[發明專利]建立在橫向場上的液晶光柵

無效

• 申請號: 00815903.3
• 申請日: 2000-10-30
• 公開（公告）號: CN1391662A
• 公開（公告）日: 2003-01-15
• 發明（設計）人: R·G·林德桂斯特
• 申請（專利權）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: G02F1/1343
• 分類號: G02F1/1343
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 李家麟

發明背景

1.發明領域

本發明一般涉及電一光偏振器，尤其涉及供光通信系統使用的電—光偏振器，諸如可變的光衰減器(VOA)、動態增益平穩器件或其它光學元件。

2.技術背景

作為一種出自用于網絡中的其它光學元件例子，可變的光衰減器(VOA)是光通信系統的基本結構單元之一。VOA可以調諧方式減小光信號的功率電平。輸入光焦度大于輸出光焦度1/k倍，其中，k是可變衰減系數并通過控制信號Vs而變化。因此，輸出光焦度正比于減少k倍的輸入焦度。k的大小由Vs來控制，并且限制在從0到1的范圍內。

目前，在幾種方法來實現VOA。兩種最積極地推行的方法包括：光—機械方法，諸如一種移動的刀片或一種可變的中性密度濾波器；和電—光方法，諸如采用傳統的無源液晶技術。建立在傳統的液晶上的VOA提供出超過光—機械裝置的的低電壓、低成本的優點，但是，當從不同的正交坐標去除的偏振不等時，一般存在或由于分開的偏振器的存在引起不能接受的損耗溫度效應、與偏振有關的損耗，可以用雙偏振路徑系統來克服這些原有技術的缺點。然而，增添偏振分離器和組合器招來了附加的成本。

大多數液晶裝置采用橫向電場。在橫向電場中，電力線從夾在中間的液晶(LC)材料的第一基片延伸到第二基片。

在這種采用橫向電場的傳統LC裝置中，由于來自鄰近電極的邊緣電場的電串擾，分辨率被限于薄膜厚度的約五倍。所以，要權衡分辨率和有用的LC薄膜厚度。因此，高質量結構大概不會是為了一些特征或低于10μm的光柵周期。

對無源地調整橫向場LC裝置所需的對準是類似的，通常通過復雜的摩擦過程獲得。

所以，對用作光通信的元件，諸如多端口VOA或動態增益平穩裝置，需要一種簡單的、非機械的、低成本、低電壓、低功率、高分辨率、可排列的裝置或方法來控制偏振。

附圖簡述

圖1是按照本發明內容的偏振器晶格10的橫截面圖和頂視圖；

圖2是被正常光線射中圖1中晶格10的側視圖；

圖3是被異常的光線射中圖1中晶格10的側視圖；

圖4是通過對圖1中晶格10施加控制信號50而擴大顯現的橫向電感應光柵；

圖5是從圖4的電場應用中形成的傾斜線42的顯微圖；

圖6是對于圖4的各種入射讀出光束角的插入損耗圖；

圖7是按照本發明內容，被濾光的圖1中的晶格10的圖象；

圖8是按照本發明內容，在透射結構中采用圖1中的液晶光柵晶格10提供平行光柵矢量的第一VOA實施例；

圖9是按照本發明內容，在透射結構中采用圖1中的液晶光柵晶格10提供正交光柵矢量的第二VOA實施例的頂視圖；

圖10是按照本發明內容圖9中的第二VOA實施例的側視圖；

圖11是按照本發明的內容，在反射結構中采用圖1中的液晶光柵晶格10的第三VOA實施例；

圖12是按照本發明內容，在動態增益平穩應用中，在一塊基片上的圖1中衍射光柵晶格10的陣列的應用。

較佳實施例的詳細描述

現在將詳細地引用本發明的較佳實施例，其中的例子都圖示在附圖中，在整個附圖中盡可能地用相同的標號指出相同或類似的部分。本發明的用作電一光偏振器或晶格的光柵示范性實施例一般都用標號10來指出。

參閱圖1，建立在橫向場上的液晶相光柵或光柵組件的基本結構，以晶格的橫截面和頂視圖示出。該晶格或光柵組件可以被單獨用作光學器件，諸如偏振器，或與多個晶格一起使用，如在VOA中，或與多重晶格排成陣列形成可排列的光學裝置，諸如多端口VOA或組合一些晶格10在一塊襯底上形成多重VOA以制成圖12的動態增益平穩濾光器。例如，可以把多晶格在單一的襯底上排列得形成多個VOA而用作液晶交叉連接(LCX)或另一種光學裝置。

參閱圖1中晶格的橫截面圖，電—光偏振器、光柵組件或晶格10包括形成晶格基底的第一玻璃片12。第一對準表面活化劑14被涂第一玻璃片12的一個表面上。相似地，第二對準表面活化劑24被涂在第二玻璃片22的一個表面上。在第二玻璃片22和第二對準表面活化劑24之間設置著透明的指狀交錯組合電極圖形30。一層類回歸線對準的向列型液晶40薄膜被夾在第一和第二對準表面活化劑14和24之間，將控制電壓或信號50形成的橫向電壓加于液晶40兩端，以改變液晶40的光學特性，使得偏振相依的光柵60被橫向電場50所感應。向列型代表液晶材料的中間相。類回歸線對準指液晶分子被對準得垂直于對準表面。