WO2004070460A1 - Dispositif de controle de la polarisation d’un signal lumineux utilisant un materiau cristal liquide stabilise par un polymere - Google Patents

Dispositif de controle de la polarisation d’un signal lumineux utilisant un materiau cristal liquide stabilise par un polymere Download PDF

Info

Publication number
WO2004070460A1
WO2004070460A1 PCT/FR2004/000010 FR2004000010W WO2004070460A1 WO 2004070460 A1 WO2004070460 A1 WO 2004070460A1 FR 2004000010 W FR2004000010 W FR 2004000010W WO 2004070460 A1 WO2004070460 A1 WO 2004070460A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
liquid crystal
polarization
optical
polymer
electro
Prior art date
Application number
PCT/FR2004/000010
Other languages
English (en)
Inventor
Laurent Dupont
Pascal Gautier
Yves Defosse
Jean-Louis De Bougrenet De La Tocnaye
Original Assignee
Optogone
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Optogone filed Critical Optogone
Publication of WO2004070460A1 publication Critical patent/WO2004070460A1/fr

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 
    • G02F1/0136—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  for the control of polarisation, e.g. state of polarisation [SOP] control, polarisation scrambling, TE-TM mode conversion or separation
    • 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
    • G02F1/1393—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 birefringence of the liquid crystal being electrically controlled, e.g. ECB-, DAP-, HAN-, PI-LC cells
    • 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
    • G02F1/1334—Constructional arrangements; Manufacturing methods based on polymer dispersed liquid crystals, e.g. microencapsulated liquid crystals
    • 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
    • G02F1/13775—Polymer-stabilized liquid crystal 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
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/12—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode
    • G02F2201/122—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode having a particular pattern

