PL194391B1

PL194391B1 - Electro-optical modulator

Info

Publication number: PL194391B1
Application number: PL336354A
Authority: PL
Inventors: Stanisław Bartkiewicz; Andrzej Miniewicz
Original assignee: Politechnika Wroclawska
Priority date: 1999-10-28
Filing date: 1999-10-28
Publication date: 2007-05-31
Also published as: PL336354A1

Abstract

1. Modulator elektrooptyczny, zawierający układ przewodzących elektrod rozdzielonych warstwą fotorefrakcyjną, znamienny tym, że pomiędzy elektrodami (1, 2), usytuowana jest folia polimerowa (5) domieszkowana barwnikiem, a elektrody wyposażone są w okna (3 i 4) przepuszczalne dla modulowanej wiązki świetlnej.1. An electro-optical modulator, containing system of conductive separated electrodes a photorefractive layer, characterized in that between the electrodes (1, 2) is located polymer film (5) doped with a dye, and the electrodes are equipped with windows (3 and 4) transmissive for the modulated light beam.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest modulator elektrooptyczny mający zastosowanie w procesach przesyłania informacji i sprzężeń pomiędzy układami elektrycznymi i optycznymi.The subject of the invention is an electro-optical modulator used in the processes of information transmission and coupling between electrical and optical systems.

W znanych modulatorach stosuje się materiały optycznie aktywne w postaci elektrooptycznych kryształów przez które przepuszcza się wiązkę modulowanego światła.Known modulators use optically active materials in the form of electro-optical crystals through which a beam of modulated light is transmitted.

Znane są też sposoby modulacji światła na drodze kontrolowanej elektrycznie zmiany współczynnika załamania światła przechodzącego przez polimerowy materiał elektrooptyczny zawierający zdyspergowany ciekły kryształ. Polimerowe materiały elektrooptyczne zawierające zdyspergowany ciekły kryształ uzyskuje się np. sposobem znanym z polskiego opisu patentowego nr 163 958, przez fotopolimeryzację nienasyconych żywic poliestrowych lub styrenowych, zmieszanych z ciekłymi nematycznymi kryształami i wytrącanie kryształów w procesie utwardzania matrycy.There are also known methods of modulating light by an electrically controlled change of the refractive index passing through an electro-optical polymeric material containing a dispersed liquid crystal. Polymeric electro-optical materials containing the dispersed liquid crystal are obtained, for example, by the method known from the Polish patent description No. 163,958, by photopolymerization of unsaturated polyester or styrene resins mixed with liquid nematic crystals and precipitation of the crystals in the matrix hardening process.

Z publikacji autorów Amnon Yariv, Pochi Yeh „Optical Waves in Crystals, J. Wiley & Sons, 1984, New York, znany jest układ typowego modulatora elektrooptycznego służącego do modulacji fazy bądź amplitudy laserowej fali świetlnej. Modulator ten składa się z kryształu elektrooptycznego, na którego boki zostały naniesione elektrody przewodzące. Modulacja światła odbywa się na zasadzie liniowego efektu elektrooptycznego (tzw. Efektu Pockels'a). Aby dokonać modulacji światła należy do elektrod przyłożyć napięcie na poziomie kilku tysięcy woltów.From the publication of the authors Amnon Yariv, Pochi Yeh "Optical Waves in Crystals, J. Wiley & Sons, 1984, New York, a typical electro-optical modulator system is known for modulating the phase or amplitude of a laser light wave. This modulator consists of an electro-optical crystal on the sides of which conductive electrodes have been applied. Light modulation is based on the linear electro-optical effect (the so-called Pockels effect). To modulate the light, apply a voltage of several thousand volts to the electrodes.

Cały układ musi być zamknięty w szczelnym naczyniu wypełnionym cieczą imersyjną, aby wyeliminować uszkodzenie powierzchni wrażliwych kryształów na skutek kontaktu z powietrzem atmosferycznym. Kryształy elektrooptyczne wymagają długotrwałej i skomplikowanej hodowli oraz stosowania komór izolacyjnych, ze względu na ich dużą wrażliwość na warunki zewnętrzne. Modulatory z kryształami elektrooptycznymi działają przy użyciu wysokich napięć elektrycznych.The entire system must be closed in a sealed vessel filled with an immersion liquid to eliminate damage to the surface of sensitive crystals due to contact with atmospheric air. Electro-optical crystals require long-term and complicated cultivation and the use of insulating chambers due to their high sensitivity to external conditions. Electro-optical crystal modulators operate using high electrical voltages.

Modulator elektrooptyczny, według wynalazku, zawiera układ symetrycznych lub niesymetrycznych elektrod pomiędzy którymi znajduje się polimerowa folia domieszkowana barwnikiem. Elektrody ponadto wyposażone są w okna przepuszczalne dla przechodzących przez nie wiązek światła.The electro-optical modulator according to the invention comprises an array of symmetrical or asymmetrical electrodes between which there is a polymeric film doped with a dye. Moreover, the electrodes are equipped with windows that are transparent to the light beams passing through them.

