a plurality of GRIN lenses constitute a Fabry-Perot resonator to maintain a constant distance between two mirror surfaces. The design parameters w, d, h and l represent the width, thickness, height and length, respectively.
도 5a 및 도 5b는 광 고분자 소재 기반부의 제작 공정의 개략도이다. 기판(21)상에 광 고분자 물질(22)이 설계 의도에 따라 도포되고 제작하고자 하는 구조물의 설계 패턴에 맞춰 포토 마스크(23)를 형성한다.5A and 5B are schematic views of the fabrication process of the optical polymer material base. The photopolymer material 22 is applied onto the substrate 21 according to the design intention, and the photomask 23 is formed according to the design pattern of the structure to be manufactured.
이러한 포토 마스크(23)는 광 고분자 물질 위에 위치하고 외부로부터 자외선(70)이 조사되면 자외선을 받은 부분은 경화된다(도 5a 참조). 이후 화학적 에칭 공정을 통하여 경화되지 아니한 부분은 깎여 나가게 되고, 경화된 부분만 기판(21)상에 남게 됨으로써 공진기 간격을 유지시킬 수 있는 두께 구조물(24)이 형성된다(도 5b 참조).The photo mask 23 is positioned on the photopolymer material, and when the ultraviolet ray 70 is irradiated from the outside, the portion that receives the ultraviolet ray is cured (see FIG. 5A). Thereafter, the uncured portion is scraped off through the chemical etching process, and only the cured portion remains on the substrate 21 to form a thickness structure 24 capable of maintaining the resonator spacing (see FIG. 5B).
도 6은 GRIN 렌즈의 사시도이다. 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, GRIN 렌즈(1a, 1b)상에 형성되어 있는 ITO 전극 연결홈(8)은 외부로 전극을 연결할 수 있도록 그 바닥면에 ITO가 코팅된다.6 is a perspective view of a GRIN lens. As shown in FIG. 6, the ITO electrode connecting groove 8 formed on the GRIN lenses 1a and 1b is coated with ITO on its bottom surface so as to connect the electrodes to the outside.
도 7a는 GRIN 렌즈를 보다 안정하게 지지할 수 있도록 제안된 본 발명의 필터 장치의 평단면도이고, 도 7b는 본 발명의 필터 장치의 측단면도이다. 도 7a 및 도 7b에 도시되어 있는 바와 같이, 복수의 광 고분자 소재 기반부(30a, 30b)는 파브리-페로 공진기의 간격을 보다 일정하고 안정되게 유지시키는데 공헌하며, 지지체(5)와 광 고분자 소재 연결부(40)는 이러한 공진기가 안정화된 공진 모드를 제공할 수 있도록 도와준다.7A is a cross sectional plan view of the filter device of the present invention proposed to more stably support a GRIN lens, and FIG. 7B is a side cross-sectional view of the filter device of the present invention. As shown in FIGS. 7A and 7B, the plurality of photopolymer material bases 30a and 30b contribute to maintaining a more constant and stable spacing of the Fabry-Perot resonator, and the support 5 and the photopolymer material. The connector 40 helps this resonator to provide a stabilized resonance mode.
이러한 광 고분자 소재 기반부(30a, 30b)는 공진기 정렬시 나타나는 공진기 간격 변화에 따른 공진 모드의 급격한 변화를 억제시키며, 파브리-페로 공진기 정렬은 GRIN 렌즈(1a, 1b)와 광 고분자 소재 기반부(30a, 30b)의 가공오차가 허용범위내에 들어오게 되면 공진기를 정렬시킬 때마다 항시 같은 투과 특성을 나타내는 재현성을 향상시킬 수 있다.The photopolymer material bases 30a and 30b suppress abrupt changes in the resonance mode due to the change in the resonator spacing, which occurs when the resonator is aligned. When the processing error of 30a, 30b) falls within the allowable range, the reproducibility of always exhibiting the same transmission characteristics can be improved whenever the resonator is aligned.