Definitions

  • the field of the invention is that of the transmission of signals by optical fibers. More specifically, the invention relates to a device for controlling the polarization of a signal conveyed in the form of a light beam.
  • Such a polarization controller applies in particular, but not exclusively, within a compensation system for the polarization modal dispersion. It should be recalled that the increase in speed on the optical fibers leads to taking into account phenomena hitherto considered negligible. This is the case of polarization modal dispersion (PMD), especially on old generation fibers. It will be recalled that the term polarization modal dispersion (or PMD, for "Polarization Mode Dispersion" in English) means that during transmission, the optical pulses are split into two polarization states.
  • a compensation system comprising a polarization controller, a polarization-maintaining fiber and means for measuring the degree of polarization on the polarization maintaining fiber.
  • the transmission optical fiber 1 is connected to the input of the polarization controller 2, and the output of the latter is connected to one end of the polarization-maintaining fiber 3, the other end of the latter being connected to the photodetector 4.
  • this compensation system is as follows: using appropriate measurement means 5, the degree of polarization on the polarization-maintaining fiber is measured , so as to quantify the magnitude of the dispersion, and the polarization controller is modified so as to minimize the dispersion.
  • a dispersion of 10 ps is the tolerable limit for a bit rate of 10 Gbit / s.
  • the compensation of the polarization modal dispersion imposes strong constraints on the polarization controllers, namely: rapid (qq 10Os), dynamic and endless control.
  • a first is the Lithium Niobate (LiNbO 3 ) technology, described in particular in the document entitled “Endless polarization control using integrated optic lithium niobate device” (in French: “optical device integrated into Lithium Niobate using endless polarization control "), Electron. Letters Vol 24, pp. 266-268, 1988, by N. Walker and G. Walker, JLT, Vol. 8 pp. 438-458, 1990. It relates to integrated optics components on which electrodes distributed on the guide make it possible to alternate TE / TM mode conversions with phase shifts. Three independent potentials allow to realize an endless dynamic controller.
  • This first technology has several drawbacks, namely in particular: high control voltages (more than 100 volts), residual birefringence outside the field, insertion losses (typically 3-4 dB) and a high manufacturing cost.
  • a second known polarization controller technology uses opto-ceramic components (PLZT type) from the company Corning (registered trademark). Mention may in particular be made by reference of the French patent of Thomson CSF, n ° FR 00 17226 of December 28, 2000, concerning a “polarization control device in an optical link”.
  • a third known technology of polarization controller consists of a conventional combination of phase plates (two quarter-waves and half-waves) with variable axes.
  • a single phase plate with an axis and variable phase shift is sufficient.
  • liquid crystal solutions nematic or smectic
  • T. Chiba et al. entitled “Polarization stabilize using liquid crystal rotatable waveplates” in French: “polarization stabilizer using rotating liquid crystal waves"
  • JLT Vol. 17, pp. 885-890 1999.
  • a more recent technology replaces in the polarization controller, the liquid crystal by a heterogeneous system made up of droplets of liquid crystal of small diameter, dispersed in a polymer matrix.
  • This heterogeneous system is called “nano-PDLC”, with reference to the English term PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal ", for” liquid crystal dispersed in a polymer).
  • PDLC Polymer Dispersed Liquid Crystal ", for” liquid crystal dispersed in a polymer.
  • the size of the droplets is comparable to the wavelength of the incident light, and there is a phenomenon of diffusion. Such a diffusion phenomenon no longer exists with the heterogeneous "nano-PDLC” system, because the droplets of liquid crystal are small compared to the wavelength.
  • the invention particularly aims to overcome these main drawbacks of the prior art.
  • an objective of the invention is to provide a device for controlling the polarization of a light signal having a good compromise between switching speed and low control voltages applied to the electrodes.
  • Another objective of the invention is to provide a polarization controller having rapid response times (a few s).
  • a further object of the invention is to provide a polarization controller which is insensitive to polarization.
  • Yet another objective of the invention is to provide a polarization controller having low insertion losses, that is to say which has optical pupils which are of sufficient width to facilitate collimation, alignment and limit losses, while requiring low control voltages.
  • An additional objective of the invention is to provide a polarization controller which compensates for a possible phenomenon of double refraction.
  • a device for controlling the polarization of an optical signal conveyed in the form of a light beam comprising: a liquid crystal cell comprising two substrate plates essentially parallel to each other and between which is confined an electro-optical composite material of the liquid crystal type stabilized by a polymer (PSLC) present in low concentration; means for applying at least one electric field perpendicular to at least part of the contents of the cell.
  • PSLC polymer
  • These means comprise at least one pair of solid three-dimensional electrodes, so as to modify the birefringence and / or the orientation of the optical axis, depending on whether an electric field is applied or not.
  • the general principle of the invention therefore consists in using in a combined manner an electro-optical composite material, consisting of liquid crystal (nematic, smectic, ferroelectric, anti-ferroelectric) stabilized by a polymer.
  • liquid crystal nematic, smectic, ferroelectric, anti-ferroelectric
  • Dispersed Liquid Crystal or PDLC Dispersed Liquid Crystal or PDLC
  • PDLC Dispersed Liquid Crystal
  • the electro-optical composite material of the PSLC type is in the form of a gel.
  • the PSLC which is to impose a better mechanical stability of the compound while maintaining a privileged alignment. It therefore does not induce any problem of helix or chevron formation.
  • the mechanical properties are therefore improved and the appearance of intrinsic or induced defects in the structure of the liquid crystal is limited.
  • the dynamic properties linked to the nature of the liquid crystal used, namely rapid under low voltage when using smectics (smectics of type A or C, ferroelectric anti-ferroelectric), are preserved with the PSLC.
  • the liquid crystal is not encapsulated in the form of droplets of variable sizes, as in the PDLC.
  • the use of PSLCs thus makes it possible to avoid the creation of large anchoring forces and to favor the use of low electrical voltages.
  • the application of a low voltage electric current between the thick electrodes allows the production and use of cells with large pupils between the electrodes, the size of the latter being mainly determined by the voltage required to switch liquid crystal.
  • large optical pupils have the advantage of facilitating the assembly of such a polarization control device, in particular in terms of connection of the optical fibers, while limiting the insertion losses.
  • the electro-optical composite material of the liquid crystal type comprises a polymer concentration less than or equal to 10%.
  • the interactions between the liquid crystal and the polymer make it possible to stabilize the structure of the liquid crystal and thus avoid the appearance of certain defects, preferably when the polymer is present in a concentration of less than 15%. It should however be noted that the presence of the polymer in the liquid crystal in a concentration substantially less than or equal to 10% allows optimize the stabilization of the liquid crystal and thus avoid the appearance of many defects, in particular related to the smectic phases. Obviously, other concentration values of the polymer in the liquid crystal may be suitable, depending in particular on the type of crystal used.
  • the liquid crystal included in the electro-optical composite material belongs to the group comprising: nematics; type A or type C smectics, chiral or non-chiral; ferroelectric; - anti-ferroelectric.
  • the device according to the invention comprises means for compensating for the phenomenon of double refraction.
  • the PSLC is an electro-optical material mainly composed of liquid crystal, the polymer being present in reduced concentration.
  • Certain modes of use can sometimes generate a splitting of the optical beam passing through it, characteristic of a phenomenon of double refraction incompatible with the constraints linked to telecommunications.
  • the means for compensating for the phenomenon of double refraction comprise at least one dielectric mirror on at least one output face of the device according to the invention, so as to compensate for the splitting of the optical beam and thus make the system insensitive to the phenomenon of double refraction.
  • the solid three-dimensional electrodes are arranged in a plane substantially parallel to the substrate plates, so as to favor the addressing of the electro-optical material.
  • the solid three-dimensional electrodes are arranged in stars, so as to be able to generate a rotating electric field.
  • the use of such three-dimensional electrodes makes it possible to operate with low voltages and thus to use larger optical pupils, with the advantageous and non-limiting consequences of eliminating many problems of collimation, centering and / or loss of insertion, incompatible with the current specifications of telecommunications standards, but specific to devices according to the prior art.
  • the solid three-dimensional electrodes are made of conductive or semiconductor materials.
  • conductive materials we can understand all the materials belonging to the group comprising metals and by semiconductor materials those belonging to the group comprising silicon.
  • the three-dimensional solid electrodes have a thickness of the order of ten microns.
  • the thickness of the three-dimensional electrodes is between 10 and 15 microns.
  • other values of the thickness of the three-dimensional electrodes may also be suitable depending on the desired use of the device according to the invention.
  • the use of such electrodes offers the particular advantages of promoting the significant and homogeneous penetration of the electric field in the thickness of the cell, with the essential consequence, the possibility of obtaining significant phase shifts.
  • the substrate plates are formed by glass plates or ends of optical fibers.
  • the invention also relates to the application of the aforementioned polarization control device to the implementation of a compensation system for polarization modal dispersion (PMD).
  • PMD polarization modal dispersion
  • the invention also relates to the application of the aforementioned polarization control device to the implementation of telecommunication systems.
  • FIG. 1 presents a simplified diagram of a compensation system for the polarization modal dispersion as already commented previously in the description of the invention
  • FIG. 2 presents a simplified diagram of a particular embodiment of the polarization controller according to the present invention
  • FIG. 3 illustrates the application of an electric field perpendicular to the direction of propagation of the light beam
  • - Figure 4 shows a sectional view of the three-dimensional solid electrodes included in the polarization controller according to the present invention
  • FIG 5 presents the general principle of the application to the three-dimensional electrodes of a rotating electric field; - the figure 6 illustrates the differences of penetration of the electric field E (Z) in the cell, little important in the case of a use of two-dimensional electrodes of small thickness (figure 6-a), and important in the case of 'a use of thick three-dimensional electrodes according to the invention (figure 6-b).
  • the invention therefore relates to a polarization controller which can in particular and without limitation, be implemented within a compensation system for polarization modal dispersion (PMD), as previously described by way of illustration in relation to the figure 1.
  • PMD polarization modal dispersion
  • the polarization controller 20 comprises: a cell consisting of two glass plates 6 and 7 essentially parallel to each other and between which is confined a "PSLC" material 8 (see detailed description below) in the form of a gel; - at least one pair of electrodes (see detailed discussion below, in connection with FIG. 4) making it possible to apply, to at least part of the contents of the cell, a rotating electric field E (see FIG. 5) perpendicular to the direction D of propagation of the light beam 10.
  • the systems known as “liquid crystal stabilized by a polymer network”, or PSLC belong to the family of composites integrating a polymer and a liquid crystal.
  • the family of composites there are at least two main categories.
  • the liquid crystal is dispersed within a polymer matrix, the liquid crystal therefore not forming a continuous phase, unlike the polymer (case of PDLC type composites - "Polymer Dispersed Liquid Crystal” in English - for which the liquid crystal droplets are dispersed in a polymer).
  • the liquid crystal and the polymer form a gel. The two phases are thus interconnected.
  • the PSLC type materials used in the present invention belong to the family comprising gels. They are produced with monomer concentrations typically less than 10%, while the PDLCs known according to the prior art require concentrations greater than 10%, so that they can ensure sufficient dispersion.
  • PSLC type electro-optical materials are obtained by in-situ polymerization of a monomer, previously dissolved directly in the liquid crystal, with the optional addition of a polymerization initiator to the liquid crystal and monomer mixture.
  • the monomer is chosen so that it is soluble in sufficient quantity in the liquid crystal and in such a way that: the network formed is stable after polymerization, the structure of the liquid crystal phase is not or only slightly modified by the presence of the monomer and of the network after polymerization, the network, by anchoring effects, exhibits interactions whose nature makes it possible to obtain the desired effects such as stabilization of the liquid crystal phase.
  • the polymer network is formed and organized into fibrils.
  • the stabilization of the liquid crystal phase by the polymer network can take on different aspects.
  • the range of existence in temperature of a given liquid crystal phase can be extended, with the consequences:
  • the electrode system (common to the two glass plates) comprises three pairs of electrodes (41a, 41b), (42a, 42b) and (43a, 43b) three-dimensional ("massive") thick (a few tens of microns ).
  • These electrodes can be made of conductive materials (metals) or semiconductors (Silicon or others). They can be obtained, for example, either by photolithography of substrates, or by the use of micro-tips.
  • This electrode system has an axis of symmetry Oy orthogonal to the glass plate concerned. This axis of symmetry Oy coincides with the direction
  • the principle of the controller according to the invention resides in the electro-optical material used, of the PSLC type, in its addressing and in the functional advantages which result therefrom, in particular compared to PDLCs (conventional or nanodrops).
  • the PSLCs differ from the liquid crystal by the polymer chain, which due to the interactions of polymeric liquid crystal surface, prevents the formation of certain defects (in particular in the smectic phases), without loss of the electro-dynamic properties of the liquid crystal (time of switching of the liquid crystal used) which composes it, unlike the PDLC according to the prior art. They differ from these by the fact that the liquid crystal is not encapsulated in the form of droplets (unconnectedness of the liquid crystal) of variable sizes thus creating inking forces at the origin of the high switching voltages.
  • PSLC materials are gels (interconnected liquid crystal phase).
  • the monomers used for their production have the particularity of being able to orient themselves in the liquid crystal, without altering its structure during the polymerization. Furthermore, the interactions between the liquid crystal and the polymer make it possible to stabilize a given structure of the liquid crystal and thus avoid the appearance of defects for example.
  • PSLCs Compared to PDLCs characterized by a high concentration of polymer greater than 10%, PSLCs have a lower concentration (less than 10% polymer) and require monomers with specific properties.
  • the advantages of the polarization controller according to the invention are in particular the following: - uniformity and homogeneity of the lines of the applied electric field; dual function of director axis rotation and index modulation by means of a single tension control; simplified electronic interface; - great robustness and mechanical stability; elimination of faults such as declination lines, formation of rafters, large propellers; reduction in the risks of loss of material potentially caused by the polarization dependence of the latter; - optimization and homogenization of response times (a few microseconds), functional results of the best intrinsic addressing to the PSLC electro-optical material used; insensitivity of the material to polarization and low insertion losses; - assembly made easier, particularly in terms of optical fiber connection, by the production and use of high pupil cells (central space between electrodes) authorized by the possibility of using low electrical voltages; insensitivity to double refraction.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

L'invention concerne un dispositif de contrôle de la polarisation d'un signal optique véhiculé sous la forme d'un faisceau lumineux. Selon l'invention, ce dispositif comprend : une cellule de cristal liquide comprenant deux plaques de substrat essentiellement parallèles entre elles et entre lesquelles est confiné un matériau composite électro-optique de type cristal liquide stabilisé par un polymère (PSLC) présent en faible concentration; des moyens d'application d'au moins un champ électrique perpendiculaire à au moins une partie du contenu de ladite cellule, lesdits moyens comprenant au moins une paire d'électrodes massives tridimensionnelles, de façon à modifier la biréfringence et/ou l'orientation de l'axe optique, selon que ledit champ électrique est appliqué ou non.

Description

Dispositif de contrôle de la polarisation d'un signal lumineux utilisant un matériau cristal liquide stabilisé par un polymère.
Le domaine de l'invention est celui de la transmission de signaux par fibres optiques. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de contrôle de la polarisation d'un signal véhiculé sous la forme d'un faisceau lumineux.
Un tel contrôleur de polarisation s'applique notamment, mais non exclusivement, au sein d'un système de compensation de la dispersion modale de polarisation. II convient de rappeler que la montée en débit sur les fibres optiques amène à prendre en compte des phénomènes jusque là considérés comme négligeables. C'est le cas de la dispersion modale de polarisation (PMD), notamment sur les fibres d'ancienne génération. On rappelle qu'on entend par dispersion modale de polarisation (ou PMD, pour "Polarization Mode Dispersion" en anglais) le fait qu'au cours de la transmission, les impulsions optiques sont dédoublées sur deux états de polarisation.
Pour compenser cette dispersion, il est connu d'insérer en série, entre la fibre optique de transmission et le photodétecteur, un système de compensation comprenant un contrôleur de polarisation, une fibre à maintien de polarisation et des moyens de mesure du degré de polarisation sur la fibre à maintien de polarisation. En d'autres termes, et comme illustré sur la figure 1, la fibre optique de transmission 1 est reliée à l'entrée du contrôleur de polarisation 2, et la sortie de ce dernier est reliée à une extrémité de la fibre à maintien de polarisation 3, l'autre extrémité de cette dernière étant reliée au photodétecteur 4. Le fonctionnement de ce système de compensation est le suivant : à l'aide de moyens de mesure appropriés 5, on mesure le degré de polarisation sur la fibre à maintien de polarisation, de façon à quantifier l'importance de la dispersion, et on modifie le contrôleur de polarisation de façon à minimiser la dispersion.
Si l'on considère que le phénomène de dispersion modale de polarisation devient gênant à partir de 10% du temps bit, une dispersion de 10 ps est la limite tolérable pour un débit de 10 Gbit/s. La compensation de la dispersion modale de polarisation impose de fortes contraintes aux contrôleurs de polarisation à savoir : un contrôle rapide (qq lOμs), dynamique et sans fin.
Plusieurs technologies connues de contrôleur de polarisation, visant à répondre à ces contraintes, sont connues et proposées.
Une première est la technologie Niobate de Lithium (LiNbO3), décrite en particulier dans le document intitulé "Endless polarisation control using integrated optic lithium niobate device" (en français : "dispositif optique intégré au Niobate de Lithium utilisant le contrôle de polarisation sans fin"), Electron. Letters Vol 24, pp. 266-268, 1988, par N. Walker et G. Walker, JLT, Vol. 8 pp. 438-458, 1990. Elle concerne des composants d'optique intégrée sur lesquels des électrodes réparties sur le guide permettent d'alterner des conversions de modes TE/TM avec des déphasages. Trois potentiels indépendants permettent de réaliser un contrôleur dynamique sans fin. Cette première technologie présente plusieurs inconvénients, à savoir notamment : des tensions de commande élevées (plus de 100 Volts), une biréfringence résiduelle hors champ, des pertes d'insertion (typiquement 3-4 dB) et un coût de fabrication élevé.
Une seconde technologie connue de contrôleur de polarisation utilise des composants opto-céramiques (type PLZT) de la société Corning (marque déposée). On pourra en particulier citer à titre de référence le brevet français de Thomson CSF, n° FR 00 17226 du 28 décembre 2000, concernant un « dispositif de contrôle de polarisation dans une liaison optique ».
Une troisième technologie connue de contrôleur de polarisation, consiste en une combinaison classique de lames de phase (deux quart-d'onde et une demi- onde) à axes variables. On pourra se reporter notamment à l'article de Z. Zhuang et al. intitulé "polarisation controller using nematic liquid crystal" (en français : "contrôleur de polarisation utilisant un cristal liquide nématique"), Optics Letters, Vol. 24, pp 694-696, 1999. Théoriquement une seule lame de phase à axe et déphasage variable suffit. Dans cette approche, les solutions à cristal liquide (nématique ou smectique) sont les plus utilisées. Elles disposent en effet de forts effets électro-optiques sur de faibles distances et permettant une rotation sans fin du directeur. On pourra se reporter notamment à l'article de T. Chiba et al. intitulé "Polarisation stabiliser using liquid crystal rotatable waveplates" (en français : "stabilisateur de polarisation utilisant des lames-ondes à cristal liquide tournantes"), JLT Vol. 17, pp.885-890, 1999.
Les solutions à cristal liquide nématique sont hélas généralement trop lentes (qq 10ms).
Des solutions à cristal liquide smectique ont donc été proposées. On pourra se reporter notamment à l'article de L. Dupont et al. intitulé "Principle of polarisation mode dispersion controller using homeotropic electroclinic liquid crystal confined single mode fibre device" (en français : "principe d'un contrôleur de dispersion modale de polarisation utilisant un cristal liquide homéotrope et électroclinique confiné dans un dispositif à fibre monomode"), Optics Communications, Vol. 176, pp. 113-119, 2000. et RNRT Copoldyn. On pourra également se reporter au brevet américain n° US 5 313 562 de Marconi GEC Ltd, ayant pour titre "Optical device with électrodes end-to-end with electric field causing homeotropic alignment of liquid crystal in space between ends" (en français : "dispositif optique à électrodes se faisant face pour appliquer un champ électrique provoquant un alignement homéotrope du cristal liquide dans l'espace entre les extrémités des électrodes"). Le texte de cet article de Dupont et le texte de ce brevet américain n° US 5 313 562 de Marconi GEC Ltd sont insérés ici par référence.
Ces solutions à cristal liquide smectique présentent cependant la plupart du temps de fortes contraintes de qualité d'alignement (nécessité d'utiliser des couches d'alignement) et de faibles angles de modulation.
Pour pallier ou simplement limiter les différents problèmes sus-mentionnés une technologie plus récente remplace dans le contrôleur de polarisation, le cristal liquide par un système hétérogène constitué de gouttelettes de cristal liquide de faible diamètre, dispersées dans une matrice de polymère. Ce système hétérogène est appelé "nano-PDLC", en référence au terme anglais PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal", pour "cristal liquide dispersé dans un polymère). Dans un système hétérogène PDLC "classique", la taille des gouttelettes est comparable à la longueur d'onde de la lumière incidente, et il existe un phénomène de diffusion. Un tel phénomène de diffusion n'existe plus avec le système hétérogène "nano- PDLC", du fait que les gouttelettes de cristal liquide sont petites devant la longueur d'onde. On pourra de nouveau se reporter au brevet français de Thomson CSF n° FR 00 17226 du 28 décembre 2000, d'une part, et à la demande de brevet français de la société OPTOGONE n° FR 01 16341, du 17 décembre 2001, concernant un « dispositif de contrôle de la polarisation d'un signal lumineux véhiculé sous la forme d'un faisceau lumineux », d'autre part. De plus, il est également possible de citer à titre de référence, l'article de Matsumoto et al. intitulé « Light processing and optical devices using nano-sized droplets of liquid crystal dispersed in polymer » (en français : Appareil optique de traitement de la lumière utilisant des nano-goutellettes de cristal liquide dispersées dans un polymère ») et publié en 1999 dans la revue internationale : Journal of Intelligent Systems and Structures Vol.10, pp.489-492.
Ces différents matériaux de l'art antérieur sont utilisés dans le contrôleur de polarisation comme lame de phase programmable (à retard variable, à axe tournant, ou bien une combinaison des deux). Utilisés dans les différentes approches de l'art antérieur, ces matériaux présentent en revanche différents inconvénients. En particulier :
- les cristaux liquides nématiques présentent des temps de réponse médiocres (quelques ms), souvent peu compatibles avec certaines contraintes du domaine des télécommunications ;
- les PLZT et les nano-PDLC, bien que nettement plus rapides que les cristaux liquides nématiques, exigent l'application de tensions élevées ;
- les cristaux liquides smectiques sont plus rapides que les deux premiers matériaux, sous faible tension, mais nécessitent en contrepartie un alignement délicat qui contraint à des épaisseurs faibles ayant pour conséquence de limiter les déphasages. En outre, les technologies utilisées selon l'art antérieur, en particulier les solutions Thaïes (demande de brevet internationale n° WO 02/054142) et Gec Marconi (brevet américain n°US 5 313 562) offrent pour inconvénient supplémentaire le fait qu'une dépendance en polarisation, résultant de l' inhomogénéité des lignes de champs électriques, peut survenir. Un tel inconvénient est majeur dans le domaine des télécommunications, domaine visé de façon non exclusive et non restrictive par le champ d'application de la présente invention.
On ne connaît pas à ce jour, dans l'art antérieur, de matériaux électro- optiques permettant de réaliser un bon compromis vitesse (quelques μs) - faible tension de commandes. On ne connaît pas non plus de solutions technologiques favorisant la pénétration importante et homogène du champ électrique dans l'épaisseur de la cellule, de façon à obtenir des déphasages importants, ni même encore de solutions technologiques permettant de garantir l'homogénéité des lignes de champ et ainsi éviter toute dépendance en polarisation potentiellement induite par l'orientation des vecteurs directeurs qui suivent les lignes de champs électriques.
L'invention a notamment pour objectif de pallier ces inconvénients principaux de l'art antérieur.
Plus précisément, un objectif de l'invention est de fournir un dispositif de contrôle de la polarisation d'un signal lumineux présentant un bon compromis vitesse de commutation - faibles tensions de commandes appliquées aux électrodes.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un contrôleur de polarisation disposant de temps de réponse rapides (quelques s).
Un objectif supplémentaire de l'invention est de fournir un contrôleur de polarisation qui soit insensible à la polarisation.
Encore un autre objectif de l'invention est de fournir un contrôleur de polarisation ayant de faibles pertes d'insertion, c'est-à-dire qui dispose de pupilles optiques qui soient de largeur suffisante pour faciliter la collimation, l'alignement et limiter les pertes, tout en nécessitant des tensions de commande peu élevées. Un objectif complémentaire de l'invention est de fournir un contrôleur de polarisation qui compense un éventuel phénomène de double réfraction. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite sont atteints à l'aide d'un dispositif de contrôle de la polarisation d'un signal optique véhiculé sous la forme d'un faisceau lumineux comprenant : une cellule de cristal liquide comprenant deux plaques de substrat essentiellement parallèles entre elles et entre lesquelles est confiné un matériau composite électro-optique de type cristal liquide stabilisé par un polymère (PSLC) présent en faible concentration; des moyens d'application d'au moins un champ électrique perpendiculaire à au moins une partie du contenu de la cellule. Ces moyens comprennent au moins une paire d'électrodes massives tridimensionnelles, de façon à modifier la biréfringence et/ou l'orientation de l'axe optique, selon qu'un champ électrique est appliqué ou non.
Le principe général de l'invention consiste donc à utiliser de façon combinée un matériau composite électro-optique, constitué de cristal liquide (nématiques, smectiques, ferroélectriques, anti-ferroélectriques) stabilisé par un polymère
(« Polymer Stabilized Liquid Crystal » ou PSLC, par opposition aux « Polymer
Dispersed Liquid Crystal ou PDLC »), et un système d'électrodes massives de type tridimensionnel, de manière à obtenir en particulier un bon compromis vitesse de commutation - faibles tensions de commande entre les électrodes.
Préférentiellement le matériau composite électro-optique de type PSLC se présente sous la forme d'un gel. On bénéficie d'un avantage du PSLC qui est d'imposer une meilleure stabilité mécanique du composé en maintenant un alignement privilégié. Il n'induit donc pas de problème de formation d'hélice ou de chevrons. Les propriétés mécaniques sont donc améliorées et l'apparition de défauts intrinsèques ou induits dans la structure du cristal liquide est limitée. Par ailleurs, les propriétés dynamiques (temps de réponse) liées à la nature du cristal liquide utilisé, à savoir rapide sous faible tension lorsque l'on utilise des smectiques (smectiques de type A ou C, ferroélectrique anti-ferroélectrique), sont conservées avec le PSLC. Relativement à ces derniers aspects avantageux, on peut citer à titre de référence supplémentaire, l'article de Furue intitulé « L'effet de la stabilisation d'un polymère sur la structure d'alignement d'un cristal liquide ferroélectrique stabilisé en surface », ou « The effect of Polymer stabilization on the alignement structure of surface stabilized ferroélectrique liquid crystal », et publié en 1998 dans la revue Mol. Liquid Crystal (Vol. 317, pp.259-271). La réalisation des PSLC nécessite l'utilisation de différents monomères possédant des propriétés spécifiques, en particulier : capacité à pouvoir s'orienter dans le cristal liquide, préservation de la structure du matériau lors de la polymérisation. A titre de référence sur le PSLC, on peut citer le chapitre 8 : « cristaux liquides à polymère dispersé ou stabilisé » (en anglais : « Polymer- Dispersed and Polymer-Stabilized Liquid Crystals »), rédigé par Crawford et Zumer et appartenant à l'ouvrage intitulé « Liquid Crystals Confined to Complex Geome tries From Polymer to Porous Networks, (Taylor & Francis, London, 1996).
Dans les PSLC, le cristal liquide n'est pas encapsulé sous forme de gouttelettes de tailles variables, comme dans les PDLC. L'utilisation des PSLC permet ainsi d'éviter la création de forces d'ancrage importantes et de favoriser l'utilisation de tensions électriques faibles. De façon complémentaire, l'application d'un courant électrique de faible tension entre les électrodes épaisses permet la réalisation et l'utilisation de cellules possédant de larges pupilles entre les électrodes, la dimension de ces dernières étant principalement déterminée par la tension nécessaire pour commuter le cristal liquide. Or, des pupilles optiques grandes ont pour avantage de faciliter l'assemblage d'un tel dispositif de contrôle de la polarisation, notamment en termes de connectique des fibres optiques, tout en limitant les pertes d'insertion. De façon avantageuse, le matériau composite électro-optique de type cristal liquide comprend une concentration en polymère inférieure ou égale à 10%. Les interactions entre le cristal liquide et le polymère permettent de stabiliser la structure du cristal liquide et d'éviter ainsi l'apparition de certains défauts, préférentiellement lorsque le polymère est présent en concentration inférieure à 15%. Il convient cependant de noter que la présence du polymère dans le cristal liquide dans une concentration sensiblement inférieure ou égale à 10 % permet d'optimiser la stabilisation du cristal liquide et d'éviter ainsi l'apparition de nombreux défauts, en particulier lies aux phases smectiques. Bien évidemment, d'autres valeurs de concentration du polymère dans le cristal liquide peuvent convenir, suivant notamment le type de cristal utilisé. Préférentiellement, le cristal liquide compris dans le matériau composite électro-optique appartient au groupe comprenant : les nématiques ; les smectiques de type A ou de type C, chiral ou non chiral ; les ferroélectriques ; - les anti-ferroélectriques.
Les propriétés dynamiques (temps de réponse essentiellement) liées à la nature du cristal liquide utilisé, à savoir, rapides sous faibles tensions, lorsque l'on utilise des smectiques (smectiques C, smectiques A, ferroélectriques ou antiferroélectriques) sont conservées avec le PSLC. Dans le cas particulier d'un smectique C, il y a de plus avantage à utiliser les électrodes massives, pour homogénéiser les temps de réponse. L'avantage résulte donc de la combinaison matériau-adressage.
Préférentiellement, le dispositif selon l'invention comprend des moyens de compensation du phénomène de la double réfraction. En effet, le PSLC est un matériau électro-optique majoritairement composé de cristal liquide, le polymère étant présent en concentration réduite. Certains modes d'utilisation peuvent parfois engendrer un dédoublement du faisceau optique le traversant, caractéristique d'un phénomène de double réfraction incompatible avec les contraintes liées aux télécommunications. Préférentiellement, les moyens de compensation du phénomène de la double réfraction comprennent au moins un miroir diélectrique sur au moins une face de sortie du dispositif selon l'invention, de façon à compenser le dédoublement du faisceau optique et ainsi rendre le système insensible au phénomène de double réfraction. Avantageusement, les électrodes massives tridimensionnelles sont disposées dans un plan sensiblement parallèle aux plaques de substrat, de façon à favoriser l'adressage du matériau électro-optique.
De façon préférentielle, les électrodes massives tridimensionnelles sont disposées en étoiles, de façon à pouvoir générer un champ électrique tournant. L'utilisation de telles électrodes tridimensionnelles permet d'opérer avec des tensions faibles et ainsi d'utiliser des pupilles optiques plus larges, avec pour conséquences avantageuses et non limitatives la suppression de nombreux problèmes de collimation, de centrage et/ou de perte d'insertion, incompatibles avec les spécifications actuelles des normes de télécommunication, mais propres aux dispositifs selon l'art antérieur.
De façon préférentielle, les électrodes massives tridimensionnelles sont réalisées dans des matériaux conducteurs ou semi-conducteurs. Par matériaux conducteurs, on peut entendre tous les matériaux appartenant au groupe comprenant les métaux et par matériaux semi-conducteurs ceux appartenant au groupe comprenant le silicium.
Avantageusement, les électrodes massives tridimensionnelles possèdent une épaisseur de l'ordre de la dizaine de microns. De façon préférentielle mais non limitative, l'épaisseur des électrodes tridimensionnelles est comprise entre 10 et 15 microns. Bien entendu, d'autres valeurs de l'épaisseur des électrodes tridimensionnelles peuvent également convenir en fonction de l'usage souhaité du dispositif selon l'invention. En outre, l'utilisation de telles électrodes offre pour avantages particuliers de favoriser la pénétration importante et homogène du champ électrique dans l'épaisseur de la cellule, avec pour conséquence essentielle, la possibilité d'obtenir des déphasages importants.
Avantageusement, les plaques de substrat sont formées par des plaques de verre ou des extrémités de fibres optiques.
L'invention concerne également l'application du dispositif de contrôle de la polarisation précité à la mise en œuvre d'un système de compensation de la dispersion modale de polarisation (PMD). Préférentiellement l'invention concerne également l'application du dispositif de contrôle de la polarisation précité à la mise en œuvre de systèmes de télécommunication.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels : la figure 1 présente un schéma simplifié d'un système de compensation de la dispersion modale de polarisation tel que déjà commenté précédemment dans la description de l'invention ; la figure 2 présente un schéma simplifié d'un mode de réalisation particulier du contrôleur de polarisation selon la présente invention ; la figure 3 illustre l'application d'un champ électrique perpendiculairement à la direction de propagation du faisceau lumineux ; - la figure 4 présente une vue en coupe des électrodes massives tridimensionnelles comprises dans le contrôleur de polarisation selon la présente invention ; la figure 5 présente le principe général de l'application aux électrodes tridimensionnelles d'un champ électrique tournant ; - la figure 6 illustre les différences de pénétration du champ électrique E(Z) dans la cellule, peu important dans le cas de d'une utilisation d'électrodes bidimensionnelles de faible épaisseur (figure 6-a), et important dans le cas d'une utilisation d'électrodes épaisses tridimensionnelles selon l'invention (figure 6-b). L'invention concerne donc un contrôleur de polarisation pouvant notamment et de manière non restrictive, être mis en œuvre au sein d'un système de compensation de la dispersion modale de polarisation (PMD), tel que précédemment décrit à titre illustratif en relation avec la figure 1.
Comme illustré sur le schéma simplifié de la figure 2, dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le contrôleur de polarisation 20 comprend : une cellule constituée de deux plaques de verre 6 et 7 essentiellement parallèles entre elles et entre lesquelles est confiné un matériau "PSLC" 8 (Cf. description détaillée ci-dessous) se présentant sous la forme d'un gel ; - au moins une paire d'électrodes (voir discussion détaillée ci-après, en relation avec la figure 4) permettant d'appliquer, à au moins une partie du contenu de la cellule, un champ électrique tournant E (voir figure 5) sensiblement perpendiculaire à la direction D de propagation du faisceau lumineux 10.
Les systèmes dits « cristaux liquides stabilisés par un réseau de polymère », ou PSLC appartiennent à la famille des composites intégrant un polymère et un cristal liquide. Dans la famille des composites, on distingue au moins deux catégories principales. Dans la première catégorie, le cristal liquide est dispersé au sein d'une matrice de polymère, le cristal liquide ne formant donc pas une phase continue, contrairement au polymère (cas des composites de type PDLC - « Polymer Dispersed Liquid Crystal » en anglais - pour lesquels les gouttelettes de cristal liquide sont dispersées dans un polymère). Dans la seconde catégorie, le cristal liquide et le polymère forment un gel. Les deux phases sont ainsi interconnectées.
Les matériaux de type PSLC utilisés dans la présente invention appartiennent à la famille comprenant des gels. Ils sont élaborés avec des concentrations en monomère typiquement inférieures à 10%, tandis que les PDLC connus selon l'art antérieur nécessitent des concentrations supérieures à 10%, de façon qu'ils puissent assurer une dispersion suffisante.
Les matériaux électro-optiques de type PSLC sont obtenus par la polymérisation in-situ d'un monomère, préalablement dissous directement dans le cristal liquide, avec ajout éventuel d'un amorceur de polymérisation au mélange cristal liquide et monomère. D'une manière générale, le monomère est choisi pour qu'il soit soluble en quantité suffisante dans le cristal liquide et de telle façon que : - le réseau formé soit stable après polymérisation, - la structure de la phase cristal liquide ne soit pas ou peu modifiée par la présence du monomère et du réseau après polymérisation, le réseau, par des effets d'ancrage, présente des interactions dont la nature permet d'obtenir les effets souhaités comme la stabilisation de la phase cristal liquide.
Ainsi, suivant la nature du monomère choisie, le réseau de polymère se forme et s'organise en fibrilles.
En outre, la stabilisation de la phase cristal liquide par le réseau de polymère peut revêtir différents aspects. En particulier et de manière non exhaustive, grâce aux interactions présentes entre le polymère et le cristal liquide, la gamme d'existence en température d'une phase cristal liquide donnée peut être étendue, avec pour conséquences :
1 ' amélioration des propriétés mécaniques ,
- la suppression ou limitation de défauts, intrinsèques ou induits, dans la structure du cristal liquide, la réduction des phénomènes d'écoulement qui peuvent survenir lors de la commutation du cristal liquide (réorientation des molécules de cristal liquide sous l'effet d'un champ électrique), avec pour conséquence intéressante de diminuer les temps de réponse. On présente maintenant, en relation avec la figure 4, un mode de réalisation particulier des électrodes massives épaisses tridimensionnelles comprises dans le contrôleur de polarisation selon la présente invention. Le système d'électrodes (commun aux deux plaques de verre) comprend trois paires d'électrodes (41a, 41b), (42a, 42b) et (43a, 43b) tridimensionnelles ("massives") de forte épaisseur (quelques dizaines de microns). Ces électrodes peuvent être en matériaux conducteurs (métaux) ou semi-conducteurs (Silicium ou autres). Elles peuvent être obtenues, par exemple, soit par photolithographie de substrats, soit par l'emploi de micro-pointes.
Ce système d'électrodes possède un axe de symétrie Oy orthogonal à la plaque de verre concernée. Cet axe de symétrie Oy est confondu avec la direction
D de propagation de la lumière. Ainsi, il est possible d'appliquer un champ électrique dont on contrôle parfaitement l'orientation et que l'on peut faire tourner de manière continue et sans fin (voir figure 5).
Le principe du contrôleur selon l'invention réside dans le matériau électro- optique utilisé, de type PSLC, dans son adressage et dans les avantages fonctionnels qui en résultent, notamment par rapport aux PDLC (classiques ou nano gouttes). Les PSLC diffèrent du cristal liquide par la chaîne polymère, qui du fait des interactions de surface polymère cristal liquide, prévient la formation de certains défauts (en particulier dans les phases smectiques), sans perte des propriétés électro-dynamiques du cristal liquide (temps de commutation du cristal liquide utilisé) qui la compose, contrairement au PDLC selon l'art antérieur. Ils diffèrent de ceux-ci par le fait que le cristal liquide n'est pas encapsulé sous forme de gouttelettes (non connexité du cristal liquide) de tailles variables créant ainsi des forces d'encrage à l'origine des tensions de commutation élevées. Les matériaux PSLC sont des gels (phase cristal liquide interconnectée). Les monomères utilisés pour leur réalisation ont la particularité de pouvoir s'orienter dans le cristal liquide, sans altérer sa structure durant la polymérisation. Par ailleurs, les interactions entre le cristal liquide et le polymère permettent de stabiliser une structure donnée du cristal liquide et éviter ainsi l'apparition de défauts par exemple. Par rapport aux PDLC caractérisés par une concentration importante de polymère supérieure à 10%, les PSLC ont une concentration plus faible (inférieure à 10% de polymère) et nécessitent des monomères aux propriétés spécifiques.
Les avantages du contrôleur de polarisation selon l'invention sont notamment les suivants : - uniformité et une homogénéité des lignes du champ électrique appliqué ; double fonction de rotation d'axe du directeur et de modulation d'indice au moyen d'une commande unique de tension ; interface électronique simplifiée ; - grande robustesse et stabilité mécanique ; suppression des défauts de type lignes de déclinaison, formation de chevrons, de grandes hélices ; diminution des risques de perte de matériau potentiellement engendrés par la dépendance en polarisation de ce dernier ; - optimisation et homogénéisation des temps de réponse (quelques microsecondes), résultantes fonctionnelles du meilleur adressage intrinsèque au matériau électro-optique PSLC utilisé ; insensibilité du matériau à la polarisation et faibles pertes d'insertion; - assemblage rendu plus facile, notamment en matière de connectique des fibres optiques, par la réalisation et l'utilisation de cellules de forte pupille (espace central inter électrodes) autorisées par la possibilité d'utiliser des tensions électriques faibles ; insensibilité à la double réfraction.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de contrôle de la polarisation d'un signal optique véhiculé sous la forme d'un faisceau lumineux, caractérisé en ce qu'il comprend : une cellule de cristal liquide comprenant deux plaques de substrat essentiellement parallèles entre elles et entre lesquelles est confiné un matériau composite électro-optique de type cristal liquide stabilisé par un polymère (PSLC) présent en faible concentration; des moyens d'application d'au moins un champ électrique perpendiculaire à au moins une partie du contenu de ladite cellule, lesdits moyens comprenant au moins une paire d'électrodes massives tridimensionnelles, de façon à modifier la biréfringence et/ou l'orientation de l'axe optique, selon que ledit champ électrique est appliqué ou non.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le matériau composite électro-optique de type PSLC se présente sous la forme d'un gel.
3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le matériau composite électro-optique de type cristal liquide comprend une concentration dudit polymère inférieure ou égale à 10%.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le cristal liquide compris dans le matériau composite électro-optique appartient au groupe comprenant : les nématiques ; les smectiques de type A ou de type C, chiral ou non chiral ; - les ferroélectriques ; les anti-ferroélectriques.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de compensation du phénomène de la double réfraction.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de compensation dudit phénomène de la double réfraction comprennent au moins un miroir diélectrique sur au moins une face de sortie dudit dispositif.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdites électrodes massives tridimensionnelles sont disposées dans un plan sensiblement parallèle aux plaques de substrat, de façon à favoriser l'adressage du matériau électro-optique.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les électrodes massives tridimensionnelles sont disposées en étoiles, de façon à pouvoir générer un champ électrique tournant.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdites électrodes massives tridimensionnelles sont réalisées dans des matériaux conducteurs ou semi-conducteurs.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que lesdites électrodes massives tridimensionnelles possèdent une épaisseur de l'ordre de la dizaine de microns.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que lesdites plaques de substrat sont formées par des plaques de verre ou des extrémités de fibres optiques.
12. Application du dispositif de contrôle de la polarisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 à la mise en œuvre d'un système de compensation de la dispersion modale de polarisation (PMD).
13. Application du dispositif de contrôle de la polarisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 à la mise en œuvre de systèmes de télécommunication.
PCT/FR2004/000010 2003-01-06 2004-01-06 Dispositif de controle de la polarisation d’un signal lumineux utilisant un materiau cristal liquide stabilise par un polymere WO2004070460A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR03/00087 2003-01-06
FR0300087A FR2849701B1 (fr) 2003-01-06 2003-01-06 Dispositif de controle de la polarisation d'un signal lumineux utilisant un materiau cristal liquide stabilise par un polymere

