DE202011107213U1 - Optical isolators with spectral conversion of light and generation of laser radiation - Google Patents

Optical isolators with spectral conversion of light and generation of laser radiation Download PDF

Info

Publication number
DE202011107213U1
DE202011107213U1 DE201120107213 DE202011107213U DE202011107213U1 DE 202011107213 U1 DE202011107213 U1 DE 202011107213U1 DE 201120107213 DE201120107213 DE 201120107213 DE 202011107213 U DE202011107213 U DE 202011107213U DE 202011107213 U1 DE202011107213 U1 DE 202011107213U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
optical
spectral
radiation
optical isolator
light
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE201120107213
Other languages
German (de)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to DE201120107213 priority Critical patent/DE202011107213U1/en
Publication of DE202011107213U1 publication Critical patent/DE202011107213U1/en
Priority to DE201210019706 priority patent/DE102012019706A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/208Filters for use with infrared or ultraviolet radiation, e.g. for separating visible light from infrared and/or ultraviolet radiation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/22Absorbing filters
    • G02B5/223Absorbing filters containing organic substances, e.g. dyes, inks or pigments
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/22Absorbing filters
    • G02B5/226Glass filters
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/28Interference filters
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/28Interference filters
    • G02B5/281Interference filters designed for the infrared light
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/28Interference filters
    • G02B5/283Interference filters designed for the ultraviolet
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/28Interference filters
    • G02B5/285Interference filters comprising deposited thin solid films
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/01Devices 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 
    • G02F1/0126Opto-optical modulation, i.e. control of one light beam by another light beam, not otherwise provided for in this subclass
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B2207/00Coding scheme for general features or characteristics of optical elements and systems of subclass G02B, but not including elements and systems which would be classified in G02B6/00 and subgroups
    • G02B2207/101Nanooptics
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B2207/00Coding scheme for general features or characteristics of optical elements and systems of subclass G02B, but not including elements and systems which would be classified in G02B6/00 and subgroups
    • G02B2207/113Fluorescence

Abstract

Optischer Isolator mit spektraler Lichtwandlung und Erzeugung von Laserstrahlung, umfassend einen eine räumliche Einheit bildenden spektralen Lichtwandler, spektralen Filter und ein optisches Substrat mit optischer Diodenfunktion, wobei auf den spektralen Lichtwandler auftreffende Strahlung von UV bis in den nahen infraroten Spektralbereich spektral längerwellig (down-conversion) und/oder spektral kürzer wellig (up-conversion) als isotrope oder Laserstrahlung emittiert wird und den optischen Isolator in Vorwärtsrichtung optisch passiert und in Rückwärtsrichtung vollständig absorbiert oder blockt.Optical isolator with spectral light conversion and generation of laser radiation, comprising a spectral light converter forming a spatial unit, spectral filter and an optical substrate with an optical diode function, with radiation from UV to the near infrared spectral range incident on the spectral light converter at longer wavelengths (down-conversion ) and / or wavy spectrally shorter (up-conversion) is emitted as isotropic or laser radiation and optically passes the optical isolator in the forward direction and is completely absorbed or blocked in the reverse direction.

Description

Die Erfindung betrifft die optische Kommunikations- und Computertechnik, die optische Informationsverabeitung und -Übertragung sowie die optische Laser- und Messtechnik.The invention relates to the optical communication and computer technology, the optical information processing and transmission and the optical laser and measurement technology.

Ein optischer Isolator, der auch als optische Diode bezeichnet wird, stellt ein optisches Bauelement dar, welches die Transmission von Licht bei einer definierten Wellenlänge- wie sie z. B. bei Laser vorliegt- oder in einem Wellenlängenbereich nur in einer Richtung (Vorwärtsrichtung) erlaubt und in entgegen gesetzter Richtung (Rückwärtsrichtung) weitgehend optisch undurchlässig ist (optisch unidirektionales Diodenverhalten). Optische Isolatoren sind in optischen Technologien unabkömmlich und dienen der Verhinderung optischer Rückkopplungen, die z. B. die Funktion von Lasern empfindlich stören können und verhindern weitere Störungen optischer Systeme durch reflektiertes und gestreutes Licht.An optical isolator, which is also referred to as an optical diode, represents an optical component, which is the transmission of light at a defined wavelength - as z. B. laser present or in a wavelength range only in one direction (forward direction) allowed and in the opposite direction (reverse direction) is largely optically opaque (optically unidirectional diode behavior). Optical isolators are indispensable in optical technologies and serve to prevent optical feedback, the z. B. can interfere with the function of lasers sensitive and prevent further interference of optical systems by reflected and scattered light.

Die Funktionsweise der am häufigsten angewendeten optischen Isolatoren beruht auf dem in Faraday-Rotatoren genutzten magnetooptischen Faraday-Effekt und auf der Verwendung und Erzeugung von polarisiertem Licht. Legt man an einen-Faraday-Rotator ein magnetisches Feld, wird die Polarisation des Lichtes gedreht, wobei der erzeugte Rotationswinkel von der Stärke des Magnetfeldes und der Länge des Faraday-Rotators sowie vom Material des Rotators abhängt. Ein optischer Isolator nach dem Faraday-Effekt besteht aus drei Teilen: einen Lichteingangs-Polarisator, einen Faraday-Rotator und einen Lichtausgangs-Polarisator, wobei der Eingangspolarisator vertikal und der Ausgangspolarisator auf 45° polarisiert sind. In Vorwärtsrichtung sich ausbreitendes und auf den Eingangspolarisator auftreffendes Licht wird vertikal polarisiert und der sich anschließende Faraday-Rotator dreht die Polarisation des Lichtes um 45°, in dessen Folge das Licht in Vorwärtsrichtung den Isolator passieren kann. Sich in umgekehrter Richtung (Rückwärtsrichtung) ausbreitendes Licht dagegen wird zunächst durch den Analysator zu 45° polarisiert, während der dann folgende Faraday-Polarisator die Polarisation um 45° dreht. Auf diese Weise entsteht horizontal polarisiertes Licht, das den vertikal polarisierten Polarisator in umgekehrter Richtung zum größten Teil nicht durchdringen kann ( US 7,961,391 B ). Durch die aufgezeigte Anordnung entsteht ein optisch unidirektionales Diodenverhalten.The functioning of the most widely used optical isolators relies on the Faraday magneto-optic effect used in Faraday rotators and the use and generation of polarized light. When a magnetic field is applied to a Faraday rotator, the polarization of the light is rotated, with the generated angle of rotation depending on the strength of the magnetic field and the length of the Faraday rotator as well as the material of the rotator. An Faraday effect optical isolator consists of three parts: a light input polarizer, a Faraday rotator, and a light output polarizer with the input polarizer polarized vertically and the output polarizer polarized to 45 °. Forward propagating light incident on the input polariser is vertically polarized and the subsequent Faraday rotator rotates the polarization of the light by 45 °, as a result of which the light can pass in the forward direction of the isolator. In contrast, light propagating in the reverse direction (reverse direction) is first polarized by the analyzer to 45 °, while the following Faraday polarizer rotates the polarization by 45 °. In this way, horizontally polarized light is generated, which can not penetrate the vertically polarized polarizer in the reverse direction for the most part ( US 7,961,391 B ). The arrangement shown creates an optically unidirectional diode behavior.

Optische Isolatoren, die auf dem Faraday-Effekt beruhen, sind Gegenstand zahlreicher Erfindungen (z. B. US 5,808,793 ), DE 699 06 325 T2 2004.02.19, DE 697 29 230 T2 2005.06.23, US 6,462,872 B2 , US 5,917,643 , US 6,208,795 B1 , US 6,480,331 B1 , DE 695 31 716 T2 2004.07.15, DE 695 31 385 T2 2004.04.22, DE 697 14248 T2 , DE 10 2009 016 950 A1 2010.10.14. Daneben befassen sich auch Publikationen mit optischen Isolatoren nach dem Faraday-Prinzip: z. B. L. Feng, M. Ayache, J. Huang, Y-L. Xu, M.-H. Lu, Y. Fainman, A. Scherer „Nonreciprocal Light Propagation in a Silicon Photonic Chip „Science 5 August 2011, Vo1.333 no. 6043 pp. 729–733 , http://de.wikipedia.org/wiki/Optischer_Isolator ). Bei den Faraday-Isolatoren handelt es sich um sehr komplexe optische Systeme – bestehend aus mehreren Polarisatoren und Licht- Rotatoren –, die für viele Anwendungen zu kompliziert, zu teuer und aufgrund ihrer komplexen Struktur nicht oder nur eingeschränkt anwendbar sind. Die Faraday-Isolatoren benötigen zu ihrem Betrieb elektrische und magnetische Felder, die spezielle Elektroden erforderlich machen und die Anwendung der Faraday-Isolatoren erschweren. Die Faraday-Isolatoren sind nur für polarisiertes Licht und nur für einen begrenzten Wellenlängenbereich geeignet.Optical isolators based on the Faraday effect have been the subject of numerous inventions (e.g. US 5,808,793 ) DE 699 06 325 T2 2/19/2004, DE 697 29 230 T2 6/23/2005, US 6,462,872 B2 . US 5,917,643 . US 6,208,795 B1 . US Pat. No. 6,480,331 B1 . DE 695 31 716 T2 7/15/2004, DE 695 31 385 T2 4/22/2004, DE 697 14248 T2 . DE 10 2009 016 950 A1 2010.10.14. In addition, publications are also concerned with optical isolators according to the Faraday principle: z. B. L. Feng, M. Ayache, J. Huang, YL. Xu, M.-H. Lu, Y. Fainman, A. Scherer "Nonreciprocal Light Propagation in a Silicon Photonic Chip" Science 5 August 2011, Vo1.333 no. 6043 pp. 729-733 . http://de.wikipedia.org/wiki/Optischer_Isolator ). The Faraday isolators are very complex optical systems - consisting of several polarizers and light rotators - which are too complicated, too expensive for many applications and not or only partially applicable because of their complex structure. The Faraday isolators require electrical and magnetic fields to operate that require special electrodes and make it difficult to use the Faraday isolators. The Faraday isolators are only suitable for polarized light and only for a limited wavelength range.

Im US-Patent US 7,701,537 B wird die Diodenfunktion von cholesterisch flüssigkristallinen Schichten mit linkshändiger Helixstruktur und Wellenlängen selektiver Reflexion sowie Phasenschieber-Schichten übernommen. Die Präperation der verwendeten Schichtsysteme ist für ein technisch zu nutzendes und herzustellendes Bauelement zu schwierig und kaum praktikabel. Im US-Patent US 5,559,825 werden als optische Isolatoren Stapel aus alternierend angeordneten Schichten mit hohem und niedrigem Brechungsindex zu Grunde gelegt. Aufgrund des nichtlinear optischen Verhaltens der verwendeten Schichten entsteht das Diodenverhalten des Schichtsystems- aber nur unter Einwirkung von Laserimpulsen sehr hoher optischer Leistungen. Das beanspruchte Isolatorprinzip ist bei gewöhnlich zur Verfügung stehenden optischen Leistungen nicht anwendbar.In the US patent US 7,701,537 B the diode function is taken over by cholesteric liquid crystalline layers with left handed helical structure and wavelengths of selective reflection as well as phase shifter layers. The preparation of the layer systems used is too difficult and hardly practicable for a component to be used and manufactured technically. In the US patent US 5,559,825 are used as optical isolators stack of alternately arranged layers with high and low refractive index as a basis. Due to the non-linear optical behavior of the layers used, the diode behavior of the layer system arises, but only under the action of laser pulses of very high optical powers. The claimed isolator principle is not applicable to commonly available optical powers.

Akustooptische Modulatoren werden gelegentlich auch als optische Isolatoren genutzt ( www.matthiaspospiech.de/files/studien/vortrag ). Ihre optische Isolationswirkung für Laserstrahlung beruht auf der Frequenz- bzw. optischen Wellenlängenverschiebung des reflektierten Lichtes im Modulator um das Doppelte ihrer Modulationsfrequenz, wenn die resultierende Frequenz außerhalb der Laserbandbreite liegt. Akustooptische Modulatoren müssen mit Hochfrequenz betrieben werden und ihre räumliche Ausdehnung macht sie für viele Anwendungen ungeeignet. Weiterhin ist die im akustooptischen Modulator stattfindende Frequenz- bzw. Wellenlängenverschiebung bei vielen Anwendungen zu klein, um eine ausreichende optische Isolation zu erreichen.Acousto-optic modulators are sometimes also used as optical isolators ( www.matthiaspospiech.de/files/studien/vortrag ). Their optical isolation effect for laser radiation is based on the frequency or optical wavelength shift of the reflected light in the modulator by twice their modulation frequency when the resulting frequency is outside the laser bandwidth. Acousto-optic modulators must be operated at high frequency and their spatial extent makes them unsuitable for many applications. Furthermore, the frequency or wavelength shift occurring in the acousto-optic modulator is too small in many applications to achieve sufficient optical isolation.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung neue optische Isolatoren für die optische Kommunikations- und Computertechnik, für die optische Informationsverarbeitung und -übertragung sowie für die Lasertechnik und weiter optische Technologien zu schaffen, die gegenüber dem Stand der Technik technische Vorteile und Vorzüge aufweisen, einfacher und kostengünstiger herzustellen und zu betreiben sind sowie die Nachteile des Standes der Technik beseitigen. Darüber hinaus sollen die neuen optischen Isolatoren zusätzlich Laserstrahlung erzeugen und eine spektrale Lichtwandlung realisieren sowie auch für nicht polarisiertes Licht geeignet sein. Die neuen optischen Isolatoren sollen rein optisch wirken und keine Betriebsspannungen benötigen. Sie sollen auch für die optische Freiraumtechnik (Free Space Optic) geeignet und in einem breiten Spektralbereich einsetzbar sein. Die vorliegende Erfindung stellt neue optische Isolatoren bereit, bei denen ein spektraler Filter und ein spektraler Lichtwandler als optische Komponenten zu einem eine räumliche Einheit bildenden neuen optischen Bauelement mit optischer Dioden- bzw. optischer Isolatorfunktion optisch und mechanisch fest verbunden sind, wobei die spektralen Eigenschaften des spektralen Filters und des spektralen Lichtwandlers so miteinander abgestimmt sind, dass auf den erfindungsgemäßen optischen Isolator in Vorwärtsrichtung auftreffende Lichtstrahlung (Anregungsstrahlung) mit definierter Wellenlänge (z. B. Laser) bzw. spektraler Bandbreite spektral gewandelt mit veränderter Wellenlänge den optischen Isolator passieren kann, während sie in Rückwärtsrichtung optisch absorbiert bzw. geblockt wird. Dabei können bereits im Herstellungsprozess des optischen Isolators eine der beiden Komponenten z. B. als Dünnschichtsysteme auf die jeweilig andere Komponente aufgebracht werden und dadurch eine optische und mechanische Verbindung zwischen dem spektralen Filter und dem spektralen Lichtwandler realisiert werden oder die beiden optischen Komponenten werden dauerhaft optisch miteinander verklebt.It is an object of the present invention, new optical isolators for optical communication and computer technology, for optical information processing and transmission and for laser technology and optical technologies to provide, compared to the prior art, technical advantages and benefits, are simpler and cheaper to manufacture and operate and eliminate the disadvantages of the prior art. In addition, the new optical isolators should additionally generate laser radiation and realize a spectral conversion of light as well as be suitable for non-polarized light. The new optical isolators are designed to be purely optical and require no operating voltages. They should also be suitable for optical space technology (Free Space Optic) and be used in a wide spectral range. The present invention provides new optical isolators in which a spectral filter and a spectral light converter are optically and mechanically fixedly connected as optical components to form a unitary optical device having optical diode or optical isolator function, wherein the spectral characteristics of the Spectral filter and the spectral light converter are tuned to each other that on the optical isolator according to the invention incident forward light radiation (excitation radiation) with a defined wavelength (eg., Laser) or spectral bandwidth spectrally converted with changed wavelength can pass through the optical isolator, while it is visually absorbed or blocked in the reverse direction. It can already in the manufacturing process of the optical isolator one of the two components z. Example, as thin-film systems are applied to the respective other component and thereby an optical and mechanical connection between the spectral filter and the spectral light converter can be realized or the two optical components are permanently bonded together optically.

Die Funktion des neuen optischen Isolators beruht auf den spektralen Eigenschaften der bei der Erfindung verwendeten Filter- und Lichtwandler-Komponenten. Trifft gemäß 1 Lichtstrahlung mit einer vorgegebenen spektralen Bandbreite in Vorwärtsrichtung 3 auf den spektralen Lichtwandler 2, so wird sie als Anregungsstrahlung im spektralen Lichtwandler absorbiert und durch Fluoreszenz- und/oder Lasereffekte oder weitere photonische Prozesse spektral länger wellig (down-conversion) und/oder spektral kürzer wellig (up-conversion) als Emissionsstrahlung emittiert. Die Wellenlängen der auf den spektralen Lichtwandler 2 auftreffenden Anregungsstrahlung und der von ihm emittierten Emissionsstrahlung unterscheiden sich mehr oder weniger stark, wobei im Fall der down-conversion ihre Differenz als Stokes-Verschiebung vom verwendeten Material des spektralen Lichtwandlers 2 und von photonischen Laser-Prozessen abhängt (z. B. Halbierung der Wellenlänge der emittierten Strahlung durch Erzeugung der zweiten Harmonischen). Die spektralen Eigenschaften des spektralen Filters 1 und des spektralen Lichtwandlers 2 sind so aufeinander abgestimmt, dass auf den spektralen Lichtwandler 2 auftreffende Anregungsstrahlung aufgrund ihrer Wellenlänge vom spektralen Filter 1 stark absorbiert bzw. geblockt wird, während die vom spektralen Lichtwandler 2 und in ihrer Wellenlänge von der Anregungsstrahlung sich unterscheidende emittierte Strahlung in hoher Transmission den spektralen Filter 1 und damit den optischen Isolator passieren kann. Auf diese Weise entsteht ein optischer Isolator, der die Anregungsstrahlung spektral gewandelt mit veränderter Wellenlänge in Vorwärtsrichtung 3 durchlässt, während sie in Rückwärtsrichtung 4 absorbiert bzw. geblockt wird. Bei Verwendung des erfindungsgemäßen optischen Isolators erhält man je nach Einstrahlungsrichtung (Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung) eine nahezu vollständige Transmission oder vollständige Absorption bzw. Blockung der Anregungsstrahlung und damit eine typische Diodenwirkung in einem vorgegebenen Spektralbereich. Durch die Schaffung eines einheitlichen sich aus einem spektralen Lichtwandler und spektralen Filters zusammensetzenden integrierten optischen Bauelementes wird ein optischer Isolator mit optischer Diodenwirkung realisiert, der in einem sehr breiten Spektralbereich (von ultraviolettem, sichtbaren bis in den nahen infraroten Spektralbereich) einsetzbar ist und überraschender Weise sehr gute Diodeneigenschaften aufweist, rein optisch funktioniert und keine Betriebsspannung benötigt. Durch Anwendung von Schichttechnologien bei der Herstellung der erfindungsgemäßen optischen Isolatoren ist eine optisch und mechanisch feste Bindung zwischen den spektralen Lichtwandler und den spektralen Filter möglich, und es sind mikrooptische Anordnungen möglich, wie sie bisher nicht realisiert werden konnten.The function of the new optical isolator is based on the spectral characteristics of the filter and light converter components used in the invention. Meets according to 1 Light radiation with a predetermined spectral bandwidth in the forward direction 3 on the spectral light converter 2 , So it is absorbed as excitation radiation in the spectral converter and emitted by fluorescence and / or laser effects or other photonic processes spectrally longer wavy (down-conversion) and / or spectrally shorter wavy (up-conversion) as emission radiation. The wavelengths of the spectral light converter 2 incident excitation radiation and the emission radiation emitted by it differ more or less strongly, and in the case of down-conversion their difference as Stokes shift from the material used of the spectral light converter 2 and depends on photonic laser processes (eg halving the wavelength of the emitted radiation by generating the second harmonic). The spectral properties of the spectral filter 1 and the spectral light converter 2 are coordinated so that on the spectral light converter 2 incident excitation radiation due to its wavelength from the spectral filter 1 strongly absorbed or blocked while that of the spectral light converter 2 and in its wavelength of the excitation radiation differing emitted radiation in high transmission the spectral filter 1 and so that the optical isolator can pass. In this way, an optical isolator is created which spectrally converts the excitation radiation with a changed wavelength in the forward direction 3 lets through while in the reverse direction 4 absorbed or blocked. When using the optical isolator according to the invention, depending on the irradiation direction (forward or backward direction), an almost complete transmission or complete absorption or blocking of the excitation radiation and thus a typical diode action in a given spectral range are obtained. By providing a uniform integrated optical component composed of a spectral light converter and a spectral filter, an optical isolator with an optical diode effect is realized, which can be used in a very broad spectral range (from the ultraviolet, visible to the near infrared spectral range) and, surprisingly, very much has good diode properties, works purely optically and requires no operating voltage. By using layer technologies in the production of the optical isolators according to the invention, an optically and mechanically strong bond between the spectral light converter and the spectral filters is possible, and micro-optical arrangements are possible, such as could not previously be realized.

Zur spektralen Trennung von Anregungs- und Emissionsstrahlung sind steile Kantenverläufe zwischen Absorptions- bzw. Block- und Transmissionsbereich der spektralen Filter erforderlich. Aufgrund der starken optischen Absorption bzw. Blockung der Anregungsstrahlung durch den spektralen Filter wird auch die Anregungsstrahlung, die durch den spektralen Lichtwandler nur unvollständig absorbiert wird, ausreichend absorbiert bzw. geblockt. Spektrale Filter, die den Anforderungen der Erfindung genügen, sind Langpass-, Bandpass- und Kurzpassfilter, die die Anregungsstrahlung stark absorbieren (optische Dichte 2 bis 7, vorzugsweise 4) und/oder stark reflektieren aber die von dem spektralen Lichtwandler Wellenlängen verschobene Strahlung in hoher Transmission durchlassen (Transmission 80 bis 98%, vorzugsweise 95%). Dazu eignen sich z. B. Langpass-Kunststoff-Verbundfilter der Firma Schott mit extremer Flankensteilheit und sehr guten Absorptions- bzw. Transmissionseigenschaften im Absorptions- und Durchlassbereich oder Absorptionsfilter Blue IF 039 und Green IF 062 {Bandfilter mit Transmissionen zwischen 380 nm und 580 nm) sowie Gelb IF 022, Orange IF 041, Rot 090, Dunkelrot IF 091 mit Kantenwellenlängen (cut- an Wellenlänge) bei 490 nm, 565 nm, 600 nm und bei 625 nm mit guten Absorptionseigenschaften und Transmissionen größer als 90% der Firma Schneider Optische Werke. Die Filter IF 090 und IF 091 haben auch im nahen infraroten (NIR)-Bereich von 650 nm bis 1900 nm eine hohe Transmission über 90% (Rot- und Schwarzgläser), während sie im sichtbaren Spektralbereich absorbieren. Die zu verwendenden Langpassfilter sind im länger welligen Spektralbereich oberhalb der Kantenwellenlänge optisch transparent, während Kurzpassfilter kürzer wellige Strahlung durchlassen und ab einer Kantenwellenlänge die Strahlung absorbieren oder blocken.For the spectral separation of excitation and emission radiation steep edge curves between absorption or block and transmission of the spectral filters are required. Due to the strong optical absorption or blocking of the excitation radiation by the spectral filter and the excitation radiation, which is absorbed only incompletely by the spectral light converter is sufficiently absorbed or blocked. Spectral filters which satisfy the requirements of the invention are long-pass, bandpass and short-pass filters which strongly absorb the excitation radiation (optical density 2 to 7, preferably 4) and / or strongly reflect the wavelengths shifted by the spectral converter to high levels Allow transmission (transmission 80 to 98%, preferably 95%). These are z. B. Longpass plastic composite filter from Schott with extreme edge steepness and very good absorption or transmission properties in the absorption and transmission range or absorption filter Blue IF 039 and Green IF 062 {band filter with transmissions between 380 nm and 580 nm) and yellow IF 022, orange IF 041, red 090, dark red IF 091 with edge wavelengths (cut-to wavelength) at 490 nm, 565 nm, 600 nm and 625 nm with good absorption properties and transmissions greater than 90% of Schneider Optische Werke. The filters IF 090 and IF 091 also have a high transmission above 90% (red and black glasses) in the near infrared (NIR) range from 650 nm to 1900 nm, while they absorb in the visible spectral range. The long-pass filters to be used are optically transparent in the longer wavy spectral range above the edge wavelength, while short-pass filters transmit shorter wavy radiation and absorb or block the radiation at an edge wavelength.

Interferenz- und Dünnschichtfilter eignen sich besonders, wenn steile Kanten zwischen Block- und Durchlassbereich gefordert sind (im Falle von kleinen Stokes-Verschiebungen). Interferenzfilter nutzen den Interferenzeffekt zur Reflexion und Transmission der Strahlung in bestimmten Spektralbereichen. Die Blockung der Strahlung erfolgt hierbei nicht durch Absorption sondern durch Reflexion. Interferenzfilter zeichnen sich durch steile Spektralkurven, hohe Blockung und hohe Transmissionen aus. Sie sind bei der Erfindung aber nur dann einsetzbar, wenn die durch den Interferenzfilter reflektierte Strahlung zu keinen störenden Rückkopplungen im optischen System fuhrt. Wenn die Anregungsstrahlung durch Laser erzeugt wird, sind sie im Allgemeinen nicht anwendbar. Ist es jedoch erforderlich, dass die Anregungsstrahlung zur Erhöhung der Effizienz der spektralen Lichtwandlung nach unvollständiger Absorption im spektralen Lichtwandler vom spektralen Filter in den Lichtwandler zurückreflektiert wird, sind Interferenzfilter als spektrale Filter gut geeignet.Interference and thin film filters are particularly useful when steep edges are required between the block and passband (in the case of small Stokes shifts). Interference filters use the interference effect to reflect and transmit the radiation in certain spectral ranges. The blocking of the radiation takes place here not by absorption but by reflection. Interference filters are characterized by steep spectral curves, high blocking and high transmissions. However, they can be used in the invention only if the radiation reflected by the interference filter does not lead to any disturbing feedbacks in the optical system. When the excitation radiation is generated by lasers, they are generally not applicable. However, if it is necessary for the excitation radiation to be reflected back to the light converter from the spectral filter to increase the efficiency of the spectral conversion of light after incomplete absorption in the spectral light converter, interference filters are well suited as spectral filters.

Zur Herstellung eines optischen Isolators nach der Erfindung bringt man in einer ersten Variante auf einen roten Kunststoff-Verbundfilter (Langpassfilter) mit einer Kantenwellenlänge von 600 nm eine Polymerlösung auf, die mit dem roten Perylen-Fluoreszenzfarbstoff RED-300 dotiert ist. Nach dem Verdampfen des Lösungsmittels erhält man als spektralen Lichtwandler eine rote Fluoreszenzschicht, die nach Anregung mit einer grünen Leuchtdiode rotes Fluoreszenzlicht im Spektralbereich um 620 nm als Emissonsstrahlung emittiert. Aufgrund seiner Filtereigenschaften kann die rote Emissionsstrahlung den Rot-Filter in Vorwärtsrichtung passieren, während die grüne Anregungsstrahlung in der roten Fluoreszenzschicht mehr oder weniger stark absorbiert wird und in Rückwärtsrichtung durch den Rot-Filter geblockt wird. Da der verwendete rote Perylen-Farbstoff auch als Laser-Farbstoff wirkt, wird mit der roten Fluoreszenzschicht auch Laserstrahlung im Spektralbereich zwischen 610 nm und 630 nm erzeugt, wenn sie mit der zweiten Harmonischen eines Neodym-Yttrium-Aluminium-Granat(YAG)-Lasers bei 532 nm angeregt wird. Die erzeugte rote Laserstrahlung passiert den optischen Isolator in Vorwärtsrichtung, während Streulicht von der 532 nm-Anregungsstrahlung in Rückwärtsrichtung geblockt wird. Gelbe Fluoreszenzschichten auf Perylenbasis mit dem Fluoreszenzfarbstoff Gelb 083 dienen als spektrale Lichtwandler, um die Strahlung einer blauen Leuchtdiode in den gelben Spektralbereich zu transformieren. Zur Realisierung des entsprechenden optischen Isolators bringt man gemäß 2A zunächst die Fluoreszenzschicht aus einer mit Fluoreszenzgelb 083 dotierten Polymerlösung auf ein optisches Substrat 5, bestehend aus Glas, Licht leitendem Kunststoff, Quarz oder einem anderen in dem verwendeten Spektralbereich optisch transparenten Material. Nach Verdampfen des Lösungsmittels und Trocknung der Schicht erfolgt die Aufbringung eines als spektralen Filters wirkenden gelben transparenten oder pigmentierten Farblackes 1, der im Spektralbereich der blauen Leuchtdiode um 470 nm je nach Schichtdicke eine optische Dichte von 2 bis 6 – vorzugsweise von 4 – aufweist und im Spektralbereich oberhalb 490 nm optisch transparent ist. Soll die Fluoreszenzschicht 2 als Lichtsammler für diffuses Licht wirken, erfolgt die Aufbringung des als spektralen Filter wirkenden gelben Farblackes 1 gemäß 2B auf der der Fluoreszenzschicht gegenüberliegenden Seite des optischen Substrates 5. Dadurch trifft auftreffende blaue Anregungsstrahlung zuerst auf di Fluoreszenzschicht 2, wird dort gesammelt, in gelbe Emissionsstrahlung gewandelt und durch das optische Substrat sowie die gelbe Lackschicht geleitet. Der auf diese Weise hergestellte optische Isolator wird so angeordnet, dass die Anregungsstrahlung der blauen Leuchtdiode in Vorwärtsrichtung nach Durchdringung des Glassubstrates zuerst auf die gelbe Fluoreszenzschicht 2 bzw. direkt zuerst auf sie trifft und dort in gelbe Emissionsstrahlung (Fluoreszenzstrahlung) gewandelt wird, die mit hoher Transmission die Schicht aus dem als spektralen Filter wirkenden gelben Farblack 1 passieren kann. In umgekehrter Richtung (Rückwärtsrichtung) auftreffende blaue Anregungsstrahlung trifft zuerst auf die gelbe Farblackschicht 1 und wird dort vollständig absorbiert. Je nach Einstrahlungsrichtung (Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung) wird also die blaue Anregungsstrahlung entweder in spektral gewandelter Form durch den optischen Isolator durchgelassen oder geblockt.To produce an optical isolator according to the invention, a polymer solution which is doped with the red perylene fluorescent dye RED-300 is applied in a first variant to a red plastic composite filter (long-pass filter) with an edge wavelength of 600 nm. After evaporation of the solvent obtained as a spectral light converter, a red fluorescent layer which emits after excitation with a green light emitting diode red fluorescent light in the spectral range around 620 nm as emisson radiation. Because of its filtering properties, the red emission radiation can pass the red filter in the forward direction, while the green excitation radiation in the red fluorescent layer is more or less absorbed and blocked in the reverse direction by the red filter. Since the red perylene dye used also acts as a laser dye, the red fluorescent layer also generates laser radiation in the spectral range between 610 nm and 630 nm when used with the second harmonic of a neodymium-yttrium-aluminum-garnet (YAG) laser is excited at 532 nm. The generated red laser radiation passes through the optical isolator in the forward direction while blocking scattered light from the 532 nm excitation radiation in the reverse direction. Perylene-based yellow fluorescence layers with the fluorescent dye yellow 083 serve as spectral light transducers to transform the radiation of a blue light-emitting diode into the yellow spectral range. To realize the corresponding optical isolator one brings according to 2A First, the fluorescent layer of a doped with fluorescent yellow 083 polymer solution on an optical substrate 5 consisting of glass, light-conducting plastic, quartz or another optically transparent material in the spectral range used. After evaporation of the solvent and drying of the layer, the application of a yellow transparent or pigmented colored lacquer acting as a spectral filter takes place 1 which has an optical density of 2 to 6, preferably 4, in the spectral range of the blue light-emitting diode around 470 nm, depending on the layer thickness, and is optically transparent in the spectral range above 490 nm. Should the fluorescent layer 2 act as a light collector for diffused light, the application of acting as a spectral filter yellow color coat takes place 1 according to 2 B on the opposite side of the fluorescent layer of the optical substrate 5 , As a result, impinging blue excitation radiation first strikes the fluorescent layer 2 , is collected there, converted into yellow emission radiation and passed through the optical substrate and the yellow lacquer layer. The optical isolator prepared in this way is arranged so that the excitation radiation of the blue light emitting diode in the forward direction after penetration of the glass substrate first on the yellow fluorescent layer 2 or directly meets them first and there is converted into yellow emission radiation (fluorescence radiation), the high transmission of the layer acting as a spectral filter yellow color coat 1 can happen. In the reverse direction (backward direction) incident blue excitation radiation strikes first on the yellow color coat layer 1 and is completely absorbed there. Depending on the direction of irradiation (forward or backward direction), therefore, the blue excitation radiation is either transmitted or blocked in spectrally converted form by the optical isolator.

Statt dotierter Polymerschichten können auch mit Laser-Farbstoffen dotierte Polymerformkörper- z. B. als diskusartige Scheiben- als spektrale Lichtwandler genutzt werden und statt der Laser-Farbstoffe auf Perylen- Basis werden weitere Fluoreszenzfarbstoffe bzw. Laserfarbstoffe, wie z. B. Rhodamine, Xanthene, Oxazine, Pyromethene, Cuomarine, Stilbene und deren Mischungen zur Lichtwandlung und zur Erzeugung von Laserstrahlung unterschiedlichster Wellenlängen verwendet. Beim Einsatz der Fluoreszenzfarbstoffe in den neuen optischen Isolatoren ist ihre Fluoreszenzausbeute QY (Quantum Yield), die angibt, wie viel von der absorbierten Anregungsstrahlung prozentual als Emmissionsstrahlung (Fluoreszenzstrahlung) emittiert wird, von Bedeutung. Leistungsfähige Perylen-Fluoreszenzfarbstoffe und Laserfarbstoffe erreichen ein QY zwischen 95% und 100% und gestatten, dass die Anregungsstrahlung mit hoher Effizienz spektral gewandelt mit einer veränderten Wellenlänge den optischen Isolator passiert. Erfindungsgemäß eignen sich auch sehr gut fluoreszierende Phosphore bzw. Leuchtstoffe- vorzugsweise dispergiert in einer Polymermatrix- zur Herstellung der spektralen Lichtwandler in Dünnschiehttechnologie mit down-conversion. Die dabei verwendeten Materialien haben den Vorteil, dass sie auch bei Anregungsstrahlungen hoher Energie und Leistung (leistungsstarke Laser) sowohl eine hohe Photostabilität als auch eine hohe QY (ca. 90%) aufweisen. Verwendung linden dabei Phosphore auf Basis von mit Selten-Erden und Metallen dotierte Phosphate, Silikate, Germanate, Oxide, Sulfide, Oxisulfide, Selenide, Sulfoselenide, Vanadate, Niobate, Arsenate, Tantalate, Wolframate, Molybdate, Halogenate, Nitride, Borste, Aluminate, Gallate und Halogenide (z. B. Leuchtstoffe der Firma Litec LLL Europium-2+-dotierte Silikate (S440 und FA 539, Europium dotierte Yttriumoxide (N78 rot/1N) und mit Cer und Terbium-dotierte Magnesiumaluminiumoxide (Leuchtstoffwerk Breitungen). Die verwendeten Leuchtstoffe liefern blaue, grüne und rote Emissionsstrahlung. In einer Vorzugsvariante liegen die genannten Phosphormaterialien auch als fluoreszierende Nanopartikel vor. Beispiele sind: Al2:Eu, YVO4:In, LnPO4:Ce, Tb; und ZnS:Ln, MgF2:In BaFCL:Sm, MgWO4:Sm, NaGdF4:Yb mit Ln = Lanthanide, wobei in der verwendeten Notation rechts vom Doppelpunkt ein oder mehrere Dotierelemente und links vom Doppelpunkt das Wirtsmaterial aufgeführt sind.Instead of doped polymer layers can also be doped with laser dyes Polymerformkörper- z. B. as a disk-like disk are used as a spectral light converter and instead of the laser dyes based on perylene other fluorescent dyes or laser dyes such. As rhodamines, xanthenes, oxazines, pyromethenes, cuomarins, stilbenes and their mixtures used for the conversion of light and for the generation of laser radiation of different wavelengths. When using the fluorescent dyes in the new optical isolators is their fluorescence yield QY (Quantum Yield), which indicates how much of the absorbed excitation radiation is emitted in a percentage as emission radiation (fluorescence radiation), of importance. Powerful perylene fluorescent dyes and laser dyes achieve a QY between 95% and 100% and allow the excitation radiation to pass spectrally with a changed wavelength at high efficiency and pass the optical isolator. Also very well fluorescent phosphors or phosphors - preferably dispersed in a Polymermatrix- for the production of spectral light converters in Dünnschiehttechnologie with down-conversion are suitable according to the invention. The materials used have the advantage that they also have high photostability as well as high QY (about 90%) even with excitation radiation of high energy and power (high-performance lasers). Use is made here of phosphors based on rare earth metals and doped phosphates, silicates, germanates, oxides, sulfides, oxysulfides, selenides, sulfoselenides, vanadates, niobates, arsenates, tantalates, tungstates, molybdate, halogenates, nitrides, bristles, aluminates, Gallates and halides (eg Litec LLL europium-2 + doped silicates (S440 and FA 539, europium doped yttrium oxides (N78 red / 1N) and cerium and terbium-doped magnesium aluminas (Phosphorus Breitungen) Phosphors produce blue, green and red emission radiation, and in a preferred variant the phosphor materials mentioned are also present as fluorescent nanoparticles Examples are: Al 2: Eu, YVO 4: In, LnPO 4: Ce, Tb and ZnS: Ln, MgF 2: In BaFCL: Sm , MgWO4: Sm, NaGdF4: Yb with Ln = lanthanide, where in the notation used to the right of the colon one or more dopants and to the left of the colon, the host material are listed.

Erfindungsgemäß eignen sich weiterhin auch bevorzugt fluoreszierende Quantenpunkte (Quantum Dots, QDs) zur Herstellung der spektralen Lichtwandler effizient anwendbare optische Isolatoren. QDs haben Durchmesser von kleiner 100 nm, bevorzugt kleiner 10 nm. Die Größenerteilung der QDs hat Einfluss auf ihr Absorption- und Fluoreszenzverhalten. Es ist daher möglich, die spektrale Lage der Absorption und der Fluoreszenz der QDs gezielt einzustellen. Insbesondere gestattet der Einsatz der QDs die Überlappung der Absorption mit der Fluoreszenz zu minimieren und auf diese Weise Reabsorptionsverluste (Eigenabsorptionen) in den spektralen Lichtwandlern klein zu halten oder vollständig zu verhindern mit Vorteil für die Effizienz des erfindungsgemäßen optischen Isolators. Bevorzugte Quantenpunkte sind gemäß der Erfindung halbleitende Materialien ausgewählt aus IAs, InP, GaAs, GaP, GaN, InGaAs, GaInP/InP, CdO, CdSe, CdS, CdSe/CdS, CdTeZnO, ZnS, ZnO, ZnSe, ZnSe, ZnTe, PbS, PbSe, PbTe, HgS, HgSe und HgTe. Die Quantenpunkte sind dabei auch dotiert: ZnO:M, ZnS:M, ZnSe:M, Cds:M, CdSe:M, mit M = Ag, Cu, Al, Mn, Ln. Fluoreszierende Nanopartikel und Quantenpunkte sind ebenfalls sehr photostabil und zeichnen sich durch einen großen Stokes-Shift aus mit Vorteil für eine gute spektrale Trennung zwischen Anregungs- und Emissionsstrahlung. Bei der Anwendung der QDs in den erfindungsgemäßen optischen Isolatoren kommen Polymer-Nanokomposite mit Vorteil für die Herstellungstechnologie der neue optischen Isolatoren in Betracht, in denen die QDs und Nanopartikel dispers bzw. kolloidal in Polymerfestkörpern, wie Polyacrylaten, Polystyren, Polyurethanen, halbleitenden Polymeren, Sol-Gel Matrizen, Ormoceren und Silikaten ohne Aggregatbildung fein verteilt sind. Zur Vermeidung der die optischen Eigenschaften beeinträchtigende Aggregationen muss die Oberfläche der QDs und Nanopartikel geeignet funktionalisiert bzw. gekappt sein (Kern-Schale-Strukturen). Zur Herstellung von beispielsweise fluoreszierenden ZnO-, ZnS-, ZnS:Mn- und CdSe/ZnS – bzw. CdSe/CdS-Nanokompositen werden die funktionalisierten QDs in geeigneten Monomeren gelöst und anschließend durch Polymerisation die fluoreszierenden Polymer-Nanokomposite als dünne Schichten oder Formkörper hergestellt. Als Polymermatrizen sind Polymethylmethacrylat (PMMA) und andere Acrylatpolymere besonders geeignet. CdSe/ZnS-PMMA-Nanocomposite weisen eine starke Fluoreszenzstrahlung bei 625 nm nach Anregung mit einem Argon-Laser mit einer Wellenlänge von 488 nm auf und sind als spektrale Lichtwandler in den erfindungsgemäßen optischen Isolatoren sehr gut einsetzbar. Aufgrund ihrer hohen Photostabilität eignen sich fluoreszierende QD's und Nanopartikel als Polymer-Nanokomposite auch sehr gut für die Anregung mit ultravioletter Strahlung(UV). ZnS:Mn- und ZnS:Cu-Nanopartikel in einer Polymer-Acrylat-Matrix emittieren als Formkörper und Schichten starke Strahlung bei 590 nm und 490 nm nach Anregung im UV im Spektralbereich von 325 nm bis 380 nm. Selten-Erden-Ionen dotierte Yttrium-Vanadium- und Lanthanphosphat-Nanophosphore (REN-X gelb, REN-X rot und REN-X grün) und SiC-Nanokristalle als fluoreszierende Polymer-Nanokomposite weisen eine starke Absorption im UV-Bereich von 250 nm bis 300 nm und zeigen starke Emissionen im blauen, grünen/gelben und roten Spektralbereich nach Anregung im kurzwelligen UV. Polymere Nanokomposite auf Basis von CdSe/ZnS in halbleitenden Polymeren sind auch effizient UV anregbar, z. B. bei 376 nm und erzeugen eine rote Fluoreszenz bei 624 nm mit einem Stokes-Versehiebung (Shift) von 248 nm. Auf diese Weise sind Absorptions- und Emissionsbande stark spektral getrennt, woraus eine sehr gering Eigenabsorption im spektralen Wandlermaterial folgt. Darüber hinaus lässt sich mit CdS/ZnS-Nanokristallen- eingebettet in eine Silikat-Sol-Gel-Matrix- durch Anregung mit einem Titan-Saphir-Laser bei 400 nm blaue Laserstrahlung erzeugen.Fluorescent quantum dots (quantum dots, QDs) for producing the spectral light converters can also be used according to the invention. QDs have diameters of less than 100 nm, preferably less than 10 nm. The size distribution of the QDs has an influence on their absorption and fluorescence behavior. It is therefore possible to set the spectral position of the absorption and the fluorescence of the QDs targeted. In particular, the use of QDs permits the overlap of absorption with fluorescence to be minimized and, in this way, to minimize or completely prevent reabsorption losses (inherent absorptions) in the spectral transducers, advantageously for the efficiency of the optical isolator of the present invention. Preferred quantum dots according to the invention are semiconducting materials selected from IAs, InP, GaAs, GaP, GaN, InGaAs, GaInP / InP, CdO, CdSe, CdS, CdSe / CdS, CdTeZnO, ZnS, ZnO, ZnSe, ZnSe, ZnTe, PbS. PbSe, PbTe, HgS, HgSe and HgTe. The quantum dots are also doped: ZnO: M, ZnS: M, ZnSe: M, Cds: M, CdSe: M, where M = Ag, Cu, Al, Mn, Ln. Fluorescent nanoparticles and quantum dots are also very photostable and are characterized by a large Stokes shift with advantage for a good spectral separation between excitation and emission radiation. When using the QDs in the optical isolators according to the invention, polymer nanocomposites are advantageously used for the production technology of the new optical isolators in which the QDs and nanoparticles are dispersed or colloidal in polymer solids, such as polyacrylates, polystyrenes, polyurethanes, semiconducting polymers, sol Gel matrices, Ormoceren and silicates are finely dispersed without aggregate formation. In order to avoid the aggregation impairing the optical properties, the surface of the QDs and nanoparticles must be appropriately functionalized or capped (core-shell structures). For the production of, for example, fluorescent ZnO, ZnS, ZnS: Mn and CdSe / ZnS or CdSe / CdS nanocomposites, the functionalized QDs are dissolved in suitable monomers and the polymer nanocomposites are subsequently produced by polymerization as thin layers or shaped bodies , As polymer matrices, polymethylmethacrylate (PMMA) and other acrylate polymers are particularly suitable. CdSe / ZnS-PMMA nanocomposites have a strong fluorescence radiation at 625 nm after excitation with an argon laser with a wavelength of 488 nm and are very useful as spectral light transducers in the optical isolators according to the invention. Due to their high photostability, fluorescent QDs and nanoparticles as polymer nanocomposites are also very suitable for excitation with ultraviolet radiation (UV). ZnS: Mn and ZnS: Cu nanoparticles in a polymer-acrylate matrix emit strongly as radiation at 590 nm and 490 nm after excitation in the UV in the spectral range from 325 nm to 380 nm as shaped bodies and layers. Yttrium doped with rare-earth ions Vanadium and lanthanum phosphate nanophosphors (REN-X yellow, REN-X red and REN-X green) and SiC nanocrystals as fluorescent polymer nanocomposites show strong UV absorption from 250 nm to 300 nm and show strong emissions in the blue, green / yellow and red spectral range after excitation in the short-wave UV. Polymeric nanocomposites based on CdSe / ZnS in semiconducting polymers are also efficiently UV excitable, e.g. For example, at 376 nm and produce a red fluorescence at 624 nm with a Stokes shift of 248 nm. In this way, absorption and emission bands are strongly spectrally separated, resulting in a very low self-absorption in the spectral transducer material follows. In addition, CdS / ZnS nanocrystals embedded in a silica-sol-gel matrix produce blue laser radiation by excitation with a titanium sapphire laser at 400 nm.

Laserstrahlung mit einer Wellenlänge von 532 nm ist auch gut als Anregungsstrahlung geeignet, Emissionsstrahlung in den für die optische Nachrichtenübertragung wichtigen NIR-Bereich (700 nm bis 2000 nm) zu erzeugen. Als spektraler Lichtwandler wird in diesem Anwendungsfall ein mit Neodym-3+-Ionen dotiertes Bariumboratglas eingesetzt, das nach Anregung Fluoreszenz-Emissionsstrahlung bei 900 nm, 1066 nm, und 1330 nm emittiert mit stärkster Emission bei 1066 nm. Als spektrale Filter verwendet man bei Emissionsstrahlung im NIR-Bereich Rot- und Schwarzgläser, die Strahlung im Bereich von 650 nm bis 2000 nm in hoher Transmission von über 90% durchlassen und die Anregungsstrahlung bei 532 nm stark blocken. Zur Erzeugung von Emissionsstrahlung im nahen infraroten Spektralbereich sind auch fluoreszierende Erbium-Ionen-Nanokristalle in einer Sol-Gel-Matrix aus Titandioxid und Glycidoxypropyltrimethoxysilan in einer Konzentration von 10 Gewichts-% und fluoreszierende PbMo4:Er-Kristalle geeignet. Die aufgezeigten Polymer-Nanokomposite und Kristalle zeigen eine starke Emission bei 1531 nm und 1550 nm nach Anregung mit einem Argon-Ionen-Laser bei 488 nm und nach Anregung bei 980 nm. Laser radiation with a wavelength of 532 nm is also well suited as excitation radiation to generate emission radiation in the NIR region (700 nm to 2000 nm), which is important for optical communication. In this application, the spectral light converter used is a barium borate glass doped with neodymium-3 + ions which, after excitation, emits fluorescence emission radiation at 900 nm, 1066 nm and 1330 nm with the strongest emission at 1066 nm. Spectral filters are used for emission radiation in the NIR range, red and black glasses that transmit radiation in the range of 650 nm to 2000 nm in high transmission of more than 90% and strongly block the excitation radiation at 532 nm. Fluorescent erbium-ion nanocrystals in a sol-gel matrix of titanium dioxide and glycidoxypropyltrimethoxysilane in a concentration of 10% by weight and fluorescent PbMo4: Er crystals are also suitable for generating emission radiation in the near infrared spectral range. The polymer nanocomposites and crystals shown show strong emission at 1531 nm and 1550 nm after excitation with an argon ion laser at 488 nm and after excitation at 980 nm.

Da der NIR-Spektralbereich von 700 nm bis 2000 nm für die optische Nachrichtenübertragung besonders wichtig ist, ist eine spektrale Lichtwandlung von NIR in das Sichtbare (up-conversion) oder auch innerhalb des NIR-Bereiches für den erfindungsgemäßen Isolator technisch sehr interessant. Als spektrale Filter dienen hierbei Kurzpassfilter, die den langwelligen Spektralanteil im NIR absorbieren und für das sichtbare Spektrum oder für kürzer wellige Anteile des NIR optisch transparent sind. Zur Realisierung eines optischen Isolators im genannten Spektralbereich sind optisch nichtlineare Kristalle, z. B. zur Erzeugung der zweiten Harmonischen oder von Summen- und Differenzfrequenzen, geeignet. Regt man den optisch nichtlinearen Kristall KTP (Kaliumtitanylphosphat) mit einem Neodym-YAG-Laser bei 1064 nm an, erhält man als Emissionsstrahlung grüne Laserstrahlung bei 532 nm als zweite Harmonische, die vom Kurzpassfilter durchgelassen wird, während die Anregungsstrahlung bei 1064 nm stark absorbiert wird. Bei der Herstellung des optischen Isolators wird der optisch nichtlineare Kristall auf den entsprechenden Kurzpassfilter mit einem optischen Kleber aufgebracht, wobei die in 2C dargestellte Geometrie eines optischen Isolators in diesem Anwendungsfall günstig ist, weil der optisch nichtlineare Kristall als spektraler Lichtwandler vom spektralen Filter umgeben ist. Die in 2C dargestellte Geometrie ist auch effizient bei Dioden gepumpten Festkörperlasern (DPSS) anwendbar. Der bei DPSS-Lasern verwendete Laserkristall dient dabei als spektraler Lichtwandler. Regt man z. B. einen Neodym-YAG-Laser mit bei 808 nm und 888 nm emittierenden Laser-Dioden an, erhält man eine Laser-Emissionsstrahlung bei 1064 nm. Als spektralen Filter verwendet man in diesem Anwendungsfall Schwarzfilter, die die Anregungsstrahlung bei 808 nm und 888 nm stark absorbieren und die Emissionsstrahlung bei 1064 nm in hohem Maße durchlassen. Gemäß der Erfindung sind auch up-Konvertermaterialien, die infolge photonischer Prozesse Anregungsstrahlung im NIR-Bereich in kürzer wellige Emissionsstrahlung wandeln, sehr vorteilhaft. Sehr geeignet sind hierbei Selten-Erden basierte Phosphore wie z. B. Natrium-Yttrium-4-fluorid, dotiert mit 20% Erbium-3+-Ionen (NaYF4:20% Er3+) und weiteren Selten-Erden Ionen. Die als Pulver vorliegenden Materialien werden zur Herstellung des erfindungsgemäßen optischen Isolators in einem Polymerbinder als Schicht auf den Kurzpassfilter aufgebracht. Bestrahlt man die Wandlerschichten mit 1523 nm oder im Spektralbereich 1300 nm bis 1700 nm, erhält man Emissionsstrahlung bei 980 nm, 810 nm, 660 nm, und 550 nm. Grüne Emissionsstrahlung bei 550 nm und 526 nm erhält man auch an PbMa4:Er-Kristallen und BaTiO3:Er-Sol-Gel-Pulvern nach Einstrahlung bei 980 nm und 816 nm sowie 973 nm. Die erzeugte Emissionsstrahlung deckt damit einen breiten Spektralbereich ab. Verwendet man die anzuwendenden Phosphore als Nanopartikel ist eine spektrale Lichtwandlung von 974 nm in blaue, grüne und rote Emissionsstrahlung möglich. Weitere effiziente up-Konverter-Materialien sind mit Erbium-, Yttrium- und Neodym dotierte Nanokomposite aus SiO2-Titandioxid Sol-Gel-Schichten. Der Konversiosprozess ist zu beobachten unter einer 808 nm Laserdiode und erzeugt grüne (526 nm) und rote (650 nm) Emissionen. Ebenfalls als Nanopartikel vorliegende Zinksulfid-Phosphore, dotiert mit Mangan-, Europium und Kupferionen gestatten, eine spektrale Lichtwandlung von 795 nm in den sichtbaren Spektralbereich. Infrarot anregbare Leuchtstoffe auf Basis von Selten Erden-Oxisulfid erzeugen Emissionsstrahlung bei 660 nm und 550 nm nach Anregung bei 980 nm oder auch nach Anregung im Spektralbereich zwischen 1500 nm und 1600 nm. Erbium- und Yttrium-dotierte Nanocomposite auf Basis transparenter Nanokristalle aus SiO2:PbF2 zeigen ebenfalls in optischen Isolatoren nutzbare up-conversion-Eigenschaften (von 980 nm in den sichtbaren Spektralbereich).Since the NIR spectral range of 700 nm to 2000 nm is particularly important for optical communication, a spectral conversion of light from NIR in the visible (up-conversion) or even within the NIR range for the insulator according to the invention is very interesting from a technical point of view. Short-range filters which absorb the long-wave spectral component in the NIR and are optically transparent for the visible spectrum or for shorter wavy components of the NIR serve as spectral filters. To realize an optical isolator in said spectral range are optically non-linear crystals, z. B. for generating the second harmonic or sum and difference frequencies suitable. When the optically nonlinear crystal KTP (potassium titanyl phosphate) is excited with a neodymium-YAG laser at 1064 nm, the emission radiation is green laser radiation at 532 nm as second harmonic, which is transmitted by the short-pass filter, while the excitation radiation is strongly absorbed at 1064 nm , In the production of the optical isolator, the optically non-linear crystal is applied to the corresponding short-pass filter with an optical adhesive, wherein the in 2C shown geometry of an optical isolator is favorable in this application, because the optically non-linear crystal is surrounded as a spectral light converter from the spectral filter. In the 2C The illustrated geometry is also applicable to diode pumped solid state lasers (DPSS) efficiently. The laser crystal used in DPSS lasers serves as a spectral light converter. If you stir z. As a neodymium-YAG laser with emitting at 808 nm and 888 nm laser diodes, one obtains laser emission radiation at 1064 nm. As a spectral filter is used in this application, black filter, the excitation radiation at 808 nm and 888 nm strongly absorb and emit the emission radiation at 1064 nm to a high degree. According to the invention, up-converter materials which, as a result of photonic processes, convert excitation radiation in the NIR range into shorter-wave emission radiation, are also very advantageous. Very suitable here are rare-earth based phosphors such. Sodium yttrium-4-fluoride doped with 20% erbium-3 + ions (NaYF4: 20% Er3 +) and other rare earth ions. The present as a powder materials are applied to produce the optical isolator of the invention in a polymer binder as a layer on the short-pass filter. Irradiation of the transducer layers with 1523 nm or in the spectral range 1300 nm to 1700 nm gives emission radiation at 980 nm, 810 nm, 660 nm, and 550 nm. Green emission radiation at 550 nm and 526 nm is also obtained on PbMa4: Er crystals and BaTiO3: Er sol gel powders after irradiation at 980 nm and 816 nm and 973 nm. The emission radiation thus generated covers a broad spectral range. If the phosphors to be used are used as nanoparticles, a spectral conversion of 974 nm into blue, green and red emission radiation is possible. Other efficient up-converter materials include erbium-, yttrium-, and neodymium-doped nanocomposites of SiO 2 -titanium dioxide sol-gel layers. The conversion process can be observed under an 808 nm laser diode and produces green (526 nm) and red (650 nm) emissions. Also available as nanoparticles zinc sulfide phosphors, doped with manganese, europium and copper ions allow a spectral conversion of 795 nm in the visible spectral range. Infrared excitable phosphors based on rare earth oxysulfide generate emission radiation at 660 nm and 550 nm after excitation at 980 nm or after excitation in the spectral range between 1500 nm and 1600 nm. Erbium- and yttrium-doped nanocomposites based on transparent nanocrystals of SiO2: PbF2 also show usable up-conversion properties in optical isolators (from 980 nm in the visible spectral range).

Die erfindungsgemäßen optischen Isolatoren haben gegenüber dem Stand der Technik große technische Vorteile, sind kostengünstig und einfach herzustellen und haben einen großen technischen Anwendungsbereich. Sie funktionieren auch mit nicht polarisiertem Licht, benötigen keine Betriebsspannungen und sind sowohl vom ultravioletten bis sichtbaren Spektralbereich als auch in dem für die optische Nachrichtenübertragung wichtigen nahen infraroten Bereich einsetzbar. Sie funktionieren rein optisch und haben daher bei ihrer Anwendung einen geringen Raumbedarf. Aufgrund der möglichen Dünnschichttechnologie bei ihrer Herstellung sind die erfindungsgemäßen optischen Isolatoren sowohl für großflächige Anwendungen als auch in der Mikrooptik sowie Lichtleitertechnik einsetzbar. Sie eignen sich sehr gut für die optische Freiraumtechnik (FSO). Gegenüber den akustooptischen Isolatoren weisen sie eine wesentlich größere Wellenlängenverschiebung zwischen Anregungs- und Emissionsstrahlung auf mit Vorteil bei der spektralen Trennung dieser Strahlungen.The optical isolators of the invention have great technical advantages over the prior art, are inexpensive and easy to manufacture and have a large technical scope. They also work with non-polarized light, do not require operating voltages and can be used from the ultraviolet to visible spectral range as well as in the near-infrared range important for optical communication. They work purely optically and therefore require little space when used. Due to the possible thin-film technology in their manufacture, the optical isolators according to the invention are suitable for both Large-area applications as well as in micro-optics and optical fiber technology can be used. They are very well suited for the optical free space technique (FSO). Compared to the acousto-optic isolators, they have a much greater wavelength shift between excitation and emission radiation with advantage in the spectral separation of these radiations.

Die erfindungsgemäßen optischen Isolatoren gestatten, neben ihrer Diodenfunktion gleichzeitig Laserstrahlung zu erzeugen und eine spektrale Lichtwandlung zu vollziehen.The optical isolators according to the invention allow, in addition to their diode function, to simultaneously generate laser radiation and to perform a spectral conversion of light.

Ausführungsbeispielembodiment

Zur Herstellung eines großflächigen optischen Isolators für Strahlung mit einer aus blauen Leuchtdioden bestehenden Lampe bringt man auf ein optisches Substrat aus eisenfreiem Silikatglas, Licht leitendem Kunststoff oder Quarzglas mit den Abmessungen von 100 mm mal 100 mm zunächst eine gelbe Fluoreszenzschicht auf. Die Fluoreszenzschicht wird hergestellt, indem der gelbe Fluoreszenzfarbstoff Gelb 083 in einer Polymerlösung, bestehend aus 15% Äthyl-Methacrylat-Kopolymer (Paraloid 72) aufgelöst in Ethylacetat oder Methoxypropanol, gelöst wird, wobei maximal ein Gramm Gelb 083 auf ein Liter Lösung kommen. Die mit Fluoreszenzgelb dotierte Polymerlösung wird mit Hilfe einer Sprüh- oder Gießtechnik oder auch mit sein-coating auf die optischen Substrate aufgebracht und das Lösungsmittel bei 50°C verdampft und die Schichten getrocknet. Es entsteht auf diese Weise eine als spektraler Lichtwandler wirkende gelbe Fluoreszenzschicht im Dickenbereich zwischen 50 Mikrometer und 200 Mikrometer auf dem optischen Substrat. Als spektralen Filter wählt man einen im blauen Spektralbereich hoch absorbierenden gelben Farblack mit einer optischen Dichte von 4 bis 6 abhängig von der Dicke der gelben Farblackschicht und bringt diesen Gelblack auf die der gelben Fluoreszenzschicht gegenüberliegenden Oberfläche des optischen Substrates auf. Auf diese Weise wird ein großflächiger optischer Isolator gebildet, der sich aus einer gelben Fluoreszenzschicht, aus einem optischen Substrat und aus einer gelben Farblackschicht zusammensetzt. Trifft in dieser Anordnung die Strahlung der blauen Leuchtdioden in Vorwärtsrichtung zuerst auf die gelbe Fluoreszenzschicht, so wird die blaue Strahlung effizient in gelbes Licht transformiert und kann nach Durchdringen des optischen Substrates die als spektraler Filter wirkende gelbe Farblackschicht passieren, weil der gelbe Farblack für gelbes Licht optisch transparent ist. Blaue Leuchtdioden-Strahlung, die zuerst in Rückwärtsrichtung auf die gelbe Farblackschicht trifft, wird aufgrund des Absorptionsverhaltens des gelben Farblackes vollständig absorbiert. Die gelbe Farblackschicht wirkt auf die blaue Strahlung wie eine schwarze Wand, während zuerst auf die Fluoreszenzschicht auftreffende blaue Strahlung mit veränderter Wellenlänge die Isolatoranordnung in hoher Transmission durchdringt. Der aufgezeigte optische Isolator wirkt als optische Diode, die in Vorwärtsrichtung blaue Strahlung mit veränderter Wellenlänge durchlässt, während die blaue Strahlung in Rückwärtsrichtung vollständig absorbiert wird.To produce a large-area optical isolator for radiation with a lamp consisting of blue light-emitting diodes, a yellow fluorescent layer is initially applied to an optical substrate made of non-ferrous silicate glass, light-conducting plastic or quartz glass with dimensions of 100 mm by 100 mm. The fluorescent layer is prepared by dissolving the yellow fluorescent dye yellow 083 in a polymer solution consisting of 15% ethyl methacrylate copolymer (Paraloid 72) dissolved in ethyl acetate or methoxypropanol, with a maximum of one gram of yellow 083 per liter of solution. The polymer solution doped with fluorescence yellow is applied to the optical substrates by means of a spraying or casting technique or also with coating, and the solvent is evaporated at 50 ° C. and the layers are dried. This results in a yellow fluorescent layer acting as a spectral light converter in the thickness range between 50 microns and 200 microns on the optical substrate in this way. As the spectral filter, a yellow color coat highly absorbing in the blue spectral range with an optical density of 4 to 6 is selected depending on the thickness of the yellow color coat and brings this gel black onto the surface of the optical substrate opposite the yellow fluorescent layer. In this way, a large-area optical isolator is formed, which consists of a yellow fluorescent layer, an optical substrate and a yellow color coat layer. If, in this arrangement, the radiation of the blue light emitting diodes in the forward direction first meets the yellow fluorescent layer, the blue radiation is efficiently transformed into yellow light and, after penetrating the optical substrate, the yellow color coat layer acting as a spectral filter can pass, because the yellow colored yellow light is optically transparent. Blue light-emitting diode radiation, which first hits the yellow color coat layer in the backward direction, is completely absorbed due to the absorption behavior of the yellow color coat. The yellow color coat layer acts on the blue radiation like a black wall, while blue radiation of changed wavelength striking the fluorescence layer first penetrates the insulator arrangement in high transmission. The illustrated optical isolator acts as an optical diode which transmits blue radiation of changed wavelength in the forward direction, while the blue radiation is completely absorbed in the reverse direction.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 7961391 B [0003] US 7961391 B [0003]
  • US 5808793 [0004] US 5808793 [0004]
  • DE 69906325 T2 [0004] DE 69906325 T2 [0004]
  • DE 69729230 T2 [0004] DE 69729230 T2 [0004]
  • US 6462872 B2 [0004] US 6462872 B2 [0004]
  • US 5917643 [0004] US 5917643 [0004]
  • US 6208795 B1 [0004] US 6208795 B1 [0004]
  • US 6480331 B1 [0004] US 6480331 B1 [0004]
  • DE 69531716 T2 [0004] DE 69531716 T2 [0004]
  • DE 69531385 T2 [0004] DE 69531385 T2 [0004]
  • DE 69714248 T2 [0004] DE 69714248 T2 [0004]
  • DE 102009016950 A1 [0004] DE 102009016950 A1 [0004]
  • US 7701537 B [0005] US 7701537 B [0005]
  • US 5559825 [0005] US 5559825 [0005]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • L. Feng, M. Ayache, J. Huang, Y-L. Xu, M.-H. Lu, Y. Fainman, A. Scherer „Nonreciprocal Light Propagation in a Silicon Photonic Chip „Science 5 August 2011, Vo1.333 no. 6043 pp. 729–733 [0004] L. Feng, M. Ayache, J. Huang, YL. Xu, M.-H. Lu, Y. Fainman, A. Scherer "Nonreciprocal Light Propagation in a Silicon Photonic Chip" Science 5 August 2011, Vo1.333 no. 6043 pp. 729-733 [0004]
  • http://de.wikipedia.org/wiki/Optischer_Isolator [0004] http://en.wikipedia.org/wiki/Optical_Isolator [0004]
  • www.matthiaspospiech.de/files/studien/vortrag [0006] www.matthiaspospiech.de/files/studien/vortrag [0006]

Claims (8)

Optischer Isolator mit spektraler Lichtwandlung und Erzeugung von Laserstrahlung, umfassend einen eine räumliche Einheit bildenden spektralen Lichtwandler, spektralen Filter und ein optisches Substrat mit optischer Diodenfunktion, wobei auf den spektralen Lichtwandler auftreffende Strahlung von UV bis in den nahen infraroten Spektralbereich spektral längerwellig (down-conversion) und/oder spektral kürzer wellig (up-conversion) als isotrope oder Laserstrahlung emittiert wird und den optischen Isolator in Vorwärtsrichtung optisch passiert und in Rückwärtsrichtung vollständig absorbiert oder blockt.Optical isolator with spectral conversion of light and generation of laser radiation, comprising a spatially unit forming spectral light converter, spectral filters and an optical substrate with optical diode function, wherein incident on the spectral light transducer radiation from UV to the near infrared spectral region spectrally longer wavelength (down-conversion ) and / or spectrally shorter wavy (up-conversion) is emitted as isotropic or laser radiation and optically passes the optical isolator in the forward direction and completely absorbed or blocked in the reverse direction. Optischer Isolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der spektrale Lichtwandler sich aus fluoreszierenden Farbstoffen, Laserfarbstoffen, Nanopartikeln, Quantenpunkten und Leuchtstoffen sowie Phosphoren zusammensetzt.Optical isolator according to claim 1, characterized in that the spectral light converter is composed of fluorescent dyes, laser dyes, nanoparticles, quantum dots and phosphors and phosphors. Optischer Isolator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die spektralen Filter aus Kunststoffverbundfiltern, Farbfiltern, Schwarz- und Rotgläsern sowie Interferenzfiltern als Langpass-, Kurzpass- und Bandpassfilter bestehen.Optical isolator according to Claims 1 and 2, characterized in that the spectral filters consist of plastic composite filters, color filters, black and red glasses and interference filters as longpass, shortpass and bandpass filters. Optischer Isolator nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er auftreffende Strahlung spektral wandelt und Laserstrahlung erzeugt, keine polarisierte Strahlung benötigt sowie für diffuses Licht geringer Intensität und Laserstrahlung mit hoher Intensität geeignet ist und ahne Betriebsspannung auskommt.Optical isolator according to claim 1 to 3, characterized in that it spectrally converts incident radiation and generates laser radiation, does not require polarized radiation and is suitable for diffused light of low intensity and laser radiation with high intensity and manages operating voltage. Optischer Isolator nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass in dem spektralen Lichtwandler Selten Erden enthalten sind und der spektrale Lichtwandler sich aus optisch nichtlinearen und fluoreszierenden sowie Laserkristallen zusammensetzt.Optical isolator according to claim 1 to 4, characterized in that rare earths are contained in the spectral light converter and the spectral light converter is composed of optically non-linear and fluorescent and laser crystals. Optischer Isolator nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die im spektralen Lichtwandler enthaltenen Selten Erden, Phosphore, Nanopartikel, Quantenpunkte und Leuchtstoffe als Schichten und Formkörper in Polymeren sowie als polymere Nanokomposite vorliegen und in Ormoceren, Sol-Gel-Matrizen sowie in Silikaten dispergiert sind.Optical isolator according to Claims 1 to 5, characterized in that the rare earths, phosphors, nanoparticles, quantum dots and phosphors contained in the spectral light converter are present as layers and shaped bodies in polymers and as polymeric nanocomposites and dispersed in ormocers, sol-gel matrices and in silicates are. Optischer Isolator nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass er zur optischen Isolation von Strahlung in der optischen Kommunikations- und Computertechnik, in der optischen Informationsverarbeitung und Informationsübertragung, in der optischen Freiraumtechnik (FSO-Technik) sowie bei weiteren optischen Technologien sowie in der Laser- und Messtechnik eingesetzt wird.Optical isolator according to claim 1 to 6, characterized in that it is used for the optical isolation of radiation in optical communications and computer technology, in optical information processing and information transmission, in the optical free space technology (FSO technology) as well as in other optical technologies and in the laser - and measurement technology is used. Optischer Isolator nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass er Im Spektralbereich von 250 nm bis 2000 nm einsetzbar ist.Optical isolator according to claim 1 to 7, characterized in that it can be used in the spectral range from 250 nm to 2000 nm.
DE201120107213 2011-10-27 2011-10-27 Optical isolators with spectral conversion of light and generation of laser radiation Expired - Lifetime DE202011107213U1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201120107213 DE202011107213U1 (en) 2011-10-27 2011-10-27 Optical isolators with spectral conversion of light and generation of laser radiation
DE201210019706 DE102012019706A1 (en) 2011-10-27 2012-10-08 Optical isolators with spectral conversion of light and generation of laser radiation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201120107213 DE202011107213U1 (en) 2011-10-27 2011-10-27 Optical isolators with spectral conversion of light and generation of laser radiation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE202011107213U1 true DE202011107213U1 (en) 2011-12-16

Family

ID=45495478

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201120107213 Expired - Lifetime DE202011107213U1 (en) 2011-10-27 2011-10-27 Optical isolators with spectral conversion of light and generation of laser radiation
DE201210019706 Withdrawn DE102012019706A1 (en) 2011-10-27 2012-10-08 Optical isolators with spectral conversion of light and generation of laser radiation

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201210019706 Withdrawn DE102012019706A1 (en) 2011-10-27 2012-10-08 Optical isolators with spectral conversion of light and generation of laser radiation

Country Status (1)

Country Link
DE (2) DE202011107213U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013102482A1 (en) * 2013-03-12 2014-10-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic component and method for producing an optoelectronic component
AT516164B1 (en) * 2014-08-18 2016-03-15 Tech Universität Wien Optical diode

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5559825A (en) 1995-04-25 1996-09-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Photonic band edge optical diode
US5808793A (en) 1996-01-17 1998-09-15 Hewlett-Packard Company Low-cost compact optical isolators
US5917643A (en) 1993-03-12 1999-06-29 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Optical isolator
US6208795B1 (en) 1999-03-19 2001-03-27 Sugimura International Patent & Trademark Agency Bureau Optical waveguide isolator
US6462872B2 (en) 2000-03-22 2002-10-08 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Optical isolator
US6480331B1 (en) 1999-11-10 2002-11-12 Avanex Corporation Reflection-type polarization-independent optical isolator, optical isolator/amplifier/monitor, and optical system
DE69714248T2 (en) 1996-05-21 2003-07-03 Agilent Technologies Inc OPTICAL ISOLATOR
DE69906325T2 (en) 1998-09-18 2004-02-19 Minnesota Mining & Manufacturing Company, St. Paul OPTICAL ISOLATOR
DE69531385T2 (en) 1994-09-16 2004-04-22 Ngk Insulators, Ltd., Nagoya Manufacturing process for a material for broadband optical isolators
DE69531716T2 (en) 1994-08-29 2004-07-15 Agfa Corp. Optical isolation method and apparatus
US7701537B2 (en) 2004-09-03 2010-04-20 Tokyo Institute Of Technology Optical diode
DE102009016950A1 (en) 2009-04-09 2010-10-14 Jt Optical Engine Gmbh + Co. Kg Optical isolator
US7961391B2 (en) 2008-03-13 2011-06-14 Finisar Corporation Free space isolator optical element fixture

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5917643A (en) 1993-03-12 1999-06-29 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Optical isolator
DE69531716T2 (en) 1994-08-29 2004-07-15 Agfa Corp. Optical isolation method and apparatus
DE69531385T2 (en) 1994-09-16 2004-04-22 Ngk Insulators, Ltd., Nagoya Manufacturing process for a material for broadband optical isolators
US5559825A (en) 1995-04-25 1996-09-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Photonic band edge optical diode
US5808793A (en) 1996-01-17 1998-09-15 Hewlett-Packard Company Low-cost compact optical isolators
DE69729230T2 (en) 1996-01-17 2005-06-23 Agilent Technologies, Inc. (n.d.Ges.d.Staates Delaware), Palo Alto Production of optical isolators
DE69714248T2 (en) 1996-05-21 2003-07-03 Agilent Technologies Inc OPTICAL ISOLATOR
DE69906325T2 (en) 1998-09-18 2004-02-19 Minnesota Mining & Manufacturing Company, St. Paul OPTICAL ISOLATOR
US6208795B1 (en) 1999-03-19 2001-03-27 Sugimura International Patent & Trademark Agency Bureau Optical waveguide isolator
US6480331B1 (en) 1999-11-10 2002-11-12 Avanex Corporation Reflection-type polarization-independent optical isolator, optical isolator/amplifier/monitor, and optical system
US6462872B2 (en) 2000-03-22 2002-10-08 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Optical isolator
US7701537B2 (en) 2004-09-03 2010-04-20 Tokyo Institute Of Technology Optical diode
US7961391B2 (en) 2008-03-13 2011-06-14 Finisar Corporation Free space isolator optical element fixture
DE102009016950A1 (en) 2009-04-09 2010-10-14 Jt Optical Engine Gmbh + Co. Kg Optical isolator

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
http://de.wikipedia.org/wiki/Optischer_Isolator
L. Feng, M. Ayache, J. Huang, Y-L. Xu, M.-H. Lu, Y. Fainman, A. Scherer "Nonreciprocal Light Propagation in a Silicon Photonic Chip "Science 5 August 2011, Vo1.333 no. 6043 pp. 729-733
www.matthiaspospiech.de/files/studien/vortrag

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013102482A1 (en) * 2013-03-12 2014-10-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic component and method for producing an optoelectronic component
AT516164B1 (en) * 2014-08-18 2016-03-15 Tech Universität Wien Optical diode
AT516164A4 (en) * 2014-08-18 2016-03-15 Tech Universität Wien Optical diode
US9952384B2 (en) 2014-08-18 2018-04-24 Technische Universität Wien Optical diode

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012019706A1 (en) 2013-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI699589B (en) An electro-optical switching element and display devices
EP3347432B1 (en) Light-converting material
EP0578302B1 (en) Light source with luminescent layer
DE69825251T2 (en) POLARIZER AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY ELEMENT
US20160003448A1 (en) Color filter layer, color film substrate and display apparatus
DE112013003344B4 (en) A light-emitting light conversion device having improved luminescence efficiency using anisotropic metal nanoparticles
CN109964170A (en) Liquid crystal display element
EP2528987B1 (en) Production of phosphor layers using alkali metal silicates
DE112010001875T5 (en) Apparatus and method for converting incident radiation into electrical energy by upconversion photoluminescent solar concentrator
DE2847612B2 (en) Fluorescent liquid crystal display device
DE102007045546B3 (en) Solar element, has luminance unit arranged adjacent to reflective structures that are arranged adjacent to vertical converters, where vertical converters are arranged adjacent to solar cell
EP2243171A1 (en) Production and applications of multifunctional optical modules for photovoltaic current generation and for lighting purposes
WO2016062500A1 (en) Lighting device comprising pump radiation source
US8736992B2 (en) Wavelength-specific wide impinging angle limiter
DE202011107213U1 (en) Optical isolators with spectral conversion of light and generation of laser radiation
WO2018158114A1 (en) Optoelectronic component and method for producing an optoelectronic component
WO2014048669A1 (en) Lighting device, backlighting for a display or a television, and display or television
EP2452215B1 (en) Composition for producing a filter material for radiation, method for producing a composition for a filter material, material for filtering radiation, and an optoelectronic component comprising the material
DE2522338B2 (en) 08/02/74 Japan 88075-74 01/24/75 Japan 9718-75 02/28/75 Japan 24003-75 Device for generating coherent light
DE112017007092T5 (en) Light-emitting device
DE112020001069B4 (en) OPTOELECTRONIC SEMICONDUCTOR LIGHT SOURCE AND BRAGG MIRROR
DE112009000376B4 (en) Device for generating harmonics
CN111123559B (en) Based on Bi4Br4Infrared all-optical modulation device
DE102008035986A1 (en) Photovoltaic element, particularly solar cells for converting energy of incident light from sunlight directly into electricity, has layer made of luminescent material with matrix, which contains ions, molecules and chemical groups
WO2003009058A2 (en) Electrically controllable light modulator

Legal Events

Date Code Title Description
R086 Non-binding declaration of licensing interest
R207 Utility model specification

Effective date: 20120209

R156 Lapse of ip right after 3 years