DE69824927T2

DE69824927T2 - Abstimmbarer, wellenlängenselektiver Filter

Info

Publication number: DE69824927T2
Application number: DE69824927T
Authority: DE
Inventors: Shiro Matsumoto; Katsuhiko Hirabayashi; Yasuyuki Sugiyama; Seizou Sakata; Takayoshi Hayashi
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1997-09-19
Filing date: 1998-09-21
Publication date: 2005-08-18
Anticipated expiration: 2018-09-22
Also published as: EP0903615A2; EP0903615A3; EP0903615B1; DE69824927D1; US6545739B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein einstellbares, wellenlängenselektives Filter, welches fähig ist, jedes optische Signal aus wellenlängenmultiplexierten optischen Signalen in einer optischen Faser einstellbar auszuwählen.
Optische Kommunikationssysteme, die optische Fasern verwenden, wurden schnell in die Praxis gebracht, weil sie Information großer Kapazität mit einer hohen Geschwindigkeit übertragen können. Derzeit können sie jedoch nur optische Pulse mit einer bestimmten Wellenlänge alleine übertragen.
Optische Kommunikationssysteme, die optische Fasern verwenden, wurden schnell in die Praxis gebracht, weil sie Information großer Kapazität mit einer hohen Geschwindigkeit übertragen können. Derzeit können sie jedoch nur optische Pulse mit einer bestimmten Wellenlänge alleine übertragen. Wenn sie optische Pulse bei vielfachen verschiedenen Frequenzen übertragen können, werden sie fähig sein, eine größere Kapazität von Information zu übertragen. Diese Technik wird Wellenlängenmultiplexverfahren (WDM) genannt und intensiv erforscht. Um die Wellenlängenmultiplexierung zu erreichen, ist ein einstellbares, wellenlängenselektives Filter notwendig, welches alleine ein optisches Signal einer gewünschten Wellenlänge aus optischen Pulsen mit vielfachen Wellenlänge auswählen kann.
Als herkömmliche einstellbare, wellenlängenselektive Filter dieser Art gibt es ein Gitterfilter, welches seinen Winkel mit einem Motor kontrolliert, ein einstellbares, wellenlängenselektives Filter, welches sein dielektrisches Filter mit einem Motor bewegt, und ein Etalon-Filter, welches seine Kavitätslänge mit einem piezoelektrischen Element kontrolliert. Da diese mechanisch kontrolliert werden, weisen sie jedoch Nachteile von langsamem Ansprechverhalten, Größe des Modulausmaßes und hohen Kosten auf.
Um die vorangehenden Probleme des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters zu lösen, schlug der Bevollmächtigte der vorliegenden Anmeldung ein Filter vor, welches fähig ist, den optischen Abstand eines Fabry-Perot-Etalon durch Anlegen einer Spannung über ein nematisches Flüssigkristallmaterial, welches in den Etalon gefüllt ist, zu verändern, wie in JP 4 220 618 offenbart. Die Kombination von Merkmalen aus der Präambel von Anspruch 1 ist aus Hirabayashi et al. in Japan Journal of Applied Physics 32, L1425-L1428 (1993) bekannt. Da das einstellbare, wellenlängenselektive Filter eine Vorrichtung planaren Typs ist, hat es einen Vorteil, daß es leicht angeordnet werden kann.
Das Filter, welches das nematische Flüssigkristallmaterial verwendet, weist jedoch ein Problem auf, daß es keine Einstellrate über der Rate des Ansprechverhaltens des nematische Flüssigkristallmaterials von etwa wenigen Millisekunden erreichen kann. Eine hohe Einstellrate ist ein wesentliches Kennzeichen für die Umsetzung des Wellenlängenmultiplexverfahrens (WDM) in einem Hochgeschwindigkeits-LAN (lokales Netzwerk). Da darüber hinaus die Flüssigkristallfilter die Orientierungen der durch angelegte Spannungen veränderten Flüssigkristallmaterialien einsetzen, sind deren Änderungen im Brechungsindex abhängig von dem Polarisationsstatus oder der Richtung einer Polarisationsebene von einfallendem Licht nicht einheitlich. Dies ruft sogenannte Polarisationsabhängigkeit hervor, in welcher die Einstelleigenschaften in Erwiderung auf die Polarisationsebene sich verändern, was ein Problem bei der praktischen Verwendung darstellt. Es wurde berichtet, daß ein einstellbares, wellenlängenselektives Filter, welches ein chirales smektisches A anwendet, eine hohe Rate des Anspruchsverhaltens von etwa 10 Millisekunden aufweist. Es weist jedoch nur einen schmalen einstellbaren Bereich auf, und seine Polarisationsabhängigkeit muß noch verbessert werden (A. Sneh und K. Johnson, "Highspeed continuously tunable liquid crystal filter for WDM network", J. Lightwave Technol. vol. 14, p. 1067, 1996). Demzufolge ist es gewünscht, ein einstellbares, wellenlängenselektives Filter zu entwickeln, welches fähig ist, die vorangegangenen zwei Probleme zu lösen, das heißt, schnelles Ansprechverhalten, polarisationsunabhängige, einstellbare, wellenlängenselektive Filter von hoher praktischer Anwendbarkeit, um das WDM in optischen Hochgeschwindigkeit-LANs umzusetzen.
Andererseits wurden kostengünstige, hochgradig zuverlässige Filter mit fester Wellenlänge mit optischen Fasern entwickelt (T. Oguchi, H. Noda, H. Hanafusa und S. Nishi, "Dielectric multilayered interference filters deposited on polyimide films"; Electronics Letters, Vol. 27, pp. 706-707, 1991).
Die Filter mit fester Wellenlänge mit optischen Fasern werden jeweils durch Bilden eines dielektrischen Spiegelfilms auf einem Polyimidfilm durch ihr Kleinschneiden in Quadrate von wenigen Millimetern und ihr Einbetten in in den optischen Fasern gebildeten Kerben hergestellt. Die Filter mit fester Wellenlänge mit optischen Fasern verwenden den Polyimidfilm anstatt Glas als Substrat, was es möglich macht, den dielektrischen Spiegel in Quadrate von wenigen Millimetern zu zerschneiden und auf eine Dicke von etwa wenigen 10 Mikrometern zu dünnen, was es ermöglicht, sie in in den optischen Fasern gebildeten Kerben einzusetzen. Dies vermeidet optische Komponenten wie Linsen und langwierigen Abgleich, was es möglich macht, sehr preisgünstige und hochgradig zuverlässige Filter mit fester Wellenlänge umzusetzen. Es ist jedoch schwierig für die Filter mit fester Wellenlänge mit optischen Fasern, die Filterübertragungswellenlänge einstellbar, zu kontrollieren.
Die vorliegende Erfindung wird umgesetzt, um die in den herkömmlichen Techniken einbezogenen vorangegangenen Probleme zu lösen. Es ist folglich ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein polarisationsunabhängiges, einstellbares, wellenlängenselektives Filter mit einer hohen Rate des Ansprechverhaltens und einer Hochgeschwindigkeitseinstellfähigkeit durch Verwendung eines Materials, in welchem Flüssigkristalltropfen dispergiert sind, in einem lichtdurchlässigen charakteristischen Medium als Kavität, zur Verfügung zu stellen. Solche Medien sind aus EP 0 282 963 bekannt, ihre benötigte Betriebsspannung kann verringert werden, wie durch Adomenas et al. in Mol. Cryst. Liq. Cryst. 215, 153-160 (1992) gelehrt wird.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein einstellbares, wellenlängenselektives Filter zur Verfügung zu stellen, welches fähig ist, seinen pro Spannung einstellbaren Bereich durch Zugeben eines Weichmachers in ein Polymermaterial, in welchem die Flüssigkristalltropfen dispergiert sind, zu erhöhen, und dabei die Betriebsspannung der Flüssigkristalltropfen zu verringern, obwohl die Flüssigkristalltropfen dazu neigen, die Betriebsspannung zu erhöhen, wenn deren Größe abnimmt .
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein einstellbares, wellenlängenselektives Filter zur Verfügung zu stellen, welches kostengünstiger und zuverlässiger ist als die herkömmlichen einstellbaren, wellenlängenselektiven Filter, und fähig, höhere Dichte und kleinere Abmessungen durch Kombinieren mit angeordneten optischen Fasern umzusetzen.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein einstellbares, wellenlängenselektives Filter zur Verfügung zu stellen, welches fähig ist, seine Spektrumeigenschaften zu verbessern und durch Stapeln vielfacher einstellbarer, wellenlängenselektiver Filter und durch Verwendung ebener Spiegel seinen einstellbaren Wellenlängenbereich auf den gesamten Wellenlängenbereich auszudehnen.
Es ist noch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein einstellbares, wellenlängenselektives Filter zur Verfügung zu stellen, welches fähig ist, einen optischen Multiplexer oder Demultiplexer unter Verwendung ebener Spiegel zu bilden.
Um die zuvor genannten Probleme zu lösen, stellen die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein einstellbares, wellenlängenselektives Filter eines Fabry-Perot-Etalon-Typs nach Anspruch 1 und den abhängigen Ansprüchen zur Verfügung.
Ein Herstellungsverfahren eines einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters eines Fabry-Perot-Etalon-Typs umfaßt die Schritte: auf einem transparenten Substrat von gleich oder weniger als 250 Mikrometern Dicke Bilden einer ersten Schicht, welche aus einer transparenten Elektrodenschicht und einer optischen Spiegelschicht zusammengesetzt ist; Bilden einer zweiten Schicht auf der ersten Schicht durch einheitliches Aufbringen einer mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymerschicht, in welcher Flüssigkristalltropfen von 150 Nanometern oder weniger Durchmesser in einer Matrix dispergiert sind, und durch Polymerisieren der mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymerschicht; auf der mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymerschicht Bilden einer dritten Schicht, welche aus einer transparenten Elektrodenschicht und einer optischen Spiegelschicht zusammengesetzt ist; und Kleinschneiden eines Filters, welches durch die vorherigen Schritte hergestellt wurde, in Quadrate von 5 Millimeter oder größer.
Das vorstehende Herstellungsverfahren kann ferner mit den Schritten des Zugebens eines Weichmachers zu einer gemischten Flüssigkeit eines Flüssigkristallmaterials und eines thermisch oder durch Licht polymerisierenden Vorläuferpolymers; Ausführen von Spinnen und Ausführen von Erhitzen oder Lichtbestrahlen versehen sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein polarisationsunabhängiges, einstellbares, wellenlängenselektives Filter mit einer hohen Rate des Ansprechverhaltens und Hochgeschwindigkeitseinstellfähigkeit unter Verwendung des Materials umgesetzt, in welchem die Flüssigkristalltropfen in dem lichtdurchlässigen charakteristischen Medium dispergiert sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein einstellbares, wellenlängenselektives Filter durch Kombinieren mit den angeordneten optischen Fasern umgesetzt, welches kostengünstiger ist und eine höhere Dichte sowie kleinere Abmessung als die herkömmlichen wellenlängenselektiven Filter aufweist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können Stapeln der einstellbaren, wellenlängenselektiven Filter in vielfältige Schichten und Auflegen der ebenen Spiegel die Spektrumeigenschaften verbessern und den einstellbaren Wellenlängenbereich auf alle Wellenlängen ausdehnen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung macht es das Auflegen des ebenen Spiegels möglich, den optischen Multiplexer oder Demultiplexer einfach zu konstruieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Hochgeschwindigkeits-LAN-Wellenlängenmultiplexierungs-Übertragungssystem konstruiert werden.
Abschließend kann das einstellbare, wellenlängenselektive Fenster in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung das Extinktionsverhältnis des Fabry-Perot-Etalon-Filters in großem Umfang steigern, weil es möglich ist, die Fabry-Perot-Etalon-Filter, welche das mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierte Polymer als ihre Kavität verwenden, in Vielfachschichten zu stapeln.
Die vorstehenden und anderen. Ziele, Wirkungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der vorliegenden Beschreibung ihrer Ausführungsformen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen deutlich.
1 ist ein Diagramm, welches eine grundlegende Struktur eines Teils des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung darstellt;
2A und 2B sind Diagramme, welche eine Struktur und ein Betriebsprinzip eines Mediums in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung darstellen, deren Brechungsindex sich mit einer angelegten Spannung verändert;
3a und 3B sind Diagramme, welche eine Struktur und ein Betriebsprinzip des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters darstellen, welcher nicht in den Bereich der Ansprüche fällt;
4 zeigt zwei graphische Darstellungen, welche die Transmissionsspektren einer Ausführungsform 1 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters darstellen, der nicht in den Bereich der Ansprüche fällt;
5 ist eine graphische Darstellung, welche die Spannungsabhängigkeit der Wellenlängen des Lichts darstellt, das die Ausführungsform 1 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters durchdringt, der nicht in den Bereich der Ansprüche fällt;
6 bis 10 sind Querschnittsansichten, welche einen Herstellungsprozeß einer Ausführungsform 2 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters darstellen, der nicht in den Bereich der Ansprüche fällt;
11 ist eine graphische Darstellung, welche die Spannungsabhängigkeit des Wellenlängenverschiebungsbetrags von Licht darstellt, das eine Ausführungsform 3 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters durchdringt, das nicht in den Bereich der Ansprüche fällt;
12 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform 4 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters, das nicht in den Bereich der Ansprüche fällt;
13 bis 18 sind Diagramme, die Beispiele von transparenten Elektrodenmustern zeigen, welche auf einem Paar von transparenten Substraten in der Anordnungsstruktur der Ausführungsform 4 gebildet sind;
19 und 20 sind perspektivische Ansichten, welche jeweils eine schematische Struktur einer optischen Kollimatoranordnung der Ausführungsform 4 zeigen;
21A bis 21C sind Querschnittsansichten und graphische Darstellungen, welche Strukturen und Eigenschaften von Hauptteilen einer Ausführungsform 5 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters zeigen, der nicht in den Bereich der Ansprüche fällt;
22 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, welche eine Struktur einer Ausführungsform 6 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters zeigt, der nicht in den Bereich der Ansprüche fällt;
23 bis 26 sind Diagramme, welche einen Herstellungsprozeß einer Ausführungsform 7 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters mit einer Anordnungsstruktur darstellen, die nicht in den Bereich der Ansprüche fällt;
27 bis 29 sind Querschnittsansichten, welche Strukturen von Hauptanteilen einer Ausführungsform 8 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung darstellen;
30 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Hauptanteil einer Ausführungsform 9 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung darstellt;
31A bis 31C sind Querschnittsansichten, welche schematische Strukturen eines Hauptanteils einer Ausführungsform 10 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters zeigen, der nicht in den Bereich der Ansprüche fällt;
32A bis 32B sind perspektivische Ansichten, welche einen Herstellungsprozeß eines einstellbaren, wellenlängenselektiven Filtermoduls mit einer zusätzlichen optischen Faser zeigen, welches ein Filterherstellungsverfahren einer Ausführungsform 11 zeigt;
33A bis 33F sind perspektivische Ansichten und deren Querschnittsansichten, welche ein Herstellungsverfahren einer Ausführungsform 12 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters zeigen, welcher nicht in den Bereich der Erfindung fällt; und
34A bis 34G sind perspektivische Ansichten, welche ein Herstellungsverfahren eines einstellbaren, wellenlängenselektiven Filtermoduls mit einer zusätzlichen optischen Faser zeigen, welches ein Filterherstellungsverfahren der Ausführungsform 12 verwendet.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
In der folgende Beschreibung der Ausführungsformen zeigen gleiche Referenznummern die gleichen Funktionen durch die gesamten Zeichnungen an, und die wiederholte Beschreibung hiervon wird unterlassen.
Im allgemeinen werden polymerdispergierte Flüssigkristallschichten, in welchen ein Polymer, wie ein durch Licht polymerisierendes Harz, mit einem nematischen Flüssigkristallmaterial gemischt ist, in Anzeigevorrichtungen, optischen Blenden oder dergleichen durch Ausnutzung ihrer Eigenschaften, daß sie als Streumedium fungieren, während keine Spannung angelegt ist, wohingegen sie als transparentes Medium fungieren, während eine Spannung angelegt ist.
Die polymerdispergierten Flüssigkristallschichten in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung unterscheiden sich jedoch von jenen, welche in der Anzeigevorrichtung oder den optischen Blenden verwendet werden, dadurch, daß sie als Medium, das seinen Brechungsindex durch Anlegen von Spannung ändert, ein Medium anwenden, in welchem sehr kleine Flüssigkristalltropfen, deren Teilchendurchmesser gleich oder weniger als 150 Nanometer betragen, in einem Polymer oder Glasmaterial mit einer hohen optischen Durchlässigkeit dispergiert sind.
Die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung in den polymerdispergierten Flüssigkristallschichten verwendeten sehr kleinen Flüssigkristalltropfen sind dadurch gekennzeichnet, daß sie einfallendes Licht nicht streuen, gleichgültig, ob die Spannung angelegt ist oder nicht, und daß sie den Brechungsindex ändern aufgrund des Betriebs der Flüssigkristalle, wobei sie die Auswahl der Wellenlänge des einfallenden Lichts ermöglichen. Demzufolge werden die polymerdispegierten Flüssigkristallschichten in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung in der vorliegenden Spezifikation "mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergiertes Polymer" genannt.
Die Flüssigkristalltropfen mit einem Teilchendurchmesser von gleich oder weniger als 150 nm zeigen ein extrem schnelleres Ansprechverhalten als massive Flüssigkristalle, und ihr Transmissionsverlust ist kleiner, weil sie nicht als ein streuendes Medium fungieren, wie vorstehend bemerkt, aufgrund ihrer Teilchendurchmesser, welche viel kleiner als die Wellenlänge des Lichtes sind, welches gewöhnlich in Fabry-Perot-Interferometer-Filtersystemen verwendet wird. Solches Hochgeschwindigkeitsansprechverhalten und niedriger Übertragungsverlust der Flüssigkristalltropfen mit dem Teilchendurchmesser von gleich oder weniger als 150 nm sind Eigenschaften, die in Flüssigkristalltropfen eines Durchmesser im Mikrometer-Bereich nicht beobachtet werden können, welche studiert wurden, um sie in Anzeigevorrichtungen anzuwenden, welche Streuung verwenden.
2A und 2B sind Diagramme, die eine Struktur und ein Betriebsprinzip des mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymers darstellen, und schematisch die Orientierungen der Richtungsgeber der Flüssigkristalltropfen 201 darstellen, wenn eine Spannung an die Flüssigkristalltropfen 201 im Nanometer-Bereich in der gleichen Richtung wie das einfallende Licht in einem nematischen Flüssigkristallmaterial positiver dielektrischer Anisotropie angelegt wird. In 2A zeigt die Referenznummer 202 eine Polymerschicht und 203 eine Elektrode an. In 2B zeigt die Referenznummer 204 eine Antriebsenergieversorgung an.
In diesem Zeichnungen zeigt 2A den Fall, in dem keine Spannung angelegt ist, und 2B zeigt den Fall, in dem eine Spannung angelegt ist. Zusätzlich sind die Figuren auf der linken Seite dieser Zeichnungen aus der Richtung des einfallenden Lichts zu sehen, wohingegen die Figuren auf der rechten Seite aus der Richtung senkrecht zum einfallenden Licht zu sehen sind.
Da die Orientierungen der Flüssigkristallmoleküle in den Flüssigkeitstropfen 201 willkürlich ist und die Größe der Flüssigkristalltropfen 201 viel kleiner als die Wellenlänge des Lichts ist, gibt es in diesen Figuren, wenn keine Spannung angelegt ist, keine Anisotropie in der Ebene in der Größenordnung der Lichtwellenlänge. Daher können die Brechungsindizes des Mediums als gleich für alle Ebenen der Polarisation angenommen werden.
Wenn die Spannung angelegt ist, sind die Veränderungen in den Brechungsindizes des Mediums für alle Ebenen der Polarisation gleich, obwohl die Richtungsgeber der Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristalltropfen 201 versuchen, senkrecht zu der Ebene zu werden. Demzufolge sind die Veränderungen in den Brechungsindizes des Mediums aufgrund der Spannung polarisationsunabhängig, und die Filtereigenschaften sind ebenso polarisationsunabhängig.
1 ist ein Diagramm, welches die grundlegende Struktur des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung darstellt.
In 1 bedeutet die Referenznummer 101 eine zweite Schicht, 102 bedeutet eine erste Schicht, 103 bedeutet eine dritte Schicht, 104 bedeutet einen optischen Spiegel (dielektrischer Spiegel), 105 bedeutet eine transparente Elektrode, 106 bedeutet ein transparentes Substrat und 107 bedeutet eine AR-Beschichtung (Anti-Reflektions-Beschichtung). Als transparentes Substrat 106 wird ein synthetisches Siliciumoxidglas mit einer Oberflächenrauhigkeitspräzision von weniger als λ/10 verwendet.
Die zweite Schicht 101 ist zusammengesetzt aus einem Material, dessen Brechungsindex durch das elektrische Feld verändert wird, in welchem die Flüssigkristalltropfen von 150 nm oder weniger Durchmesser in einem lichtdurchlässigen charakteristischen Medium, wie ein Polymer oder Siliciumoxid-Glasmaterial, dispergiert sind. In diesem Fall muß die zweite Schicht 101 über den verwendeten Wellenlängenbereich transparent sein.
Daher sind in dem einstellbaren, wellenlängenselektiven Filter in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, wie in 1 gezeigt, die Eigenschaften des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters ebenso polarisationsunabhängig, da der Brechungsindex der zweiten Schicht 101 polarisationsunabhängig ist, ungeachtet, ob die Spannung angelegt ist oder nicht.
Das Matrixmedium, in welchem die Flüssigkristalltropfen dispergiert sind, kann jedes transparente Material sein und wird nicht besonders spezifiziert. Hochgradig lichtdurchlässig und optisch isotrope Polymere, wie Polymethylmethacrylatpolymer, Polystyrenpolymer, Polycarbonatpolymer, thermisch oder durch Licht polymerisierendes Acrylpolymer, Epoxypolymer, Polyurethanpolymer, Polyisocyanatreihen und Polyenpolythiolreihen oder Glas können jedoch verwendet werden.
Ein typisches Herstellungsverfahren der zweiten Schicht 101, wenn das Matrixmedium ein Polymer ist, ist, Flüssigkristalle durch Phasenseparation aus der Mischung der Flüssigkristalle und eines Polymers oder Vorläuferpolymers zu erhalten: zum Beispiel wird ein Verfahren des Separierens der Flüssigkristalltropfen aus einem Matrixpolymer durch Entfernen eines organischen Lösungsmittels, in welchem das Matrixpolymer und Flüssigkristalle gelöst sind, herangezogen; oder ein Verfahren der Phasenseparation von Flüssigkristalltropfen aus einem polymerisierten Matrixpolymer, in welchem Flüssigkristalle in einem thermisch oder durch Licht polymerisierenden Vorläuferpolymer gelöst sind, durch Anlegen von Hitze oder Lichtstrahlung, wird herangezogen. Das durch Licht polymerisierende Polymer wird für die Herstellung bevorzugt.
Um die Flüssigkristalltropfen der in der vorliegenden Erfindung definierten Größe durch eines der vorangehenden Verfahren zu erhalten, muß Phasenseparation schnell durch rasches Entfernen des Lösungsmittels oder rasche Polymerisation des Vorläuferpolymers durchgeführt werden. Wenn andererseits das Matrixmedium ein Glasmaterial ist, werden die Flüssigkristalltropfen hergestellt durch Eintauchen eines porösen Glasmaterials mit Porendurchmessern, welche mit den Flüssigkristalltropfen korrespondieren, deren Größen in der vorliegenden Erfindung definiert sind, in die Flüssigkristalle.
Obwohl nematische Flüssigkristalle, cholesterische Flüssigkristalle oder ferroelektrische Flüssigkristalle als Flüssigkristallmaterial verwendet werden können, ist ein nematisches Flüssigkristallmaterial bevorzugt, weil sein Brechungsindex in großem Ausmaß durch die Veränderungen der Orientierungen verändert wird. Zusätzlich ist bevorzugt, daß die Durchmesser der partikulären Flüssigkristalle gleich oder weniger als 150 nm betragen, wie zuvor erwähnt. Dies ist so, weil die Streuung aufgrund des Unterschieds im Brechungsindex zwischen den Flüssigkristalltropfen und dem Medium groß wird, wenn die Durchmesser größer als 150 nm sind, und daher kann nur unzureichende optische Durchlässigkeit erhalten werden. Im Gegensatz wird der Streuungsverlust extrem klein, wenn die Durchmesser gleich oder weniger als 100 nm sind. Obwohl Flüssigkristalltropfen kleineren Durchmessers dazu neigen, die Rate des Ansprechverhaltens zu steigern, benötigen sie größere Antriebsspannung. Es ist daher bevorzugt, daß die Durchmesser der Flüssigkristalltropfen größer als wenige Nanometer sind, bei denen praktisch angelegte Spannung verwendet werden kann.
Die Flüssigkristalltropfen zeigen das Ansprechverhalten von weniger als wenige zehn Mikrosekunden, was viel schneller ist als massive Flüssigkristalle. Da außerdem die Flüssigkristalltropfen dieser Größe viel kleiner sind als die Wellenlänge des Lichts, das gewöhnlicher Weise in den optischen Kommunikationssystemen verwendet wird, arbeiten sie nicht als Streumedium und weisen daher einen kleinen Transmissionsverlust von 1 bis 2 dB/cm auf.