W modulatorze według wynalazku folia polimerowa stanowi izolację elektryczną pomiędzy elektrodami. Pod wpływem padającego na nią światła, na skutek interferencji fal świetlnych, w aktywnej folii powstaje siatka dyfrakcyjna. Światło ugina się na powstałej siatce w wiele rzędów dyfrakcyjnych a po przyłożeniu do elektrod zmiennego napięcia elektrycznego przebiega modulacja intensywności i fazy fali świetlnej. Zmodulowane wiązki świetlne przez okno w elektrodzie wyjściowej przesyłane są do detektorów lub innych urządzeń optycznych.In the modulator according to the invention, the polymer film provides electrical insulation between the electrodes. Under the influence of light falling on it, a diffraction grating is formed in the active film due to the interference of light waves. The light bends on the resulting grating into many diffraction orders, and after applying an alternating electric voltage to the electrodes, the intensity and phase of the light wave are modulated. Modulated light beams through the window in the output electrode are sent to detectors or other optical devices.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest niski koszt wytwarzania materiału fotorefrakcyjnego oraz prostota wykonania urządzenia, które ponadto jest całkowicie odporne na działanie powietrza i nie wymaga żadnych zabezpieczeń powierzchni. Ważną zaletą jest fakt, że urządzenie pracuje przy niskich napięciach sterujących.The advantage of the solution according to the invention is the low cost of producing the photorefractive material and the simplicity of making the device, which is also completely resistant to air and does not require any surface protection. An important advantage is that the device operates at low control voltages.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku.The subject of the invention is illustrated in an exemplary embodiment in the drawing.

Modulator elektrooptyczny składa się z elektrody wejściowej 1 i wyjściowej 2 sporządzonych z metalowych pasków o wymiarach 10 mm x 30 mm x 0,5 mm, elektrody wyposażone są w okna wejściowe 3 i wyjściowe 4 o średnicy 2 mm. Pomiędzy elektrodami umieszczona jest polimerowa folia 5, którą stanowi 20 mm warstwa polistyrenu domieszkowana barwnikiem o wymiarach 15 mm x 15 mm.The electro-optical modulator consists of an input electrode 1 and an output electrode 2 made of metal strips with dimensions of 10 mm x 30 mm x 0.5 mm, the electrodes are equipped with entry 3 and exit 4 windows with a diameter of 2 mm. Between the electrodes, a polymer foil 5 is placed, which is a 20 mm layer of polystyrene doped with a dye with dimensions of 15 mm x 15 mm.

Modulator umieszcza się w płaszczyźnie prostopadłej do osi emitowanego światła, w układzie krzyżujących się pod małym kątem wiązek laserowych, przecinających się w oknie wejścia 3. W wyniku interferencji wiązek w aktywnej folii 5 powstaje siatka dyfrakcyjna i następuje ugięcie światła w wiele rzędów dyfrakcyjnych. Po przyłożeniu do elektrod zmodulowanego napięcia elektrycznego 100 V następuje modulacja światła zarówno w zerowym jak i wyższych rzędach dyfrakcyjnych.The modulator is placed in a plane perpendicular to the axis of the emitted light, in a system of laser beams crossing at a small angle, intersecting in the entrance window 3. As a result of the interference of the beams in the active film 5, a diffraction grating is formed and the light is bent into many diffraction rows. After applying a modulated electric voltage of 100 V to the electrodes, light modulation occurs both in the zero and higher diffraction orders.

Przedmiot wynalazku ma zastosowanie; w elektrooptyce, przy modulacji sygnałami elektrycznymi wiązek świetlnych; w telekomunikacji do sprzęgania modułów elektrycznych z optycznymi.The subject matter of the invention is applicable; in electro-optics, with electric signals modulation of light beams; in telecommunications for coupling electrical and optical modules.

Claims

1. An electro-optical modulator containing a system of conductive electrodes separated by a photorefractive layer, characterized by the fact that the temperature between Zac klrkt-oZdmi (1, 2), ksctkowrid is a polymer-film foil (5). praepksacadlne Zla glazed light beam.

2. OoZkldto- w According to aastra. The method of claim 1, characterized in that the electroZs (1 and 2) are symmetrical.

3. OoZkldto- w According to the aastra. The process of claim 1, characterized in that the electrosons (1 and 2) are unsymmetrical.

4. Mo0ulatorwoeUukzndtrZi2 albb3, with zwmieenytym. that the electrosurgical plant (1,2) is made of non-transparent Evil light and the windows (3, 4) are openings in these electromagnetic sources.