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2004070460A1 true WO2004070460A1 (fr) 2004-08-19

Family

ID=32524709

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2004/000010 WO2004070460A1 (fr) 2003-01-06 2004-01-06 Dispositif de controle de la polarisation d’un signal lumineux utilisant un materiau cristal liquide stabilise par un polymere

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2849701B1 (fr)
WO (1) WO2004070460A1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022107174A1 (fr) 2020-11-17 2022-05-27 Marchina Gabriele Procédé de réparation de machine assistée par ordinateur

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5313562A (en) * 1991-04-24 1994-05-17 Gec-Marconi Limited Optical device with electrodes end-to-end with electric field causing homeotropic alignment of liquid crystal in space between ends
EP0867749A2 (fr) * 1997-03-27 1998-09-30 Xerox Corporation Dispositif d'affichage à cristal liquide
US20020076161A1 (en) * 2000-10-18 2002-06-20 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Waveguide-type optical device and manufacturing method therefor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5313562A (en) * 1991-04-24 1994-05-17 Gec-Marconi Limited Optical device with electrodes end-to-end with electric field causing homeotropic alignment of liquid crystal in space between ends
EP0867749A2 (fr) * 1997-03-27 1998-09-30 Xerox Corporation Dispositif d'affichage à cristal liquide
US20020076161A1 (en) * 2000-10-18 2002-06-20 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Waveguide-type optical device and manufacturing method therefor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022107174A1 (fr) 2020-11-17 2022-05-27 Marchina Gabriele Procédé de réparation de machine assistée par ordinateur

Also Published As

Publication number Publication date
FR2849701A1 (fr) 2004-07-09
FR2849701B1 (fr) 2005-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0173608B1 (fr) Cellule à cristal liquide nématique faiblement dopé par un soluté chiral, et du type à biréfringence contrôlée électriquement
EP2366125B1 (fr) Element optique a puissance variable
FR2760542A1 (fr) Affichage a cristaux liquides a cavite fermee
FR2545961A1 (fr) Systeme d'affichage en couleurs a sequence de trames et procede d'utilisation d'une cellule a cristal liquide pour un tel systeme
FR2613846A1 (fr) Dispositif d'affichage a cristal liquide smectique ferroelectrique bistable
FR2526177A1 (fr) Perfectionnements aux cellules optiques utilisant des cristaux liquides
EP0845881A1 (fr) Dispositif d'émission de données optiques
FR2521737A1 (fr) Dispositif optique bistable
WO2012101349A1 (fr) Cellule electro- optique massive ayant une structure fine et a base de materiaux a coefficients electro - optiques geants, son procede de fabrication
CA2291522A1 (fr) Modulateur de phase a semi-conducteur
WO2004070460A1 (fr) Dispositif de controle de la polarisation d’un signal lumineux utilisant un materiau cristal liquide stabilise par un polymere
EP0855611A1 (fr) Procédé de modulation et modulateur optique à semiconducteur
EP1494293A2 (fr) Photodétecteur à cavité verticale résonnante, matrice et système de télécommunication correspondant
EP0632309B1 (fr) Generateur d'impulsions optiques
FR2819061A1 (fr) Dispositif de controle de polarisation dans une liaison optique
WO2003052496A2 (fr) Dispositif de controle de la polarisation d'un signal vehicule sous la forme d'un faisceau lumineux, et application correspondante
FR2820827A1 (fr) Dispositif d'attenuation d'un signal vehicule par fibre optique sous la forme d'un faisceau lumineux, systeme d'attenuation et applications correspondantes
WO2002103443A1 (fr) Dispositif electrooptique, formant notamment commutateur, a base de cristaux liquides
EP0731374A1 (fr) Ecran à cristaux liquides à angle de vue amélioré
WO2006125770A1 (fr) Utilisation d'un materiau a base de cristal liquide afin de fabriquer un dispositif d'obturation electro-optique, dispositif et casque stroboscopique conformes a cette utilisation
EP1550901A1 (fr) Dispositif d'égalisation de la puissance optique et système correspondant
EP3945360B1 (fr) Dispositif électro-optique à deux cristaux électro-optiques et procédé de fabrication
EP0209439A1 (fr) Dispositif d'affichage électro-optique à cristal liquide
EP2846424A1 (fr) Dispositif optoélectronique intégré comprenant une section d'émission laser et une section de traitement du signal optique émis.
FR3035975A1 (fr) Modulateur spatial de lumiere a cristal liquide et son procede de fabrication

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase