WO1998006002A1 - Component for the switching of optical models in the time unit of microseconds - Google Patents

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WO1998006002A1
WO1998006002A1 PCT/EP1997/004263 EP9704263W WO9806002A1 WO 1998006002 A1 WO1998006002 A1 WO 1998006002A1 EP 9704263 W EP9704263 W EP 9704263W WO 9806002 A1 WO9806002 A1 WO 9806002A1
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optical
component according
angle
switching
ferroelectric liquid
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PCT/EP1997/004263
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Wolfgang Dultz
Leonid Beresnev
Wolfgang Haase
Thomas Weyrauch
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Deutsche Telekom Ag
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    • 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
    • G02F1/141—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 using ferroelectric liquid crystals

Definitions

  • the invention relates to a component for switching optical patterns or data with unpolarized light according to the preamble of claim 1.
  • a second element for parallel optical processing must enable the rapid switching of the optical patterns into a number of optical channels.
  • the usual way of switching the pattern or optical data into a number of channels is to record the image via a CCD video camera with subsequent transmission of the electrical signals and the regeneration of the images on the screen. This process is limited by the operating frequency of the computer, which does not exceed 10 9 bit / s.
  • the invention is therefore based on the object to alleviate the disadvantages described above and in particular to provide a component for switching optical patterns or data with unpolarized light according to the preamble of claim 1, which switch or process a large number of optical data or patterns very quickly in parallel can.
  • the device for switching patterns according to the invention operates much faster than the known methods and devices. It is possible to transmit any image with non-polarized light in a relatively wide wavelength range with the switching time of 3 to 5 ⁇ s and the operating frequency of 10 5 frames per second.
  • the transmission frequency can be up to 10 12 bits / s (ie terabits / s) for the example in which the optical pattern contains 10 7 pixels and the patterns are switched at a frequency before 10 5 frames / s.
  • the component according to the invention uses the division of the unpolarized light beam, based on the optical pattern, into two perpendicular polarized beams. This is achieved by a wide-angle polarization beam splitter, followed by rotating both polarizations by 90 ° using an electro-optical modulator and combining both polarized beams into one beam using a second beam splitter.
  • a suitable crystal such as LiNb0 3 can be used as the electro-optical modulator, as described in Storell in the published patent application DE 30 13 498 from April 8, 1980 "Optical modulator and laser engraving device with such a modulator".
  • the optical switch described here has disadvantages, such as a small aperture and a small angle of the control beam, high switching voltage on the order of a few 100 V, the wavelength dependence of the switching efficiency, due to optical dispersion and high prices for the electro-optical crystal.
  • This switch also appears to be usable only when using lasers. Cascading using this switch is difficult to accomplish.
  • Liquid crystals as an electro-optical medium were used by Coa, A.J.A. in EP-A-0 074 144 "Optical Switch", priority 07.09.1981, NL 8104 122, for switching unpolarized light from an optical fiber into different fiber channels. This was also described by K. Hirabayashi and T. Kurokawa in Liquid Crystals 14, pages 307-317 (1993) under the title "Liquid crystal devices for optical communication and information processing systems". In both works ne atic liquid crystals were used.
  • the optical circuit of a cell of a twisted nematic liquid crystal is as electro-optical modulator shown.
  • the orthogonally polarized light passes through the cell from the first polarizing beam splitter PBS 1, the polarization plane being rotated through 90 °.
  • the light After combining the two polarized beams in the second polarizing beam splitter PBS 2, the light enters the outgoing channel 1.
  • the liquid crystal is converted into the homeotropic alignment, both polarized beams pass through the rotary cell without to rotate the angle of the polarization planes. In this case, the light enters channel 2 after the polarized beams have been combined in the second polarizing beam splitter PBS 2.
  • the major disadvantage of the circuit using nematic liquid crystals is the low operating frequency of approximately 10 Hz. This means that the use of a nematic liquid crystal modulator for pattern transmission is slower than electronic video recording. In addition, gray level control of the light intensity between the optical channels is difficult.
  • the electro-optical circuit of the proposed embodiment uses for the first time an electro-optical modulator made up of several electrically controllable or controllable delay plates in series connection.
  • these switchable delay plates are based on ferroelectric liquid crystals (FLC's) for the first time.
  • FLC's ferroelectric liquid crystals
  • the great advantage of the switches according to the invention includes the high efficiency ( ⁇ 100%) of the optical circuit of the polarized light; low optical loss, which essentially results only from the reflection on the transparent solid surfaces such as quartz, glass or calcite.
  • the possibility of a light channel switch is given by cascading. Very fast switching and grayscale modulation of optical images every microsecond, - low switching voltage of approximately 25 V; Low dependence of the switching efficiency on the wavelength of the light and thus the perfect switching of any color image are also advantages of this component.
  • the low dependence on the angular distribution of the modulated light beam can be used for the rapid switching of the polarization plane of the light in compact stereo projectors, for which purpose only one lens is required.
  • the left and right eye images appear alternately on the screen at a frequency of 100 Hz or higher. This property is also ideal for realizing glasses with rapidly switchable polarization directions or for fast closures for viewing stereoscopic images using the polarization division or the time division of images for the left and right eyes.
  • 2 shows the principle of the conventional optical switching of non-polarized light, as described, for example, by RA Sorel in Optics Letters 5 (4), 147-149 (1980) under the title “Total switching of unpolarized fiber light with a fourport electro-optic liquid- crystal device "and Katsuhiko Hirabayashi and Takashi Kurokawa in Liquid Crystals 14 (2), 307-317 (1993) under the title “Liquid crystal devices for optical communication and information processing systems", where PBS refers to polarizing beam splitters and the twisted-nematic cell as electro-optical Switch of the polarization planes is shown
  • Fig. 4 the 2x2 cross switch according to the invention with two
  • Input and two output channels realized by using a number of at least two switchable uniaxial optical delay plates
  • Fig. 5 shows the electro-optical effect, based on the orientation of the inclination planes of the chiral inclined guest molecules, which were entered in the lamellar phase, in the given case in the smectic A phase, a) without an applied electric field, whereby a random orientation of the The planes of inclination of the chiral molecules result and the central optical axis n runs along the z-direction, which results in the local inclination of the chiral molecules at the angle ⁇ m , b) the electric field E runs parallel to the layers opposite to the viewing direction, the transverse ones molecular dipoles are oriented along the electric field and, due to the organization of the inclination planes of the inclined chiral molecules, the central optical axis ⁇ n> is rotated counterclockwise at an angle ⁇ > less than ⁇ m compared to case a), c) that electric field + E runs parallel to the layers in the direction of view, the middle re optical axis is rotated clockwise by
  • FIG. 7 shows the switching efficiency of the cross switch shown in FIG. 4 with an electroclinical double modulator using the ferroelectric liquid crystal FLC-392
  • FIG 8 shows an optical circuit diagram for the cascading of the optical switches according to the invention for switching optical patterns or data or of fiber channels from one input channel to 4 output channels.
  • a component according to the invention for the rapid switching of optical patterns is described below.
  • Each optical image 1 can be switched into two channels 2, 3 by means of unpolarized polychromatic light.
  • the component contains two polarizing beam splitters 4, 5 and prisms 6, 7 as well as an electro-optical modulator 8, which consists of at least two electrically controlled or controllable
  • the angle between the optical axes is 45 ° or 90 ° for switching in channel 1 or channel 2.
  • Capillary cells with ferroelectric liquid crystals in planar geometry can be used as switchable optical delay plates 9, 10.
  • SSFLC surface-stabilized ferroelectric liquid crystal
  • DHF ferroelectric helix
  • the modulator consists of four switchable delay plates 9, 10, 11, 12 and the electroclinic effect is applied, the required angle of inclination is only 5.625 °.
  • the response time is then correspondingly shorter and can be less than 1 microsecond.
  • the proposed fast optical switching element can be used for fiber channels 13, 14, 15 and as an active element in optical computers.
  • the operating speed for switching between the optical channels are in the order of several terabits / s.
  • the component can be cascaded, which enables the switching of patterns in any number of channels. Description of the principle of the component
  • Fig. 1 The general scheme of the proposed switch is shown in Fig. 1.
  • SRP's series-connected optical delay plates
  • Two or more ferroelectric liquid crystalline layers connected in series result in the excellent properties of the optical switch such as:
  • the resulting deviation in the plane of polarization after passing through two of these plates is then 90 °, as described by G. Andersson, I. Dahl, L. Komitov, S.T. Lagerwall, K. Skarp, and B. Stebler in J. Appl. Phys. 66 (10), 4983-4995 (1989) under the title "Device physics of the soft-mode electro-optic effect".
  • the response time can be of the order of a microsecond or less, due to the small value of the induced tilt angle. This means that the working frequency can be around 10 5 - 10 6 Hz.
  • the intrinsic grayscale scale of the electroclinic and the DHF effect means that the controlled distribution of the intensity of the optical patterns in two channels can be achieved regardless of the possibility of the overall circuit.
  • This property can be used for effective amplitude modulation of the non-polarized light with very high transmission close to 100% in the open state.
  • An application for this is e.g. in fast optically limiting components or for the automatic control or control of the light intensity when using a photodetector in the corresponding output and the feedback to the voltage that is applied to the switchable delay plates.
  • the switch proposed according to the invention is able to switch two incoming optical beams symmetrically into two outgoing channels, as can be seen in FIG. 4.
  • the plane of the deviation of the optical axis is perpendicular to the field direction and the size of the deviation angle is proportional to the amplitude of the electrical field in the case of the electroclinic and DHF effect.
  • the resulting is
  • All three mentioned electro-optical modes can be used to implement a component, ie for Rotation of the polarization plane and thus as a basic element of the switchable delay plate of the proposed optical switch.
  • the inventors use a new electroclinic material that requires only a very low switching voltage.
  • Mixtures which consist of a lamellar matrix (for example of a smectic A or smectic C * phase) and chiral guest molecules which are inclined in the layer at a certain angle ⁇ m , as shown in FIG. 5a.
  • the hindrance of these molecules when rotating about the longitudinal axis is due to the monoclinic local environment, which is caused by the inclination of the chiral molecules in the layer. Because of this handicap, the short axis of these molecules is oriented in the direction of the layer and perpendicular to the plane of inclination.
  • the transverse dipole moment which is connected to the short axis, can be oriented in this direction.
  • the tilt planes of the chiral tilted molecules are statistically distributed.
  • An external electric field applied along the layers, orients the dipole moments of the separated molecules and correspondingly their planes of inclination, as shown in FIGS. 5b and c.
  • the mean optical refractive index index deviates by the mean angle ⁇ >, which is smaller than ⁇ m , in the plane that is perpendicular to the applied electric field.
  • the value of the deviation of the mean optical indicatrix depends on the concentration of the chiral guest molecules, their angle of inclination ⁇ m and the optical transition moment of the matrix and the guest molecules.
  • the expected response time is shorter than with collective switching in the chiral smectic C "phase.
  • the electroclinic material used according to the invention with the lamellar phase and the inclined chiral molecules dissolved therein allows switching in a very short response time.
  • FIG. 6 shows the temperature dependence of the switching time and the induced inclination angle ⁇ of an electroclinic material FLC-392 according to the invention at a switching voltage of ⁇ 10 V. It can be seen that the response times are on the order of a few microseconds and drop in the range of 1.5-2 microseconds at higher temperatures.
  • FIG. 7 shows the efficiency of switching the switch according to the invention in accordance with the configuration shown in FIG. 4.
  • the transmission of a few percent of the light intensity which is still present in the case of the blocking state is due to the wavelength dispersion of the polarizing beam splitter used and the optical non-uniformity of the electroclinic modulators.
  • the DHF materials can be used for electro-optical switching, where fractions of a millisecond are required as switching time in connection with very small switching voltages of 1 - 2 volts. You could e.g. are used in glasses to be operated with low switching voltages for stereoscopic TV systems.
  • the transmission speed can reach many terabits / s and is only limited by the resolution of the optical standard elements, such as lenses, prisms, etc.
  • optical switch according to the invention can be used in optical limiting components, e.g. in fast shutters in video cameras or to protect the eye, or to control or control the light intensity when using the feedback of the photo receiver via an amplifier.
  • the proposed switch can also be used for the overall switching of depolarized light in optical fibers.
  • FIG. 8 shows the optical circuit diagram for a possible cascading which contains 4 output channels.

Abstract

The invention relates to a component for the switching of optical models or data with unpolarized light. The component comprises two polarizing beam dividers (4,5) and at least one electrooptical modulator (8) located in between the beam dividers. Modification of the polarity and amplitude of the voltage applied to the modulator results in a 0-90°rotation of the polarization plane of the light from the first polarizing beam divider passing through the modulator. In order to switch a large amount of optical data or models, the modulator (8) comprises at least two electrically switched or controlled optical delay plates (9,10) containing ferroelectric liquid crystals.

Description

Bauelement zum Schalten von optischen Mustern in der Zeiteinheit von Mikrose unden Component for switching optical patterns in the time unit of microscopy
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Bauelement zum Schalten von optischen Mustern oder Daten mit unpolarisiertem Licht gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a component for switching optical patterns or data with unpolarized light according to the preamble of claim 1.
Der aktuelle Trend in der Informationsverarbeitung zielt derzeit auf eine Operations- oder Verarbeitungsgeschwindigkeit von Terabit/s hin. Das ist heutzutage nur durch parallele Verarbeitung erreichbar. Eine solche Operationsgeschwindigkeit kann z.B. erreicht werden, wenn optische Muster von ca. 1 bis 10 Millionen Bildpunkten mit einer Arbeitsfrequenz in der Größenordnung von 100 000 Bildern pro Sekunde übertragen werden. Für die parallele optische Datenverarbeitung sind zwei Funktionselemente grundlegend: Einmal die schnelle und reversible optische Speicherung mit der Möglichkeit zum Schreiben, Lesen und Löschen der Muster bei der genannten Informationsdichte und bei der genannten Arbeitsfrequenz pro Vorgang. Für diesen Zweck wird allgemein der optisch adressierbare räumliche Lichtmodulator (OASLM) als geeignet angesehen. Dieser erlaubt es, typische Funktionen der parallelen optischen Verarbeitung, z.B. Chiffrierung - Dechiffrierung der optischen Muster, neue und monotone Filterung, Bilderkennung, Herstellung und Wiederherstellung von Hologrammen, wie es im Review K. Hirabayashi und T. Kurokawa, Liquid Crystals 14, Seiten 307 - 317 (1993) unter dem Titel "Liquid Crystal Devices for Optical Co munication and Information Processing Systems" beschrieben wurde, auszuführen. In dem genannten Bauelement werden die einzigartigen Eigenschaften von ferroelektrischen Flüssigkristallen zum schnellen Schalten in der Zeiteinheit von Mikrosekunden bei einer SchaltSpannung in der Größenordnung von 10 V angewandt, was die sehr hohe Dichte von unabhängig kontrollier- bzw. steuerbaren Bildpunkten, beispielsweise mit einer Auflösung von bis zu 100 Linienpaaren pro mm erlaubte.The current trend in information processing is currently targeting an operation or processing speed of terabits / s. Nowadays this can only be achieved by parallel processing. Such an operating speed can be achieved, for example, if optical patterns of approximately 1 to 10 million pixels are transmitted with an operating frequency in the order of 100,000 frames per second. Two functional elements are fundamental for parallel optical data processing: Firstly, the fast and reversible optical storage with the possibility to write, read and delete the patterns with the information density mentioned and with the working frequency mentioned per process. The optically addressable spatial light modulator (OASLM) is generally considered suitable for this purpose. This allows typical functions of parallel optical processing, e.g. encryption - decryption of the optical pattern, new and monotonous filtering, image recognition, production and restoration of holograms, as described in the review by K. Hirabayashi and T. Kurokawa, Liquid Crystals 14, pages 307 - 317 (1993) under the title "Liquid Crystal Devices for Optical Communication and Information Processing Systems". In the component mentioned, the unique properties of ferroelectric liquid crystals for fast switching in the time unit of microseconds at a switching voltage of the order of 10 V, which allowed the very high density of independently controllable or controllable pixels, for example with a resolution of up to 100 line pairs per mm .
Ein zweites Element für parallele optische Verarbeitung muß das schnelle Schalten der optischen Muster in eine Anzahl von optischen Kanälen ermöglichen. Der übliche Weg zur Schaltung der Muster oder optischen Daten in eine Anzahl von Kanälen besteht in der Bildaufzeichnung über eine CCD-Videokamera mit anschließender Übertragung der elektrischen Signale und der Wiedererzeugung der Bilder auf dem Bildschirm. Dieser Prozeß ist limitiert durch die Arbeitsfrequenz des Computers, die 109 Bit/s nicht überschreitet .A second element for parallel optical processing must enable the rapid switching of the optical patterns into a number of optical channels. The usual way of switching the pattern or optical data into a number of channels is to record the image via a CCD video camera with subsequent transmission of the electrical signals and the regeneration of the images on the screen. This process is limited by the operating frequency of the computer, which does not exceed 10 9 bit / s.
Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, die vorstehend geschilderten Nachteile zu lindern und insbesondere ein Bauelement zum Schalten von optischen Mustern oder Daten mit unpolarisiertem Licht gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, welches eine hohe Anzahl optischer Daten oder Muster sehr schnell parallel schalten oder verarbeiten kann.The invention is therefore based on the object to alleviate the disadvantages described above and in particular to provide a component for switching optical patterns or data with unpolarized light according to the preamble of claim 1, which switch or process a large number of optical data or patterns very quickly in parallel can.
Diese Aufgabe wird bereits mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst .This object is already achieved with the features of claim 1.
Das erfindungsgemäße Bauelement zur Umschaltung von Mustern operiert viel schneller als die bekannten Verfahren und Vorrichtungen. Es ist möglich, irgendein Bild mit nichtpolarisiertem Licht in einem relativ weiten Wellenlängenbereich mit der Schaltzeit von 3 bis 5 μs und der Arbeitsfrequenz von 105 Bildern pro Sekunde zu übertragen. Die Übertragungsfrequenz kann bis zu 1012 Bit/s (d.h. Terabit/s) betragen für den Beispielfall, daß das optische Muster 107 Bildpunkte enthält und die Schaltung der Muster mit einer Frequenz vor 105 Bildern/s erfolgt.The device for switching patterns according to the invention operates much faster than the known methods and devices. It is possible to transmit any image with non-polarized light in a relatively wide wavelength range with the switching time of 3 to 5 μs and the operating frequency of 10 5 frames per second. The transmission frequency can be up to 10 12 bits / s (ie terabits / s) for the example in which the optical pattern contains 10 7 pixels and the patterns are switched at a frequency before 10 5 frames / s.
Das erfindungsgemäße Bauelement nützt die Aufteilung des unpolarisierten Lichtstrahles, ausgehend vom optischen Muster, in zwei senkrecht zueinander polarisierte Strahlen aus. Dies wird durch einen Weitwinkel- Polarisationsstrahlteiler erreicht, gefolgt von der Drehung beider Polarisationen um 90° unter Verwendung eines elektrooptischen Modulators und der Zusammenführung beider polarisierter Strahlen zu einem Strahl unter Verwendung eines zweiten Strahlteilers.The component according to the invention uses the division of the unpolarized light beam, based on the optical pattern, into two perpendicular polarized beams. This is achieved by a wide-angle polarization beam splitter, followed by rotating both polarizations by 90 ° using an electro-optical modulator and combining both polarized beams into one beam using a second beam splitter.
Einer der Vorteile dieses Systems liegt in der hohen Effizienz der Schaltung, da keine absorbierenden oder reflektierenden Polarisatoren benötigt werden.One of the advantages of this system is the high efficiency of the circuit, since no absorbing or reflecting polarizers are required.
Als elektrooptischer Modulator kann ein geeigneter Kristall wie LiNb03 verwendet werden, wie es bei Storell in der Offenlegungsschrift DE 30 13 498 vom 08.04.1980 "Optischer Modulator sowie Laser-Graviervorrichtung mit einem derartigen Modulator", dargelegt wurde. Der hier beschriebene optische Schalter hat allerdings Nachteile, wie eine kleine Apertur und einen kleinen Winkel des Kontrollstrahls, hohe Schaltspannung in der Größenordnung von einigen 100 V, die Wellenlängenabhängigkeit der Schalteffizienz, bedingt durch optische Dispersion und hohe Preise für den elektrooptischen Kristall. Dieser Schalter scheint ferner nur benutzbar bei Anwendung von Lasern. Eine Kaskadierung, unter Verwendung dieses Schalters ist schwierig zu realisieren.A suitable crystal such as LiNb0 3 can be used as the electro-optical modulator, as described in Storell in the published patent application DE 30 13 498 from April 8, 1980 "Optical modulator and laser engraving device with such a modulator". However, the optical switch described here has disadvantages, such as a small aperture and a small angle of the control beam, high switching voltage on the order of a few 100 V, the wavelength dependence of the switching efficiency, due to optical dispersion and high prices for the electro-optical crystal. This switch also appears to be usable only when using lasers. Cascading using this switch is difficult to accomplish.
Flüssigkristalle als elektrooptisches Medium wurden bei Nicia, A. J. A. in der EP-A-0 074 144 "Optical Switch", Priorität 07.09.1981, NL 8104 122, eingesetzt zum Schalten von unpolarisiertem Licht aus einer optischen Faser in verschiedene Faserkanäle. Dies wurde auch von K. Hirabayashi und T. Kurokawa in Liquid Crystals 14, Seiten 307 - 317 (1993) unter dem Titel "Liquid crystal devices for optical communication and Information processing Systems" beschrieben. In beiden Arbeiten wurden ne atische Flüssigkristalle verwandt.Liquid crystals as an electro-optical medium were used by Nicia, A.J.A. in EP-A-0 074 144 "Optical Switch", priority 07.09.1981, NL 8104 122, for switching unpolarized light from an optical fiber into different fiber channels. This was also described by K. Hirabayashi and T. Kurokawa in Liquid Crystals 14, pages 307-317 (1993) under the title "Liquid crystal devices for optical communication and information processing systems". In both works ne atic liquid crystals were used.
In Fig. 2 wird die optische Schaltung einer Zelle eines twisted-nematischen Flüssigkristalls als elektrooptischer Modulator gezeigt. Im feldfreien Zustand geht das orthogonal polarisierte Licht vom ersten polarisierenden Strahlteiler PBS 1 durch die Zelle, wobei die Polarisationsebene um 90° gedreht wird. Nach Zusammenführung der beiden polarisierten Strahlen im zweiten polarisierenden Strahlteiler PBS 2 tritt das Licht in den ausgehenden Kanal 1. Wenn das elektrische Feld an die Drehzelle angelegt wird, wird der flüssige Kristall in die homöotrope Ausrichtung überführt, beide polarisierten Strahlen gehen durch die Drehzelle, ohne den Winkel der Polarisationsebenen zu drehen. Nach Zusammenführung der polarisierten Strahlen in dem zweiten polarisierenden Strahlteiler PBS 2 tritt das Licht in diesem Fall in den Kanal 2 ein.In Fig. 2, the optical circuit of a cell of a twisted nematic liquid crystal is as electro-optical modulator shown. In the field-free state, the orthogonally polarized light passes through the cell from the first polarizing beam splitter PBS 1, the polarization plane being rotated through 90 °. After combining the two polarized beams in the second polarizing beam splitter PBS 2, the light enters the outgoing channel 1. When the electric field is applied to the rotary cell, the liquid crystal is converted into the homeotropic alignment, both polarized beams pass through the rotary cell without to rotate the angle of the polarization planes. In this case, the light enters channel 2 after the polarized beams have been combined in the second polarizing beam splitter PBS 2.
Der große Nachteil der Schaltung unter Anwendung von nematischen Flüssigkristallen ist die geringe Arbeitsfrequenz von ca. 10 Hz. Dies bedeutet, daß die Anwendung eines nematischen Flüssigkristall -Modulators für die Musterübertragung langsamer ist als die elektronische Videoaufzeichnung. Zusätzlich ist eine Graustufenkontrolle der Lichtintensität zwischen den optischen Kanälen schwierig.The major disadvantage of the circuit using nematic liquid crystals is the low operating frequency of approximately 10 Hz. This means that the use of a nematic liquid crystal modulator for pattern transmission is slower than electronic video recording. In addition, gray level control of the light intensity between the optical channels is difficult.
Die elektrooptische Schaltung der vorgeschlagenen Ausführung benutzt zum ersten Mal einen elektrooptischen Modulator aus mehreren elektrisch kontrollier- bzw. steuerbaren Verzögerungsplatten in Serienschaltung. Zudem basieren diese schaltbaren Verzögerungsplatten erstmals auf ferroelektrischen Flüssigkristallen (FLC's).The electro-optical circuit of the proposed embodiment uses for the first time an electro-optical modulator made up of several electrically controllable or controllable delay plates in series connection. In addition, these switchable delay plates are based on ferroelectric liquid crystals (FLC's) for the first time.
Der große Vorteil der erfindungsgemäßen Schalter umfaßt die hohe Effizienz (~ 100 %) der optischen Schaltung des polarisierten Lichtes ; geringen optischen Verlust, welcher im wesentlichen nur von der Reflexion an den transparenten festen Oberflächen wie Quarz, Glas oder Calcit herrührt. Die Möglichkeit eines Lichtkanalschalters ist durch Kaskadierung gegeben. Sehr schnelles Schalten sowie Graustufenmodulation von optischen Bildern im Mikrosekundentakt ,- geringe Schaltspannung von ungefähr 25 V; geringe Abhängigkeit der Schalteffizienz von der Wellenlänge des Lichtes und somit die perfekte Schaltung irgendeines Farbbildes sind zudem Vorteile dieses Bauelementes . die geringe Abhängigkeit von der Winkelverteilung des modulierten Lichtstrahles kann für die schnelle Schaltung der Polarisationsebene des Lichtes in kompakten Stereoprojektoren benutzt werden, wozu nur ein Objektiv benötigt wird. Die Bilder für das linke und das rechte Auge erscheinen mit einer Frequenz von 100 Hz oder höher abwechselnd auf dem Bildschirm. Diese Eigenschaft ist ebenfalls hervorragend geeignet zur Realisation von Brillen mit schnell umschaltbaren Polarisationsrichtungen oder für schnelle Verschlüsse zur Betrachtung von stereoskopischen Darstellungen unter Verwendung der Polarisationsteilung oder der Zeitunterteilung von Bildern für das linke und das rechte Auge.The great advantage of the switches according to the invention includes the high efficiency (~ 100%) of the optical circuit of the polarized light; low optical loss, which essentially results only from the reflection on the transparent solid surfaces such as quartz, glass or calcite. The possibility of a light channel switch is given by cascading. Very fast switching and grayscale modulation of optical images every microsecond, - low switching voltage of approximately 25 V; Low dependence of the switching efficiency on the wavelength of the light and thus the perfect switching of any color image are also advantages of this component. the low dependence on the angular distribution of the modulated light beam can be used for the rapid switching of the polarization plane of the light in compact stereo projectors, for which purpose only one lens is required. The left and right eye images appear alternately on the screen at a frequency of 100 Hz or higher. This property is also ideal for realizing glasses with rapidly switchable polarization directions or for fast closures for viewing stereoscopic images using the polarization division or the time division of images for the left and right eyes.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben.The invention is described below with reference to preferred embodiments and with reference to the accompanying drawings.
Es zeigen: Fig. 1 das Prinzip des erfindungsgemäßen Schalters, bei welchem die Variabilität der schaltbaren Verzögerungsplatten, wie z.B. des doppelten elektroklinen Modulators mit dem elektrisch induzierten molekularen Neigungswinkel von θ = 11,25° in der s ektischen A-Phase, ausgenutzt wird, Fig. 2 das Prinzip der herkömmlichen optischen Schaltung von nichtpolarisiertem Licht, wie es R. A. Sorel u.a. in Optics Letters 5(4), 147 - 149 (1980) unter dem Titel "Total switching of unpolarized fiber light with a fourport electro-optic liquid-crystal device" und Katsuhiko Hirabayashi und Takashi Kurokawa in Liquid Crystals 14 (2), 307 - 317 (1993) unter dem Titel "Liquid crystal devices for optical communication and Information processing Systems" beschrieben haben, wobei PBS polarisierende Strahlteiler bezeichnet und die twisted-nematische Zelle als elektrooptischer Schalter der Polarisationsebenen gezeigt ist,1 shows the principle of the switch according to the invention, in which the variability of the switchable delay plates, such as, for example, the double electroclinic modulator with the electrically induced molecular angle of inclination of θ = 11.25 ° in the sectical A phase, is used, 2 shows the principle of the conventional optical switching of non-polarized light, as described, for example, by RA Sorel in Optics Letters 5 (4), 147-149 (1980) under the title "Total switching of unpolarized fiber light with a fourport electro-optic liquid- crystal device "and Katsuhiko Hirabayashi and Takashi Kurokawa in Liquid Crystals 14 (2), 307-317 (1993) under the title "Liquid crystal devices for optical communication and information processing systems", where PBS refers to polarizing beam splitters and the twisted-nematic cell as electro-optical Switch of the polarization planes is shown
Fig. 3 das Prinzip des erfindungsgemäßen Schalters, wobei vier schaltbare Verzögerungsplatten mit einem schaltbaren Winkel der chiralen smektischen C*-Phase oder dem elektrisch induzierten Neigungswinkel der smektischen A-Phase von θ = 5,625° eingesetzt werden,3 shows the principle of the switch according to the invention, four switchable delay plates with a switchable angle of the chiral smectic C * phase or the electrically induced inclination angle of the smectic A phase of θ = 5.625 ° being used,
Fig. 4 den erfindungsgemäßen 2x2 Kreuzschalter mit zweiFig. 4 the 2x2 cross switch according to the invention with two
Eingangs- und zwei Ausgangskanälen realisiert durch die Verwendung einer Anzahl von mindestens zwei schaltbaren uniaxialen optischen Verzögerungsplatten,Input and two output channels realized by using a number of at least two switchable uniaxial optical delay plates,
Fig. 5 den elektrooptischen Effekt, basierend auf der Orientierung der Neigungsebenen der chiralen geneigten Gastmoleküle, die in die lamellare Phase, im gegebenen Fall in die smektische A-Phase, eingetragen wurden, a) ohne angelegtes elektrisches Feld, wobei sich eine zufälligen Orientierung der Neigungsebenen der chiralen Moleküle ergibt und die mittlere optische Achse n entlang der z-Richtung verläuft, woraus die lokale Neigung der chiralen Moleküle unter dem Winkel θm resultiert, b) das elektrische Feld E verläuft parallel zu den Schichten entgegen der Blickrichtung, wobei die transversalen molekularen Dipole entlang des elektrischen Feldes orientiert sind und bedingt durch die Organisation der Neigungsebenen der geneigten chiralen Moleküle die mittlere optische Achse <n> entgegen dem Uhrzeigersinn unter einem Winkel <θ> kleiner als θm gegenüber dem Fall a) verdreht wird, c) das elektrische Feld + E verläuft parallel zu den Schichten in Blickrichtung, wobei die mittlere optische Achse im Uhrzeigersinn um einen Winkel + <θ> kleiner als θm verdreht wird,Fig. 5 shows the electro-optical effect, based on the orientation of the inclination planes of the chiral inclined guest molecules, which were entered in the lamellar phase, in the given case in the smectic A phase, a) without an applied electric field, whereby a random orientation of the The planes of inclination of the chiral molecules result and the central optical axis n runs along the z-direction, which results in the local inclination of the chiral molecules at the angle θ m , b) the electric field E runs parallel to the layers opposite to the viewing direction, the transverse ones molecular dipoles are oriented along the electric field and, due to the organization of the inclination planes of the inclined chiral molecules, the central optical axis <n> is rotated counterclockwise at an angle <θ> less than θ m compared to case a), c) that electric field + E runs parallel to the layers in the direction of view, the middle re optical axis is rotated clockwise by an angle + <θ> less than θ m ,
Fig. 6 die Temperaturabhängigkeit der Schaltzeit τ und des induzierten Neigungswinkels ±θ des von den Erfindern entwickelten elektroklinen Materials FLC-392, wobei die Zellendicke 1,6 μm, die Schaltspannung ±10 V beträgt,6 shows the temperature dependence of the switching time τ and the induced inclination angle ± θ of the electroclinical material FLC-392 developed by the inventors, the cell thickness being 1.6 μm and the switching voltage being ± 10 V,
Fig. 7 die Schalteffizienz des in Fig. 4 dargestellten Kreuzschalters mit einem elektroklinen Doppelmodulator unter Verwendung des ferroelektrischen Flüssigkristalls FLC-392,7 shows the switching efficiency of the cross switch shown in FIG. 4 with an electroclinical double modulator using the ferroelectric liquid crystal FLC-392,
Fig. 8 ein optisches Schaltbild für die Kaskadierung der erfindungsgemäßen optischen Schalter zum Schalten von optischen Mustern bzw. Daten oder von Faserkanälen von einem Eingangskanal in 4 Ausgangskanäle.8 shows an optical circuit diagram for the cascading of the optical switches according to the invention for switching optical patterns or data or of fiber channels from one input channel to 4 output channels.
Bei der nachfolgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Bauteile oder -gruppen.In the following description, the same reference symbols designate the same or similar components or groups.
Ein erfindungsgemäßes Bauelement zum schnellen Schalten von optischen Mustern wird nachfolgend beschrieben.A component according to the invention for the rapid switching of optical patterns is described below.
Jedes optische Bild 1 kann in zwei Kanäle 2, 3 mittels unpolarisiertem polychromatischem Licht geschaltet werden. Die charakteristische Schaltzeit liegt bei 3 bis 5 Mikrosekunden, die SchaltSpannung ist nicht höher als = 25 V. Das Bauelement enthält je zwei polarisierende Strahlteiler 4, 5 und Prismen 6, 7 sowie einen elektrooptischen Modulator 8, der aus wenigstens zwei elektrisch kontrollier- bzw. steuerbarenEach optical image 1 can be switched into two channels 2, 3 by means of unpolarized polychromatic light. The characteristic switching time is 3 to 5 microseconds, the switching voltage is not higher than = 25 V. The component contains two polarizing beam splitters 4, 5 and prisms 6, 7 as well as an electro-optical modulator 8, which consists of at least two electrically controlled or controllable
Phasenverzögerungsplatten 9, 10, z. B. uniaxiale optische Platten, deren Brechungsindices n0 und ne die Bedingung (ne - n0)d = λ/2 (d = Dicke der Platte, λ = Wellenlänge) erfüllen, besteht. Bei Verwendung von zwei Platten 9, 10 beträgt der Winkel zwischen den optischen Achsen 45° bzw. 90° für das Schalten in Kanal 1 bzw. Kanal 2. Als schaltbare optische Verzögerungsplatte 9, 10 können Kapillarzellen mit ferroelektrischen Flüssigkristallen in planarer Geometrie angewandt werden. Die Schaltwinkel 2Θ._ und 2Θ2 der optischen Achsen beider Platten genügen beim Umschalten der Polarität des angelegten elektrischen Feldes der Bedingung θj_ + θ2 = 22,5°. Zwei gleiche Zellen mit Schaltwinkeln θ, = θ2 = 11,25° stellen den einfachsten Fall dar.Phase delay plates 9, 10, e.g. B. uniaxial optical disks whose refractive indices n 0 and n e meet the condition (n e - n 0 ) d = λ / 2 (d = thickness of the disk, λ = wavelength). When using two plates 9, 10, the angle between the optical axes is 45 ° or 90 ° for switching in channel 1 or channel 2. Capillary cells with ferroelectric liquid crystals in planar geometry can be used as switchable optical delay plates 9, 10. The switching angle 2Θ._ and 2Θ 2 of the optical Axes of both plates satisfy the condition θ j _ + θ 2 = 22.5 ° when switching the polarity of the applied electric field. Two identical cells with switching angles θ, = θ 2 = 11.25 ° represent the simplest case.
Drei prinzipielle elektrooptische Effekte in ferroelektrischen Flüssigkristallen können und werden in erfindungsgemäßer Weise angewandt: 1. SSFLC (oberflächenstabilisiertes ferroelektrisches Flüssigkristall) -Material mit einem schaltbaren molekularen Neigungswinkel θ0 = 11,25°; 2. Der elektrokline Effekt mit einem elektrisch induzierten Tiltwinkel von θe = 11,25°; 3. Der Effekt der Deformation der ferroelektrischen Helix (DHF) mit einem elektrisch induzierten Winkel <θ> = 11,25° für die Abweichung der mittleren optischen Indikatrix des helikalen ferroelektrischen Flüssigkristalls von der Schichtnormale. Der Vorteil des vorgeschlagenen Bauelementes ist: geringe Wellenlängendispersion bei der Schaltung, was erlaubt, optische Bilder im breiten Wellenlängenbereich zu schalten; geringe Abhängigkeit der Schalteffizienz bei der Drehung des Modulators entlang der Achse des Lichtes,- eine Schaltzeit von ca. 3 μs bei einer Schaltspannung von = 25 V ist realisierbar bei Anwendung des elektroklinen Effektes; bei Anwendung des DHF-Effektes kann eine Schaltfrequenz von 2 bis 4 kHz und eine sehr geringe Spannung von weniger als = 3 V eingesetzt werden.Three principal electro-optical effects in ferroelectric liquid crystals can and are used in the manner according to the invention: 1. SSFLC (surface-stabilized ferroelectric liquid crystal) material with a switchable molecular inclination angle θ 0 = 11.25 °; 2. The electroclinic effect with an electrically induced tilt angle of θ e = 11.25 °; 3. The effect of the deformation of the ferroelectric helix (DHF) with an electrically induced angle <θ> = 11.25 ° for the deviation of the mean optical indicatrix of the helical ferroelectric liquid crystal from the layer normal. The advantage of the proposed component is: low wavelength dispersion when switching, which allows switching optical images in the wide wavelength range; low dependence of the switching efficiency when the modulator is rotated along the axis of the light, - a switching time of approx. 3 μs at a switching voltage of = 25 V can be achieved when using the electroclinic effect; when using the DHF effect, a switching frequency of 2 to 4 kHz and a very low voltage of less than = 3 V can be used.
Wenn der Modulator aus vier schaltbaren Verzögerungsplatten 9, 10, 11, 12 besteht und der elektrokline Effekt angewandt wird, beträgt der benötigte Neigungswinkel nur 5,625°. Die Antwortzeit ist dann entsprechend kürzer und kann weniger als 1 Mikrosekunde betragen.If the modulator consists of four switchable delay plates 9, 10, 11, 12 and the electroclinic effect is applied, the required angle of inclination is only 5.625 °. The response time is then correspondingly shorter and can be less than 1 microsecond.
Das vorgeschlagene schnelle optische Schaltelement kann für Faserkanäle 13, 14, 15 und als aktives Element in optischen Rechnern eingesetzt werden. Im zweiten Fall kann die Operationsgeschwindigkeit für den Wechsel zwischen den optischen Kanälen in der Größenordnung mehrerer Terabit/s liegen. Das Bauelement kann kaskadiert werden, wodurch das Schalten von Mustern in beliebig viele Kanäle möglich wird. Beschreibung des Prinzips des BauelementsThe proposed fast optical switching element can be used for fiber channels 13, 14, 15 and as an active element in optical computers. In the second case, the operating speed for switching between the optical channels are in the order of several terabits / s. The component can be cascaded, which enables the switching of patterns in any number of channels. Description of the principle of the component
Das allgemeine Schema des vorgeschlagenen Schalters ist in Fig. 1 dargestellt Die Vorteile der in Serie geschalteten optischen Verzδgerungsplatten (SRP's) als elektrooptisches Element werden ausgenutzt. Zwei oder mehrere ferroelektrische flüssigkristalline Schichten in Serie geschaltet ergeben die vorzüglichen Eigenschaften des optischen Schalters wie:The general scheme of the proposed switch is shown in Fig. 1. The advantages of the series-connected optical delay plates (SRP's) as an electro-optical element are exploited. Two or more ferroelectric liquid crystalline layers connected in series result in the excellent properties of the optical switch such as:
1. Kleine Werte des Schaltwinkels von 22,5° der optischen Achse in irgendeiner der benutzten Platten. Das bedeutet, daß der elektrisch gesteuerte molekulare Winkel der elektroklinen Mode, wie beschrieben von S. Garoff und R. B. Meyer in Phys . Rev. Lett. 38, 848 (1978) sowie S. T. Lagerwall, G. Andersson, I. Dahl, W. Kuczynski, K. Skarp und B. Stebler im US-Patent 4 838 663 vom 13. Juni 1989 und der Priorität vom 7. Oktober 1986 unter der europäischen Patent-Spezifikation 86 850 337 unter dem Titel "Device for submicrosecond electro-optical modulation in the liquid crystal smectic A-phase using orthogonal bookshelf geometry" , welche durch Bezugnahme auch zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibung gemacht wird, nur 11,25° betragen muß. Die resultierende Abweichung der Polarisationsebene nach Durchgang durch zwei dieser Platten ist dann 90°, wie es von G. Andersson, I. Dahl, L. Komitov, S.T. Lagerwall, K. Skarp, and B. Stebler in J. Appl . Phys. 66(10), 4983 - 4995 (1989) unter dem Titel "Device physics of the soft-mode electro-optic effect" beschrieben wurde.1. Small values of the switching angle of 22.5 ° of the optical axis in any of the plates used. This means that the electrically controlled molecular angle of the electroclinic mode, as described by S. Garoff and R. B. Meyer in Phys. Rev. Lett. 38, 848 (1978) and ST Lagerwall, G. Andersson, I. Dahl, W. Kuczynski, K. Skarp and B. Stebler in U.S. Patent 4,838,663 dated June 13, 1989 and priority dated October 7, 1986 the European patent specification 86 850 337 under the title "Device for submicrosecond electro-optical modulation in the liquid crystal smectic A-phase using orthogonal bookshelf geometry", which is also made the subject of the present description by reference, only 11.25 ° must be. The resulting deviation in the plane of polarization after passing through two of these plates is then 90 °, as described by G. Andersson, I. Dahl, L. Komitov, S.T. Lagerwall, K. Skarp, and B. Stebler in J. Appl. Phys. 66 (10), 4983-4995 (1989) under the title "Device physics of the soft-mode electro-optic effect".
Von einem der Erfinder wurde gefunden, daß in der oberflächenstabilisierten Zelle, beschrieben von N. A. Clark und S. T. Lagerwall on Appl. Phys. Lett. 36, 899 - 901 (1980) unter dem Titel "Submicrosecond bistable electro- optic switching in liquid crystals" und im US-Patent 4 563 059 vom 7. Januar 1986 mit der Priorität vom 7. Juli 1983 unter dem Titel "Surface stabilized ferroelectric liquid crystal device", der molekulare Winkel in der chiralen smektischen C*-Phase nur einen Wert von 11,25° haben muß. Ein Autor der vorliegenden Anmeldung konnte zeigen, daß die notwendige Abweichung der mittleren optischen Indikatrix in der Deformierten Helikalen Ferroelektrischen (DHF) -Mode, beschrieben von L.A. Beresnev, V.G. Chigrinov, E.P. Pozhidaev, D.I. Dergachev, J. FünfSchilling und M. Schadt in Liquid Crystals 5, 1171 - 1179 (1989) unter dem Titel "Deformed helical ferroelectric liquid crystal display: A new electrooptical mode in ferroelectric liquid crystals" und von L.A. Beresnev, V.G. Chigrinov, D.I. Dergachev, M. V. Loseva, N.I. Chernova, E.P. Pozhidaev, B.I. Ostrovskii, A.Z. Rabinovich, A.V. Ivaschenko, V.V. Titov und M. Schadt im Schweizerischen Patent 3722/87, Referenz RAN 4701/127-002, Priorität vom 21. September 1987 unter dem Titel "Ferroelektrische Flüssigkristallanzeige", ebenfalls 11,25° betragen sollte. Bedingt durch diese niedrigen Schaltwinkel kann die Amplitude der SchaltSpannung in erfindungsgemäßer Weise mindestens um den Faktor 2 reduziert werden im Vergleich zur Anwendung von nur einer modulierten Schicht. Tatsächlich ist die Reduktion aufgrund der Nichtlinearität in der Abhängigkeit des Abweichungswinkels von der anliegenden Spannung höher als um den Faktor 2. Im Falle der Anwendung von vier schaltbaren Verzögerungsplatten nach Figur 3 beträgt der notwendige Wert des schaltbaren Neigungswinkels in irgendeiner der Verzögerungsplatten nur 5,625°, was auf Grund der starken Abnahme der anzulegenden Spannung und der Antwortzeit vorteilhaft ist . Im Falle der Anwendung des elektroklinen oder des DHF-Effektes resultiert eine sehr lineare Graustufenskala. Im Falle der elektroklinen Mode kann die Antwortzeit in der Größenordnung von einer Mikrosekunde oder niedriger, bedingt durch den kleinen Wert des induzierten Tiltwinkels, liegen. Das bedeutet, daß die Arbeitsfrequenz bei ca. 105 - 106 Hz liegen kann.It was found by one of the inventors that in the surface-stabilized cell described by NA Clark and ST Lagerwall on Appl. Phys. Lett. 36, 899-901 (1980) under the title "Submicrosecond bistable electro-optic switching in liquid crystals" and in US Pat. No. 4,563,059 dated January 7, 1986 with the priority of July 7, 1983 under the title "Surface stabilized ferroelectric liquid crystal device ", the molecular angle in the chiral smectic C * phase must only have a value of 11.25 °. An author of the present application was able to show that the necessary deviation of the mean optical indicatrix in the deformed helical ferroelectric (DHF ) Fashion, described by LA Beresnev, VG Chigrinov, EP Pozhidaev, DI Dergachev, J. FünfSchilling and M. Schadt in Liquid Crystals 5, 1171-1179 (1989) under the title "Deformed helical ferroelectric liquid crystal display: A new electrooptical mode in ferroelectric liquid crystals "and by LA Beresnev, VG Chigrinov, DI Dergachev, MV Loseva, NI Chernova, EP Pozhidaev, BI Ostrovskii, AZ Rabinovich, AV Ivaschenko, VV Titov and M. Schadt in Swiss Patent 3722/87, reference RAN 4701 / 127-002, priority of September 21, 1987 under the title "Ferroelectric liquid crystal display", should also be 11.25 °. Due to this low switching angle, the amplitude of the switching spa can be reduced in the manner according to the invention by at least a factor of 2 compared to the use of only one modulated layer. In fact, the reduction due to the non-linearity as a function of the angle of deviation from the applied voltage is greater than by a factor of 2. In the case of using four switchable delay plates according to FIG. 3, the required value of the switchable inclination angle in any of the delay plates is only 5.625 °, which is advantageous due to the sharp decrease in the voltage to be applied and the response time. When using the electroclinic or the DHF effect, a very linear grayscale scale results. In the case of electroclinic mode, the response time can be of the order of a microsecond or less, due to the small value of the induced tilt angle. This means that the working frequency can be around 10 5 - 10 6 Hz.
2. Die sehr starke Kompensation der Wellenlängendispersion der erfindungsgemäßen Einrichtungen. Dieses Phänomen wurde theoretisch vorausgesagt von G. Andersson, I. Dahl, L. Komitov, S.T. Lagerwall, K. Skarp und B. Stebler in J. Appl. Phys. 66(10), 4983 - 4995 (1989) unter dem Titel "Device physics of the soft-mode electro- optic effect" und von den Erfindern experimentell bestätigt für den Fall, daß die beiden optischen Achsen zweier identischer elektrokliner Schichten unter einem Winkel von 67.5° zueinander stehen und für den Fall entgegengesetzter Polaritäten, bei der die kontrollierten bzw. gesteuerten optischen Achsen unter einem Winkel von 90° bzw. 45° zueinander stehen. Zusätzliche Vorteile wurden von den Erfindern aufgezeigt, wie die Kompensation der optischen Ungleichförmigkeiten, die durch die Ungleichförmigkeit der Dicken der beiden elektrooptischen Schichten entstehen, und die sehr geringe Abhängigkeit der Schalteffizienz von der Rotation der Anordnung der schaltbaren Verzögerungsplatten um die Richtung des einfallenden Lichtstrahles.2. The very strong compensation of the wavelength dispersion of the devices according to the invention. This phenomenon was theoretically predicted by G. Andersson, I. Dahl, L. Komitov, ST Lagerwall, K. Skarp and B. Stebler in J. Appl. Phys. 66 (10), 4983-4995 (1989) under the title "Device physics of the soft-mode electro-optic effect" and experimentally confirmed by the inventors in the event that the two optical axes of two identical electroclinic layers at an angle of 67.5 ° to each other and in the case of opposite polarities, in which the controlled or controlled optical axes are at an angle of 90 ° or 45 ° to each other. Additional advantages have been demonstrated by the inventors, such as the compensation of the optical non-uniformities which result from the non-uniformity of the thicknesses of the two electro-optical layers, and the very low dependence of the switching efficiency on the rotation of the arrangement of the switchable delay plates around the direction of the incident light beam.
3. Durch die intrinsische Graustufenskala des elektroklinen und des DHF-Effektes kann die gesteuerte Verteilung der Intensität der optischen Muster in zwei Kanäle unabhängig von der Möglichkeit der Gesamtschaltung verwirklicht werden. Diese Eigenschaft kann zur effektiven Amplitudenmodulation des nichtpolarisierten Lichtes mit sehr hoher Transmission nahe bei 100 % im offenen Zustand ausgenützt werden. Eine Anwendung hierfür ist z.B. in schnellen optisch limitierenden Bauelementen oder für die automatische Kontrolle bzw. Steuerung der Lichtintensität bei Anwendung eines Photodetektors im korrespondierenden Ausgang sowie der Rückkopplung an die Spannung, die an die schaltbaren Verzögerungsplatten angelegt ist, gegeben.3. The intrinsic grayscale scale of the electroclinic and the DHF effect means that the controlled distribution of the intensity of the optical patterns in two channels can be achieved regardless of the possibility of the overall circuit. This property can be used for effective amplitude modulation of the non-polarized light with very high transmission close to 100% in the open state. An application for this is e.g. in fast optically limiting components or for the automatic control or control of the light intensity when using a photodetector in the corresponding output and the feedback to the voltage that is applied to the switchable delay plates.
Dies ist ähnlich den Bauelementen, die bei R. Bruhin in der Europäischen Patentanmeldung Nr. 03305056, Priorität vom 31. März 1988 unter der Nummer 88810218.3 CH und dem Titel "Lichtfilter mit selbsttätiger Regelung der optischen Transmission" und bei M. Eve und D.W. Smith in Electronic Letters 15(5), 146 - 146 (1979) unter dem Titel "New auto atic-gain-control-syste for optical receivers" beschrieben wurden.This is similar to the components described by R. Bruhin in European Patent Application No. 03305056, priority of March 31, 1988 under number 88810218.3 CH and the title "Light filter with automatic control of optical transmission" and by M. Eve and DW Smith in Electronic Letters 15 (5), 146 - 146 (1979) under the title "New auto atic-gain-control-syste for optical receivers" have been described.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Schalter ist in der Lage, symmetrisch zwei eintretende optische Strahlen in zwei ausgehende Kanäle zu schalten, wie es in Fig. 4 zu sehen ist.The switch proposed according to the invention is able to switch two incoming optical beams symmetrically into two outgoing channels, as can be seen in FIG. 4.
Im folgenden soll die Anwendung der verschiedenen elektrooptischen Effekte der ferroelektrischen Flüssigkristalle zum Schalten der Polarisationsebene beschrieben werden. Die grundlegende elektrooptische Eigenschaft von ferroelektrischen Flüssigkristallen, beschrieben bei R.B. Meyer, L. Liebert, L. Strzelecki und P. Keller in Journal de Physique Lett. 36, L69The use of the various electro-optical effects of the ferroelectric liquid crystals for switching the plane of polarization will be described below. The basic electro-optical property of ferroelectric liquid crystals, described by R.B. Meyer, L. Liebert, L. Strzelecki and P. Keller in Journal de Physique Lett. 36, L69
(1975) unter dem Titel "Ferroelectric liquid crystals", ist die Veränderung der Lage der optischen Achse unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes.(1975) under the title "Ferroelectric liquid crystals", is the change in the position of the optical axis under the influence of an electric field.
Die große Abweichung des Brechungsindexellipsoids bei kleiner Schaltspannung ist verbunden mit einer sehr geringen Antwortzeit in der Größenordnung von 10 Mikrosekunden oder kürzer. Dies wurde beschrieben von N. A. Clark und S. T. Lagerwall in Appl. Phys. Lett. 36, 899 - 901 (1980) unter dem Titel "Submicrosecond bistable electro-optic switching in liquid crystals" und im Patent der Vereinigten Staaten, Nr. 4,563,059 vom 7. Januar 1986, Priorität 7. Juli 1983, unter dem Titel "Surface stabilized ferroelectric liquid crystal devices".The large deviation of the refractive index ellipsoid at a low switching voltage is associated with a very short response time of the order of 10 microseconds or less. This has been described by N. A. Clark and S. T. Lagerwall in Appl. Phys. Lett. 36, 899-901 (1980), entitled "Submicrosecond bistable electro-optic switching in liquid crystals" and in United States Patent No. 4,563,059 of January 7, 1986, priority July 7, 1983, entitled "Surface stabilized ferroelectric liquid crystal devices ".
Die Ebene der Abweichung der optischen Achse ist senkrecht zur Feldrichtung und die Größe des Abweichungswinkels ist im Fall des elektroklinen und DHF- Effektes proportional zur Amplitude des elektrischen Feldes. Im Falle der Schaltung in einer SSFLC bzw. oberflächenstabilisierten ferroelektrischen Flüssigkristall- Geometrie beträgt die resultierendeThe plane of the deviation of the optical axis is perpendicular to the field direction and the size of the deviation angle is proportional to the amplitude of the electrical field in the case of the electroclinic and DHF effect. In the case of switching in an SSFLC or surface-stabilized ferroelectric liquid crystal geometry, the resulting is
Winkeländerung das Zweifache des Wertes des molekularen Neigungswinkels θ0 in der chiralen smektischen C*-Phase.Angle change twice the value of the molecular tilt angle θ 0 in the chiral smectic C * phase.
Alle drei genannten elektrooptischen Moden können zur Realisierung eines Bauelementes eingesetzt werden, d.h. zur Drehung der Polarisationsebene und damit als Basiselement der schaltbaren Verzögerungsplatte des vorgeschlagenen optischen Schalters.All three mentioned electro-optical modes can be used to implement a component, ie for Rotation of the polarization plane and thus as a basic element of the switchable delay plate of the proposed optical switch.
Die grundlegenden Eigenschaften für die Realisation dieses Schalters sind in Tabelle 1 aufgelistet.The basic properties for the implementation of this switch are listed in Table 1.
Tabelle 1: Parameter der elektrooptischen Effekte in ferroelektrischen FlüssigkristallenTable 1: Parameters of the electro-optical effects in ferroelectric liquid crystals
Elektrooptischer SSFLC-Schalten DHF-Effekt Elektrokliner Effekt EffektElectro-optical SSFLC switching DHF effect Electroclinic effect
Charakteristische Daten ___Characteristic data ___
Antwortzeiten [μs] 20 - 30 100 - 200 ca. 5Response times [μs] 20 - 30 100 - 200 approx. 5
Zelldicken [μm] 1,5 - 2 1,8 - 2,5 1,3 - 1,6Cell thicknesses [μm] 1.5 - 2 1.8 - 2.5 1.3 - 1.6
SchaltSpannungen 20 - 30 1 - 5 20 - 30 [V]Switching voltages 20 - 30 1 - 5 20 - 30 [V]
Optische 0,12-0,15 0,06-0,09 0,12-0,15 AnisotropieOptical 0.12-0.15 0.06-0.09 0.12-0.15 anisotropy
WellenlängenDa a j a- dispersionWavelengthsDa a j a- dispersion
Abhängigkeit vom klein sehr klein kleinDependence on small very small small
Betrachtungs - winkelViewing angle
Graustuf nskala nicht möglich ja, aber mit perfekteGrayscale scale not possible yes, but with perfect
Gleich- Graustuf en spannunngs- hystereseEqual gray scale and voltage hysteresis
Schaltbarer 22 , 5 ° (Optimum) 0 ° - 32 ' 0 ° - 11 , 25 ' WinkelSwitchable 22.5 ° (optimum) 0 ° - 32 '0 ° - 11, 25' angle
Zur Herstellung sehr schneller optischer Schalter mit Mikro- und Submikrosekunden-Antwortzeiten verwenden die Erfinder ein neues elektroklines Material, welches eine nur sehr geringe Schal Spannung benötigt .To produce very fast optical switches with micro and sub-microsecond response times, the inventors use a new electroclinic material that requires only a very low switching voltage.
Für die hierzu verwendete Mischung kann die Reorientierung der mittleren optischen Indikatrix mehr als Bewegung individueller Einheiten von Molekülen und nicht als kollektive Prozesse wie Softmode oder Goldstone-Mode beschrieben werden.The reorientation of the middle optical indicatrix more than movement of individual units of molecules and not as collective processes like soft mode or goldstone mode.
Es werden Mischungen verwendet, die aus einer lamellaren Matrix (z.B. aus einer smektischen A- oder smektischen C*-Phase) und chiralen Gastmolekülen, die in der Schicht unter einem gewissen Winkel θm geneigt sind, bestehen, wie in Fig. 5a dargestellt. Die Behinderung dieser Moleküle bei Drehung um die Längsachse ist bedingt durch die monokline lokale Umgebung, die durch die Neigung der chiralen Moleküle in der Schicht entsteht . Auf Grund dieser Behinderung wird die kurze Achse diese Moleküle in Richtung der Schicht und senkrecht zur Neigungsebene orientiert. Das transversale Dipolmoment, welches mit der kurzen Achse verbunden ist, kann in diese Richtung orientiert werden. Ohne Anlegen eines elektrischen Feldes sind die Neigungsebenen der chiralen geneigten Moleküle statistisch verteilt . Ein äußeres elektrische Feld, entlang der Schichten angelegt, orientiert die Dipolmomente der separierten Moleküle und entsprechend ihre Neigungsebenen, wie Fig. 5b und c zeigen. Die mittlere optische Brechungsindexindikatrix weicht um den mittleren Winkel <θ>, der kleiner als θm ist, in der Ebene, die senkrecht zum anliegenden elektrischen Feld liegt, ab. Der Wert der Abweichung der mittleren optischen Indikatrix hängt von der Konzentration der chiralen Gastmoleküle, deren Neigungswinkel θm und dem optischen Übergangsmoment der Matrix und der Gastmoleküle ab. Die erwartete Antwortzeit ist kürzer als bei kollektivem Schalten in der chiralen smektischen C" -Phase.Mixtures are used which consist of a lamellar matrix (for example of a smectic A or smectic C * phase) and chiral guest molecules which are inclined in the layer at a certain angle θ m , as shown in FIG. 5a. The hindrance of these molecules when rotating about the longitudinal axis is due to the monoclinic local environment, which is caused by the inclination of the chiral molecules in the layer. Because of this handicap, the short axis of these molecules is oriented in the direction of the layer and perpendicular to the plane of inclination. The transverse dipole moment, which is connected to the short axis, can be oriented in this direction. Without applying an electric field, the tilt planes of the chiral tilted molecules are statistically distributed. An external electric field, applied along the layers, orients the dipole moments of the separated molecules and correspondingly their planes of inclination, as shown in FIGS. 5b and c. The mean optical refractive index index deviates by the mean angle <θ>, which is smaller than θ m , in the plane that is perpendicular to the applied electric field. The value of the deviation of the mean optical indicatrix depends on the concentration of the chiral guest molecules, their angle of inclination θ m and the optical transition moment of the matrix and the guest molecules. The expected response time is shorter than with collective switching in the chiral smectic C "phase.
Schaltzeiten in der Größenordnung von Nanosekunden sind möglich, wie aus gepulsten pyroelektrischen Messungen, die von L. A. Beresnev, L. M. Blinov und E. B. Sokolova in Sor JETP- Lett. 28(6), 340 (1988) unter dem Titel "Kinetics of spontaneous polarization in ferroelectric liquid crystal" beschrieben wurden, folgt. Ebenso folgt dies aus C13-NMR- Messungen, beschrieben bei A. Yoshizawa, H. Kikuzaki und T. Fukumasa in Liquid Crystals 18(3), 351 - 366 (1995) unter dem Titel "Microscopic organization of molecules in smectic A- and chiral (racemic) smectic C-phases : Dynamical molecular deformation effect on SA to Sc * (Sc) transition" . Diese Experimente zeigten die Möglichkeit der Realisierung von Schaltzeiten von ca. 100 Nanosekunden bei einer Schaltspannung von 10 - 20 V und Raumtemperatur auf.Switching times on the order of nanoseconds are possible, as is the case with pulsed pyroelectric measurements by LA Beresnev, LM Blinov and EB Sokolova in Sor JETP-Lett. 28 (6), 340 (1988) under the title "Kinetics of spontaneous polarization in ferroelectric liquid crystal". This also follows from C 13 NMR measurements described by A. Yoshizawa, H. Kikuzaki and T. Fukumasa in Liquid Crystals 18 (3), 351 - 366 (1995) under the title "Microscopic organization of molecules in smectic A- and chiral (racemic) smectic C-phases: Dynamical molecular deformation effect on S A to S c * (S c ) transition ". These experiments showed the possibility of realizing switching times of approx. 100 nanoseconds at a switching voltage of 10 - 20 V and Room temperature.
Das erfindungsgemäß verwendete elektrokline Material mit der lamellaren Phase und den darin gelösten geneigten chiralen Molekülen erlaubt das Schalten in einer sehr kurzen Antwortzeit .The electroclinic material used according to the invention with the lamellar phase and the inclined chiral molecules dissolved therein allows switching in a very short response time.
In Fig. 6 ist die Temperaturabhängigkeit der Schaltzeit und des induzierten Neigungswinkels θ eines erfindungsgemäßen elektroklinen Materials FLC-392 bei einer Schaltspannung von ±10 V dargestellt. Es ist ersichtlich, daß die Antwortzeiten in der Größenordnung von einigen Mikrosekunden liegt und bei höheren Temperaturen in den Bereich von 1,5 - 2 μs abfällt.6 shows the temperature dependence of the switching time and the induced inclination angle θ of an electroclinic material FLC-392 according to the invention at a switching voltage of ± 10 V. It can be seen that the response times are on the order of a few microseconds and drop in the range of 1.5-2 microseconds at higher temperatures.
In Fig. 7 ist die Effizienz des Schaltens des erfindungsgemäßen Schalters gemäß der in Fig. 4 dargestellten Konfiguration gezeigt. Die im Falle des Sperrzustandes immer noch vorliegende Transmission von einigen Prozent der Lichtintensität ist durch die Wellenlängendispersion des verwendeten polarisierenden Strahlteilers und die optische Ungleichförmigkeit der elektroklinen Modulatoren bedingt.FIG. 7 shows the efficiency of switching the switch according to the invention in accordance with the configuration shown in FIG. 4. The transmission of a few percent of the light intensity which is still present in the case of the blocking state is due to the wavelength dispersion of the polarizing beam splitter used and the optical non-uniformity of the electroclinic modulators.
SSFLC-Mischungen mit einem fixierten molekularen Tiltwinkel θ0 = 11,25° können als elektrooptische Materialien ebenso benutzt werden. Hier treten moderate Antwortzeiten im Mikrosekundenbereich auf und es liegt keine Temperaturabhängigkeit des Schaltwinkels vor.SSFLC mixtures with a fixed molecular tilt angle θ 0 = 11.25 ° can also be used as electro-optical materials. Moderate response times in the microsecond range occur here and there is no temperature dependence of the switching angle.
Die DHF-Materialen sind für elektrooptisches Schalten einsetzbar, wo Bruchteile von Millisekunden als Schaltzeit in Verbindung mit sehr kleinen SchaltSpannungen von 1 - 2 Volt benötigt werden. Sie könnten z.B. in mit niedrigen SchaltSpannungen zu betreibenden Brillen für stereoskopische TV-Systeme angewandt werden.The DHF materials can be used for electro-optical switching, where fractions of a millisecond are required as switching time in connection with very small switching voltages of 1 - 2 volts. You could e.g. are used in glasses to be operated with low switching voltages for stereoscopic TV systems.
Die vorgeschlagenen Schalter im elektroklinen Mode oder SSFLC-Mode mit dem Vorteil des kleinen Schaltwinkels von θ0 = 11,25° können für die parallele optische Prozessierung oder optische Datenverarbeitung verwendet werden, hauptsächlich da, wo die Schaltung der optischen Muster zwischen unterschiedlichen Kanälen in der Größenordnung von 100 000 Bildern/s liegen. Die Transmissionsgeschwindigkeit kann in diesem Fall viele Terabit/s erreichen und ist nur durch die Auflösung der optischen Standardelemente, wie Linsen, Prismen usw. , begrenz .The proposed switches in electroclinic mode or SSFLC mode with the advantage of the small switching angle of θ 0 = 11.25 ° can be used for parallel optical processing or optical data processing are used mainly where the switching of the optical patterns between different channels is on the order of 100,000 frames / s. In this case, the transmission speed can reach many terabits / s and is only limited by the resolution of the optical standard elements, such as lenses, prisms, etc.
Der erfindungsgemäße optische Schalter kann in optischen limitierenden Bauelementen angewendet werden, z.B. in schnellen Verschlüssen in Videokameras oder zum Schutz des Auges, oder zur Kontrolle oder Steuerung der Lichtintensität, wenn man die Rückkopplung des Photoempfängers über einen Verstärker benutzt.The optical switch according to the invention can be used in optical limiting components, e.g. in fast shutters in video cameras or to protect the eye, or to control or control the light intensity when using the feedback of the photo receiver via an amplifier.
Der vorgeschlagene .Schalter kann ebenso zur Gesamtschaltung von depolarisiertem Licht in optischen Fasern benutzt werden. Die hohe Effizienz des Schaltens und die geringen optischen Verluste, die nur durch Reflexionen an transparenten Oberflächen und durch Störstellen im Modulator bedingt sind, die etwa 1% betragen können, erlauben die Kaskadierung der vorgeschlagenen Schalter.The proposed switch can also be used for the overall switching of depolarized light in optical fibers. The high efficiency of the switching and the low optical losses, which are caused only by reflections on transparent surfaces and by defects in the modulator, which can amount to approximately 1%, allow the proposed switches to be cascaded.
In Fig. 8 ist das optische Schaltbild für eine mögliche Kaskadierung dargestellt, die 4 Ausgangskanäle enthält. 8 shows the optical circuit diagram for a possible cascading which contains 4 output channels.

Claims

Patentansprüche claims
Bauelement zum Schalten von optischen Mustern oder Daten mit unpolarisiertem Licht, umfassend zwei polarisierende Strahlteiler (4, 5) und zumindest einen elektrooptischen Modulator (8) , der zwischen den Strahlteilern (4, 5) angeordnet ist, wobei eine Änderung der Polarität und/oder der Amplitude einer an den Modulator (8) angelegten elektrischen Spannung eine Drehung der Polarisationsebene des Lichts, das von dem ersten polarisierenden Strahlteiler (4) durch den Modulator (8) hindurchgeht, um den Winkel 0 - 90° bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (8) mindestens zwei elektrisch schalt- oder steuerbare optische Verzögerungsplatten (9, 10, 11, 12) umfaßt, die ferroelektrische Flüssigkristalle enthalten.Component for switching optical patterns or data with unpolarized light, comprising two polarizing beam splitters (4, 5) and at least one electro-optical modulator (8) which is arranged between the beam splitters (4, 5), a change in polarity and / or the amplitude of an electrical voltage applied to the modulator (8) causes a rotation of the plane of polarization of the light which passes from the first polarizing beam splitter (4) through the modulator (8) by the angle 0 - 90 °, characterized in that the Modulator (8) comprises at least two electrically switchable or controllable optical delay plates (9, 10, 11, 12) which contain ferroelectric liquid crystals.
Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der optischen Achse der Verzögerungsplatten (9, 10) bei einer ersten an diese angelegten Spannung und einer ersten Polarität dieser Spannung 45° beträgt und mit der ersten Spannung bei der umgekehrten Polarität 90° oder 0° beträgt.Component according to Claim 1, characterized in that the angle between the optical axis of the delay plates (9, 10) is 45 ° for a first voltage applied to this and a first polarity of this voltage and 90 ° or with the first voltage for the reverse polarity Is 0 °.
Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltwinkel 2Θ-, und 2Θ2 der optischen Achsen der Verzögerungsplatten (9, 10) der Bedingung 2 Θ-. + 2β2= 45° genügen. Component according to Claim 1 or 2, characterized in that the switching angles 2Θ- and 2Θ 2 of the optical axes of the delay plates (9, 10) of the condition 2 Θ-. + 2β 2 = 45 ° are sufficient.
4. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel βλ und θ2 11,25° betragen.4. The component according to claim 1, characterized in that the angles β λ and θ 2 are 11.25 °.
5. Bauelement nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der elektrisch schaltbaren optischen Verzögerungsplatten (9, 10, 11, 12) vier beträgt.5. The component according to claim l, characterized in that the number of electrically switchable optical delay plates (9, 10, 11, 12) is four.
6. Bauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel zwischen den optischen Achsen der ersten (9) und der zweiten (10) bzw. der dritten (11) und der vierten (12) Verzögerungsplatte 22,5° für eine erste Polarität einer angelegten Spannung und für die erste Spannung mit umgekehrter Polarität 0° betragen.6. The component according to claim 5, characterized in that the angle between the optical axes of the first (9) and the second (10) or the third (11) and the fourth (12) delay plate 22.5 ° for a first polarity an applied voltage and 0 ° for the first voltage with reversed polarity.
7. Bauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel zwischen den optischen Achsen der ersten (9) und der zweiten (10) bzw. der dritten (11) und der vierten7. The component according to claim 5, characterized in that the angle between the optical axes of the first (9) and the second (10) or the third (11) and the fourth
Verzögerungsplatte (12) 67,5° für eine erste Polarität einer angelegten Spannung und 90° für die umgekehrte Polarität der angelegten Spannung betragen.Delay plate (12) 67.5 ° for a first polarity of an applied voltage and 90 ° for the reverse polarity of the applied voltage.
8. Bauelement nach Anspruch 1 oder 5 , dadurch gekennzeichnet, daß die genannten ferroelektrischen Flüssigkristalle aus einer lamellaren Phase bestehen, die chirale geneigte Moleküle enthält.8. The component according to claim 1 or 5, characterized in that said ferroelectric liquid crystals consist of a lamellar phase containing chiral inclined molecules.
9. Bauelement nach Anspruch 1 oder 5 , dadurch gekennzeichnet, daß bei den ferroelektrischen Flüssigkristallen die helikale Struktur des ferroelektrischen Flüssigkristalls steuerbar deformierbar ist. 9. The component according to claim 1 or 5, characterized in that the helical structure of the ferroelectric liquid crystal is controllably deformable in the ferroelectric liquid crystals.
10. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten ferroelektrischen Flüssigkristalle in einer chiralen smektischen Phase mit einem schaltbaren molekularen Winkel von 11,25° vorliegen.10. The component according to claim 1, characterized in that said ferroelectric liquid crystals are in a chiral smectic phase with a switchable molecular angle of 11.25 °.
11. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten ferroelektrischen Flüssigkristalle in einer geneigten chiralen smektischen Phase mit einem schaltbaren molekularen Winkel von 5,625° vorliegen.11. The component according to claim 1, characterized in that said ferroelectric liquid crystals are present in an inclined chiral smectic phase with a switchable molecular angle of 5.625 °.
12. Bauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die genanncen ferroelektrischen Flüssigkristalle in einer geneigten chiralen smektischen Phase mit einem schaltbaren Winkel von 11,25° vorliegen.12. The component according to claim 5, characterized in that the genanncen ferroelectric liquid crystals are present in an inclined chiral smectic phase with a switchable angle of 11.25 °.
13. Bauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten ferroelektrischen Flüssigkristalle in einer geneigten chiralen smektischen Phase C* mit einem schaltbaren Winkel von 5,625° vorliegen. 13. The component according to claim 5, characterized in that said ferroelectric liquid crystals are present in an inclined chiral smectic phase C * with a switchable angle of 5.625 °.
BezugszeichenlisteReference list
1 optisches Bild1 optical image
2 Kanal2 channel
3 Kanal3 channel
4 polarisierender Strahlteiler4 polarizing beam splitters
5 polarisierender Strahlteiler5 polarizing beam splitters
6 Prisma6 prism
7 Prisma7 prism
8 elektrooptischer Modulator8 electro-optical modulator
9 elektrisch steuerbare Phasenverzögerungsplatte9 electrically controllable phase delay plate
10 elektrisch steuerbare Phasenverzögerungsplatte10 electrically controllable phase delay plates
11 elektrisch steuerbare Phasenverzögerungsplatte11 electrically controllable phase delay plate
12 elektrisch steuerbare Phasenverzögerungsplatte12 electrically controllable phase delay plates
13 optischer Faserkanal13 optical fiber channel
14 optischer Faserkanal14 optical fiber channel
15 optischer Faserkanal 15 optical fiber channel
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