한편, 시편의 투과 효율의 증대를 위해서는 복수의 GRIN 렌즈(1a, 1b)의 바깥면에 사용되는 파장 범위내에서 반사율이 낮은 무반사막을 코팅하는 것이 양호하다.On the other hand, in order to increase the transmission efficiency of the specimen, it is preferable to coat the antireflection film having a low reflectance within the wavelength range used for the outer surfaces of the plurality of GRIN lenses 1a and 1b.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 네마틱 액정 파브리-페로 파장 가변 필터 장치에 의하면, 평행광을 만들기 위해 광섬유가 직접 연결된 복수의 GRIN 렌즈가 사용되므로써 종래의 평행광 발생장치나 광커넥터 같은 부대시설이 필요하지 않게 된다. 이에 따라 그 만큼 필터 장치를 소형화시킬 수 있게 된다.As described above, according to the nematic liquid crystal Fabry-Perot tunable filter device of the present invention, a plurality of GRIN lenses directly connected to optical fibers are used to produce parallel light, and thus, conventional facilities such as a parallel light generator or an optical connector are provided. It is not necessary. As a result, the filter device can be miniaturized.
뿐만 아니라, 종래의 간격 띄우개를 사용한 파브리-페로 공진기 보다 공진기 사이의 간격을 항시 일정하게 유지시킬 수 있어 공진기 정렬시 발생할 수 있는 간격 오차에 기인한 투과 빛의 파장 동조 특성의 저하를 방지할 수 있다.In addition, the spacing between the resonators can be kept constant at all times than the Fabry-Perot resonators using the conventional spacers, thereby preventing the degradation of the wavelength tuning characteristics of the transmitted light due to the spacing errors that may occur when the resonators are aligned. have.
또한, 본 발명의 이러한 수단에 의해 파브리-페로 공진기를 현격하게 소형화시킬 수 있을 뿐만 아니라 제작 공정을 단순하게 함으로써 제작 비용을 현저하게 감소시킬 수 있게 된다.In addition, by this means of the present invention, not only can the Fabri-Perot resonator be significantly miniaturized, but also the manufacturing process can be significantly reduced by simplifying the manufacturing process.
그리고, GRIN 렌즈의 일측 유리기판을 구면경으로 형성하므로써, 두 평면경을 사용한 종래의 파브리-페로 공진기로부터 발생하는 완벽한 평행정렬의 요구를 완화시킬 수 있어 파브리-페로 공진기 자체의 정렬 안정화가 증대된다.By forming the glass substrate on one side of the GRIN lens as a spherical mirror, it is possible to alleviate the need for a perfect parallel alignment resulting from a conventional Fabry-Perot resonator using two planar mirrors, thereby increasing the stabilization of the Fabry-Perot resonator itself.
이와 같이 본 발명은 투과 빛에 대한 입사빛의 편광 의존성을 완전하게 제거할 수 있고, 낮은 전압에 의해 구동 가능하며 폭넓은 영역에서의 파장 가변 혹은 동조 특성을 달성할 수 있으며, 정밀한 광학계의 정렬이 불필요하여 제작 공정을 간단히 할 수 있는 소형화된 네마틱 액정 파브리-페로 파장 가변 필터 장치를 제공할 수 있으므로 제품의 고품질화를 구현할 수 있게 된다. 즉, 본 발명에 의해 매우 작고 견고한 공진기 광모듈을 구성하고 제조 공정상 간단하고 소형의 파브리-페로 파장 가변 필터 장치를 구현할 수 있다.As such, the present invention can completely eliminate the polarization dependence of the incident light on the transmitted light, can be driven by a low voltage, can achieve the wavelength variable or tuning characteristics in a wide range, precise alignment of the optical system It is possible to provide a miniaturized nematic liquid crystal Fabry-Perot tunable filter device that can simplify the manufacturing process because it is unnecessary, thereby realizing high quality products. That is, according to the present invention, it is possible to construct a very small and robust resonator optical module and to implement a simple and compact Fabry-Perot wavelength variable filter device in a manufacturing process.
지금까지 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 명세서에 기재되고 청구된 권리의 진정한 정신 및 범위 안에서 수정 및 변경할 수 있는 여러가지 실시형태는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것임을 이해하여야 할 것이다.While the embodiments of the present invention have been described so far, the present invention is not limited thereto, and various embodiments that can be modified and changed within the true spirit and scope of the rights described and claimed are within the protection scope of the present invention. You will have to understand.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020000076435A KR20020047821A (en) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | Nematic liquid crystal fabry-perot wavelength tunable filter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020000076435A KR20020047821A (en) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | Nematic liquid crystal fabry-perot wavelength tunable filter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20020047821A true KR20020047821A (en) | 2002-06-22 |
Family
ID=27681790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020000076435A KR20020047821A (en) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | Nematic liquid crystal fabry-perot wavelength tunable filter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20020047821A (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06148692A (en) * | 1992-11-02 | 1994-05-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Wavelength variable liquid crystal optical filter |
| JPH10221660A (en) * | 1997-02-03 | 1998-08-21 | Yazaki Corp | Wavelength selection filter and resonance wavelength selection control method used for the filter |
| JP2000162516A (en) * | 1998-11-27 | 2000-06-16 | Nec Corp | Wavelength variable filter |
| US6154591A (en) * | 1998-04-20 | 2000-11-28 | British Telecommunications Public Limited Company | Tunable optical device |
-
2000
- 2000-12-14 KR KR1020000076435A patent/KR20020047821A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06148692A (en) * | 1992-11-02 | 1994-05-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Wavelength variable liquid crystal optical filter |
| JPH10221660A (en) * | 1997-02-03 | 1998-08-21 | Yazaki Corp | Wavelength selection filter and resonance wavelength selection control method used for the filter |
| US6154591A (en) * | 1998-04-20 | 2000-11-28 | British Telecommunications Public Limited Company | Tunable optical device |
| JP2000162516A (en) * | 1998-11-27 | 2000-06-16 | Nec Corp | Wavelength variable filter |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5825448A (en) | Reflective optically active diffractive device | |
| US7764354B2 (en) | Multi-layer diffraction type polarizer and liquid crystal element | |
| US5638201A (en) | Optically active diffractive device | |
| US7623291B2 (en) | Polarized diffractive filter and layered polarized diffractive filter | |
| US20070258677A1 (en) | Electrically Tunable Microresonators Using Photoaligned Liquid Crystals | |
| US5882238A (en) | Method for manufacturing bend-aligned liquid crystal cell using light | |
| US20120269478A1 (en) | Liquid crystal waveguide for dynamically controlling polarized light | |
| AU2007219683A1 (en) | Method and apparatus for spatially modulated electric field generation and electro-optical tuning using liquid crystals | |
| KR101334945B1 (en) | Alignment Layer and Liquid Crystal Display Apparatus Having the Same | |
| CN110618565A (en) | Liquid crystal waveguide light adjusting device and liquid crystal waveguide light adjusting system | |
| KR100284647B1 (en) | Nematic liquid crystal Fabry-Perot wavelength tunable filter device | |
| KR20020047821A (en) | Nematic liquid crystal fabry-perot wavelength tunable filter | |
| KR20090027038A (en) | Single gap transflective liquid crystal display | |
| KR20020039787A (en) | Nematic liquid crystal Fabry-Perot tunable filter and manufacturing method thereof | |
| KR100308158B1 (en) | A-multi-domain liquid crystal display device | |
| JP5150992B2 (en) | Liquid crystal device and optical attenuator | |
| KR20020041053A (en) | Nematic liquid crystal Fabry-Perot tunable filter | |
| KR20050103921A (en) | Optical attenuator and optical head device | |
| KR20010060522A (en) | Liquid crystal displays | |
| KR100667939B1 (en) | Liquid crystal device and manufacturing method thereof | |
| KR20050047707A (en) | Polarization grating device using liquid crystals and its manufacturing method | |
| KR100705618B1 (en) | Liquid crystal display and method for fabricating the same | |
| KR100294685B1 (en) | Orientation Division Liquid Crystal Display Device | |
| KR101112558B1 (en) | Liquid crystal display | |
| JPH05249426A (en) | Wavelength selection filter and transmission wavelength control method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |