MX2008003614A - Elemento optico y metodo para controlar su funcion de transferencia - Google Patents

Abstract

Área de aplicación:óptica. Elementoóptico que comprende una red de fases Bragg (3), que estáformado de material electro-óptico o se inserta en una capa adicional. La red de fases Bragg (3) estáconstruida de una serie de elevaciones (6) y depresiones (7) provistas periódicamente de la superficie de la guía de ondas (2), revestida con una capa de compensación (8) y una capa del material de aislamiento eléctrico (9), junto con la propagación de la luz. La red de fases (3) estáequipada con un medio para formar un campo eléctrico externo, aperiódico, espacialmente no homogéneo.

Description

ELEMENTO ÓPTICO Y MÉTODO PARA CONTROLAR SU FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención pertenece al área física de la óptica y, de hecho, a los métodos ópticos e instalaciones para filtro espectral de radiación óptica. Esto se basa en los cristales electro-ópticos y se usa para producir filtros de banda estrecha con un espectro de onda amplia de cambio a longitud de onda y para la producción de atenuadores y moduladores ópticos selectivos de luz y ecualizadores ópticos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El volumen de información que será transmitido actualmente esta creciendo de manera no proporcional y conduce al desarrollo de nuevas tecnologías que hacen posible incrementar la transmisión de datos de las redes de telecomunicaciones. Uno de los procesos más orientados hacia al futuro es condensar las señales en los canales para las redes de transmisión de datos basados en fibra óptica (MDLO -multiplexión de división de longitud de onda) . En el futuro cercano, la transmisión de hasta 80 canales espectrales, con la generación de longitudes de onda equidistantes de 1530 nm a 1600 nm, hará posible lograr las velocidades de transmisión de varios terabits por segundo en las redes ópticas. Únicamente será posible el implemento eficiente de de MDLO en la práctica cuando un gran número de elementos ópticos tales como separadores, enrutadores, filtros, moduladores, amplificadores, etc., están disponibles. Para el uso efectivo de las nuevas posibilidades, también será necesario lograr el control y cambio de señales ópticas y su reconfiguración por medios electrónicos. De esta forma, el papel de elementos ópticos controlados, por ejemplo, el interruptor óptico y el filtro óptico controlable, está desarrollándose crecientemente. Todos los métodos conocidos de filtro espectral de radiación óptica se basan en la difracción de radiación en rejillas de fase de Braga que se han fijado y descrito anteriormente en un cristal fotoreflectivo [G.A. Rakuljic, V. Leyva - "Volume holographic narrow-band optical filter". - Opt. Lett. - 1993, Vol. 18, N 6 p.p. 459 - 461] . Es posible el uso de volumen y también el diseño de guía de onda de las rejillas de fase Braggs [J. Hukriede, I. Nee, D. Kip, E. Kraetzig - "Thermally fixed reflection gratings for infrared Light in LiNb03:Ti:Fe Channel waveguides" . - Opt. Lett. 1998, Vol. 23, N 17, p.p. 1405 - 1407] . El filtro espectral real toma lugar de a siguiente manera. Al iluminar el cristal por un haz luminoso en la dirección prácticamente paralela a la dirección del vector de la rejilla de fases, la luz se refleja solamente en la longitud de onda que corresponde a la condición de Braggs en la rejilla de fases, haciéndolo en la dirección opuesta. La luz del espectro de onda restante pasa sin cambio a través del cristal óptimamente transparente. Para decirlo precisamente, la luz se refleja sobre la rejilla de fases en un espectro • de onda estrecho específico de la longitud de onda. La longitud de onda central de la luz ?B corresponde a la siguiente fórmula: ?B = 2n? (1) En donde: n - índice de refracción promedio del cristal ? - periodo de rejilla de fases Braggs. La selectividad espectral de dicho filtro depende de la longitud de la rejilla de fase Braggs y corresponde a la siguiente fórmula: d ? ? ni wenn » (2) d ni ? ni wenn « En donde: d - banda de onda de luz reflejada selectiva ni - amplitud del cambio en el índice de refracción de la rejilla de fases Braggs T - longitud de rejilla de fases. Para la modificación de la longitud de onda ? elegida, un campo eléctrico con la resistencia de campo E puede aplicarse transversal a la dirección de la propagación de radiación de luz [R. Muller, J.V. Alvarez-Bravo, L. Arizmendi, J.M. Cabrera - "Tuning of photorefractive interferencia filtres in LiNb03 - J. Phys, D: Apll. Phys . -1994, Vol. 27, págs. 1628 - 1632]. Debido al efecto electro-óptico (Efecto Pokkets) , en los cristales foto-refractivos, el índice de refracción promedio del cristal n depende del voltaje del campo eléctrico E de la siguiente manera: ?n = 1/2 n03rE (3) En donde: ?n - variación del índice de refracción del cristal No = índice de refracción promedio del cristal, bajo la condición E = 0 r - coeficiente electro-óptico efectivo, que depende de la dirección del campo eléctrico en relación con los ejes cristalográficos . Al modificar la resistencia del campo eléctrico E, el filtro se convirtió en virtud del hecho que una longitud de onda específica ?B de -la radiación que será filtrada. El diseño de guía de onda permite la generación de campos de control a un voltaje aplicado relativamente bajo a una distancia muy pequeña entre los electrodos (10 µm) . Se conoce un elemento holográfico óptico [US00544669A] que realiza la función de un filtro óptico de banda estrecha. Este elemento consiste de un cristal fotorefractivo en el cual se apunta y fija la rejilla de fases Braggs. El elemento tiene selectividad espectral muy alta (es posible crear el filtro con una anchura de la función de transferencia espectral de por lo menos 10 pm) . El elemento puede usarse para guía luminosa con el grado introducido de curvatura y para el filtro simultáneo de varios frentes de onda. Cuando se usa el elemento holográfico en redes de fibra óptica, existe una necesidad de diseño de volumen y adicionalmente óptica colimada. A su vez, esto lleva al ajuste preciso. Esto es un costo extremadamente fuerte y por lo tanto no es adecuado para producción masiva. Se conoce un proceso para cambio eléctrico de un filtro óptico holográfico en el cristal fotorefractivo [M.P. Petrov, .M. Prtrov, A. V. Chamrai, C. Denz, T. tschudi. -"Electrically controlled holographic optical filter". - Proc. 27th Eur. Conf. On Opt. Comm. (ECOC'01 - Ámsterdam) . Th. F. 3.4. págs. 628-629 (2001)] en el cual se crea un campo espacialmente homogéneo en el cristal por la aplicación de un voltaje constante al cristal. En la modificación del voltaje aplicado y el cambio relacionado en ella resistencia del campo eléctrico E, se elige el filtro se rediseña en virtud del hecho que una longitud de onda específica ?B de la radiación que será filtrada. La desventaja de este proceso es la necesidad de usar voltajes de control muy altos, que se determinaron por coeficientes electro-ópticos pequeños de los materiales foto-reactivos usados. Una desventaja adicional es una banda de onda pequeña de cambio a la cantidad de un máximo de ln para LiNb03 limitado por la descarga eléctrica. Se conoce un proceso de multiplexión eléctrica [M.P. Petrov, S.I. stepanov, A.A. Kamshilin. - Light diffraction from the volume holograms in electrooptic birefringent crystals". -Opt. Común. - 1979, No. 29, p.p. 44-48], que consiste de anotar en unas cuantas rejillas de fase Braggs en uno y el mismo volumen del cristal foto-refractivo en diferentes valores de la resistencia del campo eléctrico. Este proceso hace posible ampliar la banda de longitud de onda del rediseño eléctrico del filtro. Sin embargo, cuando se aplica este método, hay límites para el número de canales espectrales conmutados (que se determinan por un número máximo de hologramas multiplexados eléctricamente) y la distancia entre los canales de unión. Este límite surge debido a las demandas extremadamente altas en el sistema de transferencia de datos modernos con respecto a la interferencia. La conmutación eléctrica origina un simple cambio de las longitudes de onda centrales de todas las rejillas que se trazan en el cristal. La banda de longitud de onda central de una rejilla corresponde a la banda de longitud de onda central del canal espectral que se activa actualmente, Las rejillas restantes ocasionan ruido adicional simultáneamente. Se conoce un conmutador eléctrico (WO 00/02098) que contiene un material fotorefractivo para-eléctrico en el cual por lo menos se forma una rejilla holográfica, con dos electrodos que se aplican en los bordes opuestos del material para aplicar un campo eléctrico externo. Sin embargo, en el caso de esta conmutación, se hace uso al KLTN del cristal, en la fase para-eléctrica, que actúa cercana a la transición de fases. Esto incrementa sustancialmente las demandas para estabilizar las temperaturas de esta construcción y limita el rango de temperatura de operación. En la actualidad, no se conocen métodos para la producción de guías de onda de una alta calidad usando KLTN de cristal. Esta es la razón por la que las construcciones basadas en el método conocido de electro-holografía solo pueden producirse en el diseño de volumen y produce altos voltajes de cambio y sintonización óptica compleja. Esto da como resultado tiempos de cambio más largos.

También se conoce el proceso de un conmutador óptico (US00403949A) . Este proceso se basa en un efecto electro-óptico cuadrado. Esto permite la activación eléctrica de la rejilla holográfica se traza en la rejilla paraeléctrica. La activación se genera por la interacción de la distribución modulada espacialmente del campo eléctrico que constituye la rejilla holográfica dentro del cristal y el efecto del campo eléctrico externo espacialmente homogéneo. Este proceso conocido hace posible cambiar la luz, tanto en la dirección de propagación cono dependiendo también de la longitud de onda. Sin embargo, este proceso conocido requiere altos voltajes de cambio y sintonización óptica compleja. Esto da como resultado tiempos de cambio largos. El elemento óptico descrito en [US 005832148A] es el componente que se acerca al elemento que será registrado en términos de un gran número de sus características esenciales. Se basa en un sustrato en el cual se ha aplicado un material electro-óptico que tiene un índice de refracción superior al del propio sustrato. La película que esta en la parte superior se usa como una guía de onda óptica. En un incremento de este material electro-óptico específico (LiNb03) se usa como el sustrato y la guía de onda óptica se forma por la difusión de una capa intermedia de iones de titanio. Los electrodos de larga extracción se aplican en la superficie de la capa electro-óptica y una fuente de voltaje de control se conecta a los mismos. La rejilla de fases de Braggs se traza en la capa de guía de onda. El filtro tiene una selectividad espectral muy alta y realiza las funciones de un filtro óptico de banda estrecha sintonizable eléctricamente (es posible crear filtros con selectividad espectral menor a 10 pm) . El diseño de la guía de onda hace posible crear una gran resistencia de campo eléctrico con un voltaje relativamente bajo gracias a una distancia muy corta entre los electrodos (10 µm) . Sin embargo, la banda de longitud de onda sintonizable de dicho filtro se limita por el voltaje de descarga disruptiva eléctrica y, en el caso del filtro basado en cristal LiNb03 no excede más de 1 nm. Se conoce un proceso adicional para controlar la función de transferencia de un filtro óptico, descrito como prototipo [aaO] , que aplica un campo eléctrico a los electrodos que se aplican a la superficie de capa del material electro-óptico. En el material electro-óptico, el voltaje de control aplicado genera una resistencia de campo eléctrico homogénea que se orienta a lo largo del vector de onda de la rejilla de fases Braggs. El campo eléctrico formado genera un cambio en el índice de refracción del material electro-óptico y por lo tanto un cambio en la velocidad de luz dentro de la guía de onda. Esto conduce a un cambio en la intensidad de luz de la luz reflejada por la rejilla de fase Braggs para una longitud de onda específica. La longitud de onda de la capacidad de sintonización de dicho filtro, sin embargo, se limita por el voltaje de la descarga disruptiva y, en el caso del filtro basado en el cristal LiNbC03 excede no más de 1 nm.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El objeto de la invención, por otro lado, la producción de los elementos ópticos en un diseño integral óptico que tiene un uso multifuncional (filtros ópticos sintonizables, atenuadores y moduladotes ópticos selectivos, interruptores ópticos y ecualizadotes ópticos), y que tienen una alta selectividad espectral, una banda de longitud de onda amplia de sintonización, dinámica mayor y baja tendencia a la interferencia. Una ayuda adicional de esta invención fue desarrollar un proceso para controlar los elementos mencionados antes que hace posible controlar eléctricamente el perfil de la función de transferencia, la ubicación de la máxima función de transferencia, el número de canales que serán seleccionados, y la compensación de distorsión de fase, mientras usa un voltaje de control relativamente bajo y con una alta capacidad de sintonización y velocidad de conmutación. La tarea se resuelve por un gran número de invenciones que se refieren a una intención de unión.

Por lo tanto, la tarea actual se resuelve en virtud del hecho que el elemento óptico se aplica a inmaterial electro-óptico en el cual se forma la rejilla de fase de Braggs. La rejilla tiene un medio para formar campos eléctricos externos, aperiódicos, no homogéneos por lo menos en partes de la longitud del injerto a lo largo de la dirección de propagación de radiación óptica. La rejilla de fase de Braggs puede formarse en la guía de onda ótica del material electro-óptico en forma de elevaciones aplicadas periódicamente y las impresiones de la superficie de guía de onda en la dirección de propagación de la luz. La rejilla de fase Braggs puede formarse en la guía de onda óptica del material electro. -óptico en forma de las elevaciones aplicadas periódicamente y las impresiones de la superficie de guía de onda en la dirección de propagación de la luz. Una capa del material se aplica adicionalmente a la superficie del la rejilla cuyo índice de refracción corresponde al índice de refracción del sustrato, pero que puede desviarse del índice de reacción de la base por un máximo de 40%. Los medios para la formación de un campo eléctrico no homogéneo, aperiódico, externo, puede crearse por la aplicación de dos electrodos que se localizan en ambos lados del injerto descrito antes. Los medios para la formación de un campo eléctrico espacialmente externo, no homogéneo, aperiódico, puede crearse por la aplicación de dos electrodos que se localizan en ambos lados de la rejilla descritos antes. La distancia entre los dos electrodos camia en forma lineal a lo largo de la dirección de propagación de radiación. Los medios para la formación de un campo eléctrico espacialmente no homogéneo, aperiódico, externo, puede crearse por cuatro electrodos individuales aislados mutuamente que se localizan en pares en dos lados de la rejilla mencionada antes. Los medios para la formación de un campo eléctrico espacialmente no homogéneo, aperiódico, externo, puede repararse por cuatro electrodos individuales aislados mutualmente que se localizan en pares en los dos lados de la rejilla mencionada antes. La distancia entre el par de electrodos respectivos se incrementa o disminuye en forma lineal a lo largo de la dirección de propagación de radiación. Los medios para la formación de campo eléctrico espacialmente no homogéneo, aperiódico, externo, puede crearse aplicando por lo menos tres electrodos mutuamente aislados eléctricamente que se localizan sobre ambos lados del la rejilla mencionada antes y que se pretende que controlen la resistencia de campo eléctrico en varios puntos de la rejilla mencionada antes a lo largo de la dirección de la radiación poética. Esta construcción, por ejemplo, puede entenderse en cuanto a la cantidad de N de los electrodos mencionados antes; el número de electrodos N se deriva de la siguiente fórmula: N > 2D / d (4) En donde: D - banda de longitud de onda del rediseño eléctrico del filtro. La tarea actual también se puede resolver en virtud del hecho que controla el perfil de la función de transferencia de filtro que se basa en un material electro-óptico en el cual se forma una rejilla de fase de Braggs que, a su vez, tiene los medios ara la creación de un campo eléctrico espacialmente no homogéneo, aperiódico, externo por lo menos en partes de la longitud de rejilla a lo lago de la dirección de propagación de radiación óptica, toma lugar por medio de la influencia en por lo menos partes de la rejilla de un campo eléctrico espacialmente no homogéneo, aperiódico, externo, que ocasiona el cambio en la difracción de la radiación óptica, hasta su modificación máxima. Bajo la influencia de un campo eléctrico espacialmente no homogéneo, aperiódico, externo, la dirección del vector de la resistencia de campo eléctrico en parte de la rejilla mencionada antes, puede formarse en la dirección inversa a la del vector de la resistencia del campo eléctrico en la otra parte de la rejilla.

El objeto de la invención es que la difracción de la rejilla de Braggs que se genera en el material electro-óptico se controla por la generación de una distribución no homogénea del campo eléctrico dentro del material. En la realización de este proceso de control, la radiación óptica puede introducirse (acoplarse en) junto con el vector de la rejilla, con reconocimiento simultáneo de la radiación óptica reflejada en la rejilla mencionada antes debido a la difracción y la radiación óptica enrutada a través del cristal óptico. El voltaje de control también puede reducirse sustancialmente por el uso del diseño de guía de onda en virtud al hecho que la radiación de luz que será filtrada se distribuye dentro de la longitud de onda que se genera en el cristal óptico y la velocidad de la función de transferencia se incrementa sustancialmente. La eficiencia de difracción de la rejilla de fases de Braggs, que consiste de las elevaciones e indentaciones aplicadas aperiódicamente de la superficie de guía de onda en la dirección de la propagación de luz puede mejorarse sustancialmente. Esto se realiza aplicando una capa adicional del material óptico en la rejilla cuyo índice de refracción corresponde al índice de refracción del sustrato, pero que puede desviarse del índice de refracción de la base por un máximo de 40%.

La cantidad de la descarga disruptiva eléctrica también puede incrementarse sustancialmente (alargarse) y consecuentemente la cantidad de banda de longitud de onda sintonizable puede incrementarse considerablemente. Esto se realiza usando una capa adicional de un material eléctricamente aislable que rellena todo el espacio entre todos los electrodos, que incrementa sustancialmente el voltaje de la descarga disruptiva, haciendo así posible, consecuentemente, incrementar el voltaje que será aplicado a los electrodos. Justo como en los procesos conocidos, la difracción de la radiación que será filtrada se controla por la formación de un campo eléctrico de una resistencia específica en el cristal, como resultado del cual cambia el índice de refracción del cristal. Una característica especial del registro pendiente en proceso es que el campo eléctrico en la dirección de propagación de radiación no es homogéneo. Al crecer la distribución espacial necesaria del campo eléctrico en el cristal, puede crearse la función de transferencia requerida del elemento óptico, lo cual conduce a la naturaleza mutifuncional del elemento óptico. Por o tanto, cuando se usa el campo eléctrico externo se modifica homogéneamente junto con la dirección de propagación de radiación, la eficiencia de difracción de la rejilla puede reducirse sustancialmente, justo debajo de cero.

Un interruptor de luz espectralmente selectivo eléctrico puede crearse sobre esta base. Gracias a la naturaleza electro-óptica del control, la velocidad de conmutación de dicho conmutador es muy alta y puede aumentarse a 10-100 GHz. La eficiencia de difracción de la rejilla de fases de Braggs puede controlarse cuando se altera el grado de falta de homogeneidad. En este caso, dicho elemento funciona como un modulador de luz selectivo eléctricamente controlado. El perfil de la función de transferencia de rejilla de fases de Braggs puede controlarse eléctricamente de manera adicional. La reconfiguración de la función de transferencia del estado de reflexión del estado de conducción de avance puede servir como un ejemplo. Esta reconfiguración se logra en virtud del hecho que, en dos mitades idénticas de la rejilla, los campos eléctricos se aplica, lo cual genera un cambio de fases igual a p para las ondas luminosas reflejadas por ambas mitades de la rejilla. El registro pendiente del elemento óptico puede actuar como un conmutado r óptico universal con un número variable de canales espectrales. Un número específico de las rejillas de fase de Braggs formadas se localiza en un campo eléctrico no homogéneo y por lo tanto su difracción o existe. Un campo eléctrico homogéneo se aplica a otras rejillas de fases. Esto es por lo que existe su difracción. Esta circunstancia perita la reflexión de los canales espectrales seleccionados . El elemento óptico que será registrado también puede actuar como un ecualizador óptico eléctricamente controlado. En este caso, la eficiencia de difracción de cada rejilla elemental individual se define por el grado de falta de homogeneidad espacial del campo eléctrico externo. El elemento óptico que será registrado también puede actuar como un filtro óptico de banda estrecha con una banda de longitud de onda amplia. El registro pendiente del elemento óptico también puede actuar como un compensador de dispersión espectral óptico. Las siguientes figuras aclaran el objeto de la invención: La Fig. 1 muestra el prototipo del elemento óptico con dos electrodos. (Ui y U2 representan los voltajes eléctricos aplicados a los electrodos. No se ilustran las capas del material de compensación y aislamiento) . En la Fig. 2, se muestra el elemento óptico con dos electrodos. La distancia entre los dos electrodos disminuye en forma lineal a lo largo de la dirección de propagación de radiación. En la Fig. 3, se muestra el elemento óptico con cuatro electrodos.

En la Fig. 4, se muestra el elemento óptico con cuatro electrodos. La distancia entre el par respectivo de los electrodos cambia en forma lineal a lo largo de la dirección de propagación de radiación. En la Fig. 5, se muestra el elemento óptico con tres electrodos. En la Fig. 6, se muestra el elemento óptico con ocho electrodos. En la Fig. 7, se muestra el elemento óptico en una sección longitudinal. La rejilla de fase de Braggs se diseña como una serie de elevaciones e indentaciones aplicadas periódicamente de la superficie de guía de onda, revestida con una capa del material de compensación y una capa del material eléctricamente aislante, (h - altura de la guía de onda. ?h - diferencia de altura entre las indentaciones y las elevaciones) . La sección corre a lo largo de la guía de onda (en el plano de ABC) . La Fig. 8 muestra la sección transversal del elemento óptico mencionado antes. La sección corre transversal al eje de la guía de onda (en el plano DEF) . La Fig. 9 muestra la dependencia de la resistencia de campo eléctrico E en las coordenadas a lo largo de la dirección de propagación de radiación para el arreglo de los electrodos en el elemento se muestra en la Fig. 2.

La Fig. 10 muestra la dependencia de la resistencia del campo eléctrico E en las coordenadas a lo largo de la dirección de propagación de radiación para la disposición de los electrodos en el elemento como se muestra en la Fig. 4. La Fig. 11 muestra la característica espectral del coeficiente de reflexión de rejillas de fase de Braggs (? -longitud de onda de la radiación óptica, ?B - longitud de onda central de la radiación óptica reflejada, d - anchura de la función de transferencia de rejillas de fase de Braggs) . La Fig. 12 muestra el prototipo del elemento óptico ilustrado con una rejilla de fases al cual se aplica un campo eléctrico homogéneo, externo, E (Ebd - resistencia de campo eléctrico en el cual toma lugar la descarga disruptiva eléctrica del filtro óptico, - Ebc¡- resistencia de campo eléctrico con polaridad reversiva, E0 - resistencia de campo eléctrico que sirve para modificar la longitud de onda central de la radiación reflejada en la cantidad de la anchura de la función de transferencia (d) de rejilla de fase de Braggs, T - longitud de rejilla de fases) . La Fig. 13 muestra la dependencia de la característica espectral del elemento óptico en la cantidad de resistencia de campo eléctrico externo aplicada (a - sin ampo eléctrico, b - en el caso de E = -Ebd, c-E = Eo, d - e el caso de E = Ebd) .

La Fig. 14 muestra una de las variantes de la falta de campo eléctrico externo espacialmente no homogéneo aplicado al elemento óptico (Ex/Z - resistencia de campo eléctrico en la primera mitad de la rejilla que crea una diferencia de fases adicional de la radiación '+óptica que es igual a p/2; -Ex/2 - resistencia de campo eléctrico en la segunda mitad de la rejilla que crea una diferencia de fases adicional de la radiación óptica que es igual a -p/2-) . La Fig. 15 muestra la función de transferencia del elemento en el caso en el cual el campo eléctrico listado en la Fig. 14 se aplica al elemento (línea continua - en la ausencia del campo eléctrico externo; línea punteada - en presencia del campo eléctrico externo) . La Fig. 16 muestra la función de transferencia del campo eléctrico externo espacialmente no homogéneo, aplicado al elemento óptico. (Ebd - resistencia de campo eléctrico en la primera mitad de la rejilla, -Ebd- resistencia de campo eléctrico en la segunda mitad de la rejilla). La Fig. 17 muestra la función de transferencia del elemento en el caso en el cual el campo eléctrico listado en la Fig. 16 se aplica al filtro (línea continua - en la ausencia del campo eléctrico externo; línea punteada presencia del campo eléctrico externo) . La Fig. 18 muestra una variante adicional posible del campo eléctrico externo, espacialmente no homogéneo, aplicado al elemento óptico. (Ebd - resistencia de campo eléctrico en los primeros octavos de la rejilla en la cual toma lugar la descarga disruptiva eléctrica del filtro óptico, -Ebd- resistencia de campo eléctrico en el último octavo del injerto con la polaridad reversiva) . La Fig. 19 muestra la función de transferencia del elemento en el caso en el cual se lista el campo eléctrico en la Fig. 18 se aplica al filtro (línea continua - en la ausencia el campo eléctrico externo; línea punteada presencia del ampo eléctrico externo) . El registro pendiente del elemento óptico contiene un tablero de pe 1 hecho de material electro-óptico en el cual se puede formar la guía de onda óptica 2 (véase la Fig. 2) . Se pueden usar cristales tales como LiNb03, KNb03, BaTi03 o SBN como material electro-óptico. La rejilla de fases de Braggs 3 pueden usarse en el material real del tablero de pe 1 y también en la guía de onda óptica 2. La rejilla 3 puede crearse tanto en la forma de elevaciones aplicadas periódicamente 6 y las indentaciones 7 de la superficie de guía de onda en la dirección de propagación de luz (véase Figs. 7, 8). Por arriba de las elevaciones e indentaciones periódicas de la guía de onda, se aplica una capa de compensación de un material 8. Esta capa puede consistir de Ti02 o Si02, por ejemplo.

En ambos lados de la rejilla 3, los medios para crear campos eléctricos externos aperiódicos espacialmente no homogéneos se localiza en la forma de electrodos 4, a los cuales se aplican voltajes eléctricos vía los contactos 5 Ui, U2, U3, ... UN (dependiendo del número y configuración de los electrodos 4, la amplitud de los voltajes aplicados pueden ser idénticos o diferentes y su polaridad puede ser diferente o idéntica) . La superficie de los electrodos, la superficie del material de compensación, la superficie restante sobre la base y el espacio restante entre los electrodos se rellena con el material eléctricamente aislante 9. Esta capa de material puede consistir de resina epoxi o cualquier otro material de plástico que tenga un coeficiente alto de resistencia eléctrica. El campo eléctrico externo, aperiódico, espacialmente no homogéneo, puede crearse por los electrodos 4 que tiene una geometría diferente. Por lo tanto, por ejemplo, por dos electrodos cuya distancia de uno con el otro cambia en forma lienal a lo largo de la dirección de propagación de radiación (véase Fig. 2) ; por tres electrodos rectangulares (véase Fig. 5), que se influencian con diferentes voltajes, Ui, U2, U3; por cuatro electrodos de diferente geometría (véase Fig. 3, 4); por ocho electrodos rectangulares (véase Fig. 6) , que se influencian con diferentes voltajes Ui, U2, U3, ... U8; por N electrodos con la siguiente correspondencia: N > 2D/d. los ejemplos dados antes no limitan la elección del número de electrodos y su configuración . La función de transferencia del registro pendiente de elementos ópticos se controla de la siguiente manera. La distribución necesaria del voltaje de resistencia de campo eléctrico se genera dentro del material electro-óptico 1. La distribución necesaria del voltaje de resistencia de campo eléctrico puede crearse por una forma geométrica de los electrodos 4, que se influencian con los voltajes Ui, U2. La Fig. 2 muestra un ejemplo de la configuración de los electrodos para la generación de un campo eléctrico aperiódico, espacialmente no homogéneo. La falta de homogeneidad del campo eléctrico se determina por el cambio en la distancia entre los electrodos. La Fig. 9 muestra la distribución de la resistencia del campo eléctrico para la configuración de los electrodos mostrados en la Fig. 2. La significancia máxima posible del campo eléctrico y del gradiente relacionado se determinan por la cantidad de la descarga disruptiva eléctrica Ebd. La Fig. 4 muestra la posibilidad de incrementar el gradiente de la resistencia de campo eléctrico creando el sistema que, a su vez, crea el campo eléctrico no homogéneo, en la forma de dos pares de electrodos, con una distancia cambiante entre los electrodos. Los voltajes Ui, U2 actúan en cada par de electrodos, cada uno con polaridad inversa. La distribución de la resistencia de campo eléctrico dentro del material electro-óptico que corresponde a esta configuración de los electrodos se muestra en la Fig. 10. Los medios para la generación de un campo eléctrico aperiódico, espacialmente no homogéneo, en la forma de electrodos N, cuya influencia sobre el voltaje U vía los contactos hace posible crear diferentes distribuciones de la resistencia de campo eléctrico dentro del material electro-óptico y, que es particularmente importante, la naturaleza de la dependencia de la distribución de la resistencia de campo eléctrico puede modificarse cambiando la amplitud de los voltajes aplicados. Cuando se aplica el mismo voltaje Ui a los electrodos en un lado de la guía de onda, y se aplica el mismo voltaje U2 a los electrodos localizados en el otro lado de la guía de onda, se crea el campo eléctrico espacialmente homogéneo en el material electro-óptico (véase Fig. 12) . Dicho campo conduce al cambio en la función de transferencia de rejillas de fase Braggs (véase Fig. 11) sin cambiar la forma (véase Fig. 13) . La cantidad del cambio en la longitud de onda central se determina por la resistencia de campo eléctrico generado. El campo eléctrico E0 corresponde al cambio en la longitud de onda central a lo largo de la anchura de la función de transferencia d (la curva c en la Fig. 13) . La polaridad del campo eléctrico aplicado determina la dirección del cambio en la longitud de onda central. La distancia D entre las longitudes de onda centrales de las funciones de transferencia, que corresponden a los campos eléctricos homogéneos aplicados, Ebd y -Ebd, es todo el rango de longitud de onda de capacidad de sintonización de la longitud de onda central. Dicho campo eléctrico espacialmente homogéneo se genera en el prototipo del elemento óptico (Véase Fig. 1) . El método más sencillo de la distribución espacial de un campo eléctrico no homogéneo se explica más adelante. Aquí, las dos mitades de la rejilla se influencian con un campo eléctrico idéntico en términos de amplitud, pero con un campo eléctrico diferente en términos de polaridad (véase Figs. 14, 16) . Dicha distribución de la resistencia de campo eléctrico puede generarse por un sistema de los electrodos que se muestra en la Fig. 5 cuando Ui = 0, U2 = -U3. La rejilla de fases de Braggs se divide en dos rejillas con longitudes de onda centrales cambiadas. En el caso que la cantidad del cambio en las longitudes de onda es bastante mayor que la anchura de la función de transferencia de las condiciones de fases pueden ignorarse además de la radiación de luz reflejada por las dos mitades de la rejilla. En este caso, la función de transferencia de elementos ópticos se convierte a la adición de las funciones de transferencia de las dos mitades de la rejilla de fase de Braggs. La función de transferencia para este caso se muestra en la fig. 17. El caso en el cual, como resultado de la diferencia en las resistencias de campo eléctrico con diferentes mitades de la rejilla se influencian, se genera una diferencia en la fase de la radiación de luz reflejada que corresponde a p (véase Fig. 14) es de significancia considerable. En el caso de las amplitudes bajas de la rejilla (n?/n0«?/T) Ep/2=Eo, las longitudes de onda centrales difieren únicamente en virtud de la anchura de la función de transferencia d. Las amplitudes de las longitudes de onda centrales reflejadas por las diferentes mitades de la rejilla se agregan coherentemente, es decir, toman en cuenta la fase. En este caso, el mínimo local se genera en la mitad de la función de transferencia (véase Fig. 15) . En este caso, el elemento óptico permite que las longitudes de onda centrales pasen a través del mismo en lugar de reflejarlas. Este ejemplo señala claramente la posibilidad del control electro-óptico de la función de transferencia del estado de "reflexión" en el estado de "pasaje". La Fig. 18 muestra la distribución espacial de la resistencia del campo eléctrico en el caso que se divida en ocho partes la rejilla de fase de Braggs. Dicha distribución del campo puede generarse por un sistema de electrodos como se muestra en la Fig. 6. En este caso, se cumplen las siguientes condiciones entre los voltajes aplicados: Ui = Uß, U2 = U7, U3 = Ue, U4= U5. La luz se refracta en ocho partes mutuamente independientes de la rejilla con longitudes de onda centrales cambiadas. Esto conduce a una reducción del coeficiente de reflexión agregado y a la reducción de la selectividad espectral, es decir, a la cancelación de la función de transferencia de filtro (véase Fig. 19) . La reducción en la longitud del segmento de la rejilla que se influencia con el campo eléctrico homogéneo conduce a una reducción adicional del coeficiente de reflexión agregado y a la reducción de la selectividad espectral. En el caso que los medios para la generación del campo eléctrico externo aperiódico, espacialmente no homogéneo consiste de electrodos N, es posible generar un campo eléctrico independiente en N/2 de las partes de la rejilla (dos electrodos cada uno en ambos lados de la guía de onda en cada parte de la rejilla) . El número óptimo de electrodos se elige de la relación N=2D/d, es decir, para la cancelación efectiva de la difracción (reducción del coeficiente de reflexión agregado y para la reducción de selectividad espectral) , es necesario dividir la rejilla en las partes independientes N/2. El número N se determina por el número de canales selectivos necesarios .

Se ha mostrado antes cómo la naturaleza de la función de transferencia de elementos ópticos pueden modificarse con la ayuda de la aplicación de un campo eléctrico externo espacialmente no homogéneo. También se muestra el ejemplo de cancelación de difracción de la rejilla de Braggs reduciendo el coeficiente de reflexión agregado y para la reducción de la selectividad espectral. El proceso de control de la función de transferencia del elemento ótico puede usarse en filtros ópticos de banda estrecha, atenuadores ópticos, moduladores ópticos y en compensadores de dispersión de fases. Los ejemplos presentados antes, sin embargo, no limitan los posibles campos de aplicación de control de la función de transferencia.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1.- Un elemento óptico consiste de un material electro-óptico y una rejilla Braggs que es formada en un material elecrooptico, caracterizado porque la rejilla de fase Braggs (3) tiene un medio para generar espacialmente campos no homogéneos, aperiódicos, eléctricamente externos por lo menos en partes de la longitud de la rejilla a lo largo de la dirección de propagación de la radiación óptica.

2.- Un elemento óptico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la rejilla de fase Braggs (3) es formada en guía de ondas ópticas (2) del material electro óptico.

3.- Un elemento óptico de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la rejilla de fase Braggs (3) es formada como elevaciones periódicas (6) e indentaciones (7) a lo largo de la dirección de propagación de la radiación de luz de la guía de ondas ópticas (2) .

4.- Un elemento óptico de acuerdo con la reivindicación 1 a 3, caracterizado porque la rejilla de fase Braggs (3) posee una capa adicional que consiste de compensar material óptico (8) cuyo índice de refracción corresponde a cualquiera del índice de refracción del substrato usado desvía del mismo por un maximoO de 40 %.

5. -Un elemento óptico de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones de la 1 a la 4, caracterizado porque los medios para formar un campo espacialmente no homogéneo, aperiódico, eléctricamente exterior consiste de dos electrodos (4) en ambos lados de la rejilla de fases Braggs (3) .

6.- Un elemento óptico de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones de la 1 a la 5, caracterizado porque los medios para formar un campo espacialmente no homogéneo, aperiódico, eléctricamente exterior consiste de dos electrodos (4) en ambos lados de la rejilla (3), a trabes del cual la distancia entre los dos electrodos (4) cambia en moda linear en la dirección de la propagación de radiación.

7.- Un elemento óptico de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones de la 1 a la 6, caracterizado porque los medios para formar un campo espacialmente no homogéneo, aperiódico, eléctricamente exterior consiste de cuatro-electrodos aislados eléctricamente (4) localizados en pares en ambos lados de la rejilla (3).

8.- Un elemento óptico de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones de la 1 a la 6, caracterizado porque los medios para formar un campo espacialmente no homogéneo, aperiódico, eléctricamente exterior consiste de cuatro electrodos aislados eléctricamente (4) localizados en pares en ambos lados de la rejilla (3), a trabes del cual la distancia entre los dos electrodos (4) cambia en moda linear en la dirección de la propagación de radiación.

9.- Un elemento óptico de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones de la 1 a la 6, caracterizado porque los medios para formar un campo espacialmente no homogéneo, aperiódico, eléctricamente exterior consiste de cuatro electrodos aislados eléctricamente (4) localizados en pares en ambos lados de la rejilla (3) y, para el control de la fuerza del campo eléctrico, es realizado en diferentes puntos de la rejilla (3) a lo largo de la dirección de propagación de la radiación de luz.

10.- Un elemento óptico de acuerdo con una o más de las reivindicaciones de la 1 a la 9, caracterizado porque los medios para formar un campo espacialmente no homogéneo, aperiódico, eléctricamente exterior consiste de N de los electrodos (4), a través del cual el numero de electrodos (4) corresponde de la formula N=2D/d.

11.- Un elemento óptico de acuerdo con una o más de las reivindicaciones de la 1 a la 9, caracterizado porque los medios para formar un campo espacialmente no homogéneo, aperiódico, eléctricamente exterior posee una capa de material aislado eléctricamente (9) que llena el espacio entre todos los electrodos (4). El material (9) sirve para amplificar el voltaje aplicado a los electrodos (4) .

12.- El proceso para el control de la función de la transferencia de un elemento óptico de acuerdo con la reivindicación 1, que influencia un medio para formar un campo espacialmente no homogéneo, aperiódico, eléctricamente exterior sobre una parte de la rejilla (3) a lo largo de la dirección de la propagación de radiación óptica, con el propósito de controlar la eficiencia de difracción de la rejilla.

13.- El proceso para el control de la función de la transferencia de un elemento óptico de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque la influencia de un medio para formar un campo espacialmente no homogéneo, aperiódico, eléctricamente exterior sobre una parte de la rejilla mencionada (3) a lo largo de la dirección de la propagación de radiación óptica tiene el propósito de controlar la eficiencia de difracción posible máxima de la rejilla.

14.- El proceso para el control de la función de la transferencia de un elemento óptico de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque la influencia de un medio para formar un campo espacialmente no homogéneo, aperiódico, eléctricamente exterior sobre una parte de la rejilla (3) es generada en la dirección inversa del vector de la fuerza del campo eléctrico en otra parte de la rejilla (3).