Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme
Flüssigkristall-Wellenleiter
Viele Anwendungen reagieren empfindlich auf die Polarisation des Lichts und müssen deshalb mit Komponenten zur Stabilisierung der Polarisation ausgestattet werden. Daneben gibt es aber auch Anwendungen, die polarisationsunempfindliche Komponenten erfordern, beispielsweise wenn die Komplexität faseroptischer Netzwerke reduziert und Kosten gesenkt werden sollen. Die vom Fraunhofer IPMS entwickelten elektrooptisch induizierten Wellenleiter mit Flüssigkristallen auf einer Silizium- Backplane eignen sich besonders für optische Schaltanwendungen. Die einzigartigen Eigenschaften dieser Technologie sind den hochtransparenten Flüssigkristallmischungen zu verdanken, die als Wellenleiter-Materialien verwendet werden. Insebsondere reagieren sie aufgrund des elektrooptischen Kerreffekts äußerst schnell auf elektrischev Felder. Die über die Wellenleiterstruktur übertragene optische Leistung kann sehr präzise im Submikrosekundenbereich variiert werden. Bedingt durch den elektrooptischen Effekt hängt das Ausbreitungsverhalten einer Lichtwelle im Flüssigkristall-Wellenleiter zunächst von ihrem Polarisationszustand ab. EIn neues Design-Konzept, welches kürzlich vom Fraunhofer IPMS entwickelt wurde, ermöglicht nun auch eine polarisationsunabhängige Wellenleitung: Die optischen Verluste können sowohl für TE- als auch TM-Moden durch die Variation spezieller elektrischer Feldverteilungen gleichzeitig gesteuert werden. Bild 3 zeigt die berechneten Übertragungswerte für TE- und TM-Moden als Funktion der angelegten Spannung. Diese Daten zeigen, dass mit dem gegenwärtigen Design im Monomode-Betrieb im Wellenlängenbereich um 1550 nm eine Einfügedämpfung von weniger als 3 dB für extrem niedrige polarisationsbedingte Verluste erreicht wird. Bei der Fertigung am Fraunhofer IPMS wird eine hochpräzise Silizium-Wafer-Level- Technologie verwendet. Damit sind die Voraussetzungen für gute Qualität, hohe Stückzahlen und eine kosteneffiziente Produktion erfüllt. Ein Demonstrator des polarisationsunabhängigen Flüssigkristall- Schalters ist verfügbar.