Obwohl die Stapelanordnung der transparenten Elektrode 105 und der optischen Spiegelschicht 104 in der ersten Schicht 102 oder dritten Schicht 103 geändert werden kann, ist es bevorzugt, daß sich die optische Spiegelschicht 104 näher an der zweiten Schicht 101 befindet, das heißt, auf der Innenseite, wie in 1 gezeigt. Das ist der Fall, weil ein einstellbares, wellenlängenselektives Filter mit höherem Leistungsverhalten durch Verringern des Transmissionsverlusts der Kavität zwischen zwei optischen Spiegeln 104 erhalten werden kann.
Die transparenten Elektroden 105, welche die erste Schicht 102 und dritte Schicht 103 aufbauen, können vom gleichen oder von einem unterschiedlichen Typ sein und werden nicht spezifiziert. Sie können aus einem dünnen Film von Indiumoxid, welches mit Zinnoxid dotiert ist, oder einem dünnen Film von Zinnoxid hergestellt sein, welche durch ein Verdampfungs- oder Sputterverfahren gebildet werden.
Die optischen Spiegel 104, welche einen Teil der ersten Schicht 102 und dritten Schicht 103 aufbauen, können vom gleichen oder einem unterschiedlichen Typ sein, so lange sie über einen vorbestimmten Wellenlängenbereich eine gewünschte Reflektivität bereitstellen, welche bevorzugt größer als 95 % ist. Beispiele für die in der infraroten Region verwendeten optischen Spiegel 104 sind eine Vielschicht von Te-KBr, Al-Ge-SiO, Cu-Ge-SiO, Au-Ge-SiO oder TiOz-SiO₂. Diese können ebenso durch das Verdampfungs- oder Sputter-Verfahren gebildet werden.
Die grundlegende Struktur des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, wie in 1 gezeigt, kann zum Beispiel durch das folgende Verfahren hergestellt werden.
Zunächst wird das Substrat 106 hergestellt, welches über ein verwendetes Wellenlängenband transparent ist, wie ein Glassubstrat oder ein Kunststoffsubstrat, hergestellt aus Polymethylmethacrylat, Polycarbonat oder dergleichen. Dann wird die erste Schicht 102 (oder die dritte Schicht 103) durch Abscheiden der transparenten Elektrode 105 und der optischen Spiegelschicht 104 auf dem transparenten Substrat 106 gebildet.
Als zweites wird ein Film einer gemischten Lösung eines Flüssigkristallmaterials und eines durch Licht oder thermisch polymerisierenden Vorläuferpolymers durch Schleuderbeschichten auf der ersten Schicht 102 oder der dritten Schicht 103, welche auf dem Substrat 106 gebildet ist, gebildet. In diesem Zustand wird das Vorläuferpolymer der Polymerisation durch Hitze oder Bestrahlung ausgesetzt und dann einer Phasenseparation, um die sehr kleinen Flüssigkristalltropfen in dem Polymer zu erzeugen.
Als drittes werden die Substrate 106, auf denen die dritte Schicht 103 (oder die erste Schicht 102), das heißt, die optische Spiegelschicht 104 und die transparente Elektrode 105, abgeschieden sind, auf dem Flüssigkristall dispergierten Polymer, welches auf der ersten Schicht 102 (oder der dritten Schicht 103) gebildet ist, gestapelt, wobei das einstellbare, wellenlängenselektive Filter gebildet wird. Es ist bevorzugt, daß die äußere Oberfläche des transparenten Substrats 106 mit den AR-Beschichtungen 107 beschichtet ist, um Reflektion darauf zu verringern.
Als alternative Verfahren zu dem vorstehend genannten zweiten Schritt kann ein Film einer gemischten Lösung eines Flüssigkristallmaterials und eines durch Licht oder thermisch polymerisierenden Vorläuferpolymers zwischen den Raum gefüllt werden, der durch Einlegen eines Platzhalters einer vorbestimmten Dicke zwischen die beiden Substrate 106, auf welchen die transparente Elektrode 105 und die optische Spiegelschicht 104 jeweils abgeschieden sind, gebildet wird, und die sehr kleinen Flüssigkristalltropfen können in dem Polymer gebildet werden durch Aufsetzen des Vorläuferpolymers einer Polymerisation durch Hitze oder Bestrahlung und dann Phasenseparation.
Fernerhin können die Flüssigkristalltropfen durch Einlegen eines porösen Glassubstrats, das Poren von 150 nm oder weniger Durchmesser aufweist und in ein Flüssigkristallmaterial getaucht wird, um die Poren mit dem Flüssigkristallmaterial zu füllen, zwischen die zwei Substrate 106, auf welchen die optische Spiegelschicht 104 und die transparente Elektrode 105 jeweils abgeschieden sind, und durch ihr Befestigen im engen Kontakt miteinander.
Im übrigen werden die Oberflächenrauhigkeit, Dicke und Abmessung des Films, welche das einstellbare, wellenlängenselektive Filter, wie in 1 gezeigt, aufbauen, nicht spezifiziert, solange sie in praktischen Bereichen liegen. Die Dicke der zweiten Schicht 101 (Kavitätslänge) ist jedoch ein wichtiger Faktor, der Zwischenräume zwischen optischen Resonanzwellenlängen (von nun an FSR (freier spektraler Bereich) genannt) bestimmt, und einen Einfluß auf die Halbwertsbreite des Spektrums von Licht hat, das separiert werden kann. Folglich muß diese Dicke unter Berücksichtigung des einstellbaren Bereiches des Filters bestimmt werden, welcher normalerweise in einem Bereich von wenigen Mikrometern bis einhundert Mikrometern liegt.
3A und 3B sind Diagramme, welche Struktur und Betriebsprinzip des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung darstellen. Die grundlegende Struktur des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters in Übereinstimmung der vorliegenden Erfindung, wie in 3A und 3B gezeigt, wendet ein Polymer als Matrixmedium an, und bildet ein Fabry-Perot-Etalon einstellbares, wellenlängenselektives Filter, in welchem das mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierte Polymer zwischen die Spiegel der Kavität eingelegt ist.
In 3A bezeichnet die Referenznummer 301 nematische Flüssigkristalltropfen mit Teilchendurchmessern von gleich oder weniger als 150 nm; 302 bezeichnet eine Polymerschicht zum Abgrenzen des Flüssigkristallmaterials; 303 bezeichnet eine optische Spiegelschicht (dielektrischer Spiegel); 304 bezeichnet eine transparente Elektrode; 305 bezeichnet ein transparentes Substrat und 306 bezeichnet eine Wechselspannungsversorgung. Die Referenznummer 307 bezeichnet eine übertragene Komponente des Spektrums, wenn keine Spannung angelegt ist, wogegen 308 eine übertragende Komponente des Spektrums bezeichnet, wenn eine Spannung angelegt ist.
Wie in 3A dargestellt, während keine Spannung angelegt ist, nehmen die Flüssigkristallmoleküle in den nematischen Flüssigkristalltropfen 301 wahllose Orientierungen an, so daß das einfallende Licht auf die mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierte Polymerschicht den Brechungsindex gleich dem mittleren Brechungsindex (e_e, n_o) des nematischen Flüssigkristallmaterials erfährt.
Im Gegensatz, wie in 3B dargestellt, nehmen die Flüssigkristallmoleküle die gleiche Richtung wie das Feld an, welches durch die angelegte Spannung induziert wird, so daß sich ihr Brechungsindex n_o annähert.
Unter der Annahme, daß der Wert n_e und n_o 1,717 und 1,513 ist, ist der mittlere Brechungsindex etwa 1,581. Folglich verschiebt sich die Wellenlänge des übertragenen Lichts, welche gleich der Resonanzwellenlänge der Filterübertragungswellenlänge ist, von der Wellenlänge 307, wie in 3A dargestellt, zu einer kürzeren Wellenlänge 308, wie in 3B gezeigt.
Veränderungen im Brechungsindex des mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymers werden durch den folgenden Ausdruck (1) gegeben (siehe S. Matsumoto et al., "Organic Thin Films for Photonic Applications", Technical Digest, P. 90, 1997). Δn = kE2 (1)wobei E in Form von V/μm ausgedrückt ist und k eine Proportionalitätskonstante ist, welche von der Größe und Dichte der Flüssigkristalltropfen abhängt, und normalerweise einen Wert von 1×10^–5 bis 2×10^–4 annimmt, wenn der Wert n_e und n_o jeweils 1,717 und 1,513 ist. Die Beziehungen zwischen den Änderungen des Brechungsindex und den Beträgen der Wellenlängenverschiebung Δλ können durch die folgende Formel ausgedrückt werden. Δλ = 1550×Δm/n (nm) (2)
Wenn zum Beispiel k = 4×10^–5 und 600 V an das 20 Mikrometer dicke, mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierte Polymer angelegt sind, ist ein elektrisches Feld von 30 V/μm angelegt, welches die Änderung im Brechungsindex Δn von 0,036 hervorruft, und die Wellenlängenänderung von 37 nm kann erwartet werden. Das elektrische Feld jedoch gleicht die dielektrische Durchschlagsspannung aus und in der Praxis kann ein maximaler einstellbarer Bereich von etwa 15 nm erwartet werden, wenn 400 V angelegt werden. Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
In der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen bezeichnen die gleichen Referenznummern Teile mit den gleichen Funktionen durch alle Zeichnungen, und ihre doppelte Beschreibung wird unterlassen.
AUSFÜHRUNGSFORM 1
Eine Ausführungsform 1 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters, welcher nicht in den Bereich der Ansprüche fällt, ist ein Fabry-Perot-Etalon-Typ einstellbares, wellenlängenselektives Filter mit der gleichen Struktur, wie die in 3A, welche durch das folgende Verfahren hergestellt ist.
Zunächst wird ein Substrat aus einem Siliciumoxidglas oder dergleichen (305 aus 3A) hergestellt, auf welchem eine transparente Elektrode (304 aus 3A), zusammengesetzt aus ITO (Indiu-Zinn-Oxid) und einer optischen Spiegelschicht (303 aus 3A) durch das Verdampfungsverfahren abgeschieden werden. Hier besteht die optische Spiegelschicht aus einer dielektrischen Vielschicht mit einer optischen Reflektivität von 97 % bei der Wellenlänge von 1,5 μm, und die Oberflächenendbearbeitungspräzision des Substrats ist wünschenswerterweise weniger als λ/10.
Auf dem Substrat wird ein Film aus einer Mischung eines flüssigen UV(Ultraviolett)-polymerisierenden Vorläuferpolymers (NOA81 von Norland Products zum Beispiel) und ein nematisches Flüssigkristallmaterial (BL24 von MERCK Industrial Chemicals zum Beispiel) unter Verwendung des Schleuderbeschichtungsverfahrens gebildet. Hier ist die Mischungsrate des Vorläuferpolymers zu dem nematischen Flüssigkristallmaterial 100 g zu 50 g, und die Filmdicke ist 230 Mikrometer.
Dann wird der Film durch das Licht einer Metallhalogenidlampe bestrahlt, um das Harz zu polymerisieren und die Flüssigkristalltropfen in dem Harz zu bilden.
Die gleichen, auf diese Weise gebildeten zwei Substrate werden gestapelt, um das Fabry-Perot-Etalon-Typ einstellbare, wellenlängenselektive Filter zu bilden.
4 stellt ein Spektrum von übertragenem Licht dar, wenn Breitband-Laserlicht von 1,5 μm das Substrat im rechten Winkel zu dem Substrat in dem einstellbaren, wellenlängenselektiven Filter der vorliegenden Ausführungsform 1 traf. Es wurde betätigt, daß das Spektrum des übertragenen Lichts unabhängig von der Polarisationsdrehung des einfallenden Lichts war. Die FSR des übertragenen Lichts war 37,4 nm, die Halbwertsbreite war 0,5 nm und der Übertragungsverlust war 2,37 dB.
Als nächstes wurden Veränderungen der Wellenlänge des übertragenen Lichts während des Anlegens einer Spannung an die vorliegende Ausführungsform 1 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters beobachtet.
5 ist eine graphische Darstellung, welche die Abhängigkeit der Wellenlänge des übertragenen Lichts von der Spannung darstellt. Wie aus 5 klar ersehen werden kann, ändert sich die Wellenlänge des übertragenen Licht um 12,7 nm bei Anlegen von 450 V in der vorliegenden Ausführungsform 1 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters. Zusätzlich wurde der Betrag der Änderungen der Wellenlänge des übertragenen Lichts trotz der Polarisationsdrehung des einfallenden Lichts aufrecht erhalten. Diese Ergebnisse zeigen, daß das Fabry-Perot-Etalon, welches als Kavität das Material anwendet, in welchem die Flüssigkristalltropfen dispergiert sind, als polarisationsunabhängiges, einstellbares, wellenlängenselektives Filter fungiert.
Wellenformen des Ansprechverhaltens des Filters wurde durch Anlegen quadratischer Pulse beobachtet, von denen jeder eine Amplitude von 400 V und eine Breite von 2 Millisekunden aufwies. Die Wellenform des Ansprechverhaltens wiesen eine Anstiegszeit und eine Abfallszeit von wenigen zehn bis wenigen hundert Mikrosekunden auf, was ein schnelles Ansprechverhalten zeigt.
AUSFÜHRUNGSFORM 2
Die vorliegende Ausführungsform 2 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters, welches nicht in den Bereich der Ansprüche fällt, ist ebenfalls das Fabry-Perot-Etalon-Typ einstellbare, wellenlängenselektive Filter mit der gleichen Struktur wie das aus 3A, und wird durch das folgende Verfahren hergestellt.
6 bis 10 sind Diagramme, welche das Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform 2 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters darstellen.
Zunächst, wie in 6 gezeigt, wird ein Substrat 601 aus einem Siliciumoxidglas oder dergleichen hergestellt, auf welchem eine transparente Elektrode 602, zusammengesetzt aus ITO (Indium-Zinn-Oxid) und eine optische Spiegelschicht 603 durch das Verdampfungsverfahren abgeschieden werden. Hier ist die optische Spiegelschicht 603 ein dielektrischer Mehrschicht-Spiegelfilm mit einer optischen Reflektivität von 97 % bei der Wellenlänge von 1,5 μm, und die Obeflächenendbearbeitungspräzision des Substrats 601 ist bevorzugt weniger als λ/10.
Auf dem Substrat wird unter Verwendung des Schleuderbeschichtungsverfahrens ein ca. 20 μm dicker Film einer Mischung eines UV(ultraviolett)-polymerisierenden Harzes und eines nematischen Flüssigkristallmaterials gebildet. Hier ist die Mischungsrate des UV-polymerisierenden Harzes zu dem nematischen Flüssigkristallmaterial 100 g zu 50 g. Dann wird der Film unter Verwendung einer Metallhalogenidlampe durch einheitliche UV-Strahlen 606 bestrahlt, um das Harz zu polymerisieren und die Flüssigkristalltropfen 604 der Harz(Polymer)schicht 605 zu bilden, wobei die mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierte Polymerschicht gebildet wird.
Als nächstes, wie in 7 gezeigt, werden Teile 607 des mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymers, welche sich auf jeder Seite der Substratoberfläche befinden, entfernt. Nachfolgend, wie in 8 gezeigt, wird ein Haftmittel 608 auf einen Teil des Substrats aufgebracht, von welchem das mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierte Polymer entfernt ist, und das zweite Substrat wird so verbunden, daß die optischen Spiegelschichten 603 parallel angeordnet werden, und daß die Indifferenzränder, welche zwischen den gegenüberliegenden optischen Spiegeln 603 auftreten, bei ihrer Beobachtung minimal werden. Das zweite Substrat umfaßt das Substrat 601 aus Siliciumoxidglas oder dergleichen und die transparente Elektrode 602, zusammengesetzt aus ITO, und die optische Spiegelschicht 603, welche durch das Verdampfungsverfahren auf dem Substrat 601 abgeschieden sind.
In diesem Fall bleibt eine Leerstelle zwischen dem oberen Substrat und der mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymerschicht und in Räumen, aus denen die Teile 607 entfernt wurden, übrig. Um die Leerstellen zu füllen, wie in 9 gezeigt, wird ein Haftmittel (oder Abgleichöl) 609, dessen Brechungsindex mit dem des mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymers übereinstimmt, in die Lücke zwischen der mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymerschicht und der optische Spiegelschicht 603 unter Ausnutzung der Kapillarwirkung hineingegossen. Abschließend, wie in 10 gezeigt, wird der Rand durch Aufbringen einer Dichtungsverbindung 610 abgedichtet.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform 2 kann die transparente Schicht (Haftmittel oder Abgleichöl) 609, welche zwischen der mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymerschicht und einer Grenzfläche der optischen Spiegelschicht 603 gebildet ist, und den Brechungsindex gleich zu dem des mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymers aufweist, ungewünschte optische Reflektion verhindern und daher die Eigenschaften des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters verbessern.
AUSFÜHRUNGSFORM 3 (fällt nicht in den Bereich der Ansprüche)
Die vorangegangene Ausführungsform 1 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters, das heißt, ein Fabry-Perot-Etalon-Typ einstellbares, wellenlängenselektives Filter, das als Kavitätsmaterial das Polymer anwendet, in welchem Nanometer große Flüssigkristalltropfen dispergiert sind, neigt dazu, eine ansteigende Spannung für den Betrieb der Flüssigkristalltropfen zu benötigen, wenn deren Größe kleiner wird.
Angesichts dessen versucht die vorliegende Ausführungsform 3 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters die Spannung zum Betrieb der Flüssigkristalltropfen zu verringern und den einstellbaren, Bereich des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters pro Spannung durch Zugabe einer Substanz (Weichmacher), die bei der Weichmachung wirksam ist, zu dem Polymer, in welchem die Flüssigkristalltropfen dispergiert sind, zu steigern.
Unter den Weichmachern sind Dibutylphthalat, Di-n-octylphthalat, Di-2-ethylhexylphthalat, Dinonylphthalat, Dilaurylphthalat, Butylbenzylphthalat, Di-2-ethylhexyladipat, Di-2-ethylhexylsebacat, Tricresylphosphat, Tri-2-ethylhexylphosphat, Esterverbindungen von Polyethylenglycol und Verbindungen von aliphatischen Epoxysäuren.
Die vorliegende Ausführungsform 3 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters wird wie folgt hergestellt.
Zunächst wird ein Substrat aus einen Siliciumoxidglas oder dergleichen (305 aus 3A) hergestellt, auf welchem eine transparente Elektrode (304 aus 3A), zusammengesetzt aus ITO (Indium-Zinn-Oxid) und eine optische Spiegelschicht (303 aus 3A) durch das Verdampfungsverfahren abgeschieden werden. Hier besteht die optische Spiegelschicht aus einer dielektrischen Vielschicht mit einer optischen Reflektivität von 97 % bei der Wellenlänge von 1,5 Mikrometern, und die Oberflächenendbearbeitungspräzision des Substrats ist bevorzugt weniger als λ/10.
Auf dem Substrat wird unter Verwendung des Schleuderbeschichtungsverfahrens ein Film aus einer Mischung eines flüssigen UV(ultraviolett)-polymerisierenden Polyenpolythiol-Vorläuferpolymers (NOA81 von Norland Products zum Beispiel), eines nematischen Flüssigkristallmaterials (BL24 von MERCK Industrial Chemicals zum Beispiel) und eines Weichmachers gebildet. Dann wird der Film durch das Licht einer Metallhalogenidlampe bestrahlt, um das Harz zu polymerisieren und die Flüssigkristalltropfen in dem Harz zu bilden.
Ein Paar von auf diese Weise gebildeten Substraten wird gestapelt, um das Fabry-Perot-Etalon-Typ einstellbare, wellenlängenselektive Filter zu bilden, welches die gleiche Struktur, wie die in 3A gezeigte, aufweist.
11 stellt die Beziehungen zwischen der Spannung, welche an die vorliegende Ausführungsform 3 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters angelegt ist, welches in der Praxis hergestellt wurde, und den Beträgen der Wellenlängenverschiebung des übertragenen Lichts durch den Filter dar. In anderen Worten ist 11 eine graphische Darstellung, welche die Spannungsabhängigkeit des Betrags der Wellenlängenverschiebung des übertragenen Lichts durch die vorliegende Ausführungsform 3 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters abbildet.
In 11 bedeuten volle Punkte die gemessenen Ergebnisse der vorliegenden Ausführungsform 3 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters, zu welchem Di-2-ethylhexyladipat als Weichmacher zugegeben wurde; leere Quadrate bedeuten jene der vorliegenden Ausführungsform 3 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters, zu welchem Tricresylphosphat als Weichmacher zugegeben wurde; und volle Dreiecke bedeuten jene des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters, zu welchem kein Weichmacher zugegeben wurde, das heißt, die vorangegangene Ausführungsform 1 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters.
Hier weist die vorliegende Ausführungsform 3 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters, zu dem Di-2-ethylhexyladipat als Weichmacher zugegeben wurde, die Mischungsverhältnisse von Polyenpolythiol-Vorläuferpolymer, nematischem Flüssigkristallmaterial und Di-2-ethylhexyladipat von 100 g : 60 g : 7 g auf, und die Filmdicke ist etwa 20 Mikrometer.
Gleichermaßen weist die vorliegende Ausführungsform 3 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters, zu dem Tricresylphosphat als Weichmacher zugegeben wurde, die Mischungsverhältnisse von Polyenpolytiol-Vorläuferpolymer, nematischem Flüssigkristallmaterial und Tricresylphosphat von 100 g : 60 g : 7 g auf, und die Filmdicke ist etwa 20 Mikrometer.
Fernerhin weist die vorangegangene Ausführungsform 1 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters ohne zusätzlichen Weichmacher das Mischungsverhältnis von Polyenpolythiol-Vorläuferpolymer und nematischem Flüssigkristallmaterial von 100 g : 60 g auf, und die Filmdicke ist etwa 20 Mikrometer.
Wie aus 11 klar ersehen werden kann, kann die vorliegende Ausführungsform 3 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters, zu welchem Weichmacher, wie Di-2-ethylhexyladipat oder Tricresylphosphat, zugegeben wurden, größere Beträge der Wellenlängenverschiebung durch Anlegen niedrigerer Spannungen erreichen als die vorangegangene Ausführungsform 1 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters ohne Zugabe eines Weichmachers.
AUSFÜHRUNGSFORM 4 (fällt nicht in den Bereich der Ansprüche)
12 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform 4 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters. Die vorliegende Ausführungsform 4 eines einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters ist ein angeordnetes, einstellbares, wellenlängenselektives Filter, welches von der Tatsache Gebrauch macht, daß das einstellbare, wellenlängenselektive Filter eine ebene Vorrichtung ist.
In 12 bezeichnet die Referenznummer 701 ein angeordnetes einstellbares, wellenlängenselektives Filter; 702 und 703 bezeichnen jeweils eine optische Kollimatoranordnung, die eine optische Strahlanordnung eingibt und ausgibt; 704 bezeichnet eine Eingabephaseanordnung und 705 bezeichnet eine Ausgabephaseanordnung.
Das angeordnete, einstellbare, wellenlängenselektive Filter 701 der vorliegenden Ausführungsform 4 schließt ein Material (die in der vorangegangenen Ausführungsform 3 beschriebene, mit Flüssigkristalltropfen dispergierte Polymerschicht) ein, welches zwischen ein Paar transparenter Substrate eingelegt ist, wobei der Brechungsindex des Materials durch das elektrische Feld geändert wird, und jedes der transparenten Substrate eine transparente Elektrode und eine optische Spiegelschicht darauf gebildet aufweist.
13 bis 18 sind Diagramme, welche transparente Elektrodenmuster zeigen, die auf dem Paar von transparenten Substraten in dem angeordneten, einstellbaren, wellenlängenselektiven Filter 701 in der vorliegenden Ausführungsform 4 gebildet sind.
In 13 bis 18 bezeichnet die Referenznummer 801 das Paar transparenter Substrate; 802 bezeichnet streifenförmige transparente Elektroden; 803 bezeichnet quadratische transparente Elektroden, die in einer Matrix angeordnet sind; 804 bezeichnet eine transparente Elektrode, die auf der gesamten Oberfläche des Substrats gebildet ist; 806 bezeichnet Bleielektroden der quadratischen transparenten Elektroden 803, welche zu den Ecken des Substrats führen; 807 bezeichnet Dünnfilm-Widerstände und 808 bezeichnet Dünnfilm-Transistoren, jeweils zum Kontrollieren der Spannung, die an jede der quadratischen transparenten Elektroden 803 angelegt ist.
In den transparenten Elektrodenmustern, wie in 13 gezeigt, sind die streifenförmigen transparenten Elektroden 802 im rechten Winkel zueinander angeordnet, so daß eine Spannung unabhängig durch Ansteuern der streifenförmigen transparenten Elektroden 802 an jeden Schnittpunkt der streifenförmigen transparenten Elektroden 802 angelegt werden kann.
In den transparenten Elektrodenmustern, wie in 14 gezeigt, werden die quadratischen transparenten Elektroden 803 jeweils durch eine Bleielektrode 806 zu einer der Ecken des Substrates geleitet, so daß eine Spannung unabhängig an jede der quadratischen transparenten Elektroden 803 angelegt werden kann.
In den transparenten Elektrodenmustern, wie in 15 gezeigt, sind die quadratischen transparenten Elektroden 803 durch den Dünnfilmwiderstand 807 in Reihe verbunden, so daß die an jede der quadratischen transparenten Elektroden 803 angelegte Spannung durch die Werte des individuellen Dünnfilmwiderstands 807 bestimmt wird, sobald die Spannungen bestimmt sind, welche an die quadratische transparente Eingangselektrode 803 und die quadratische transparente Endelektrode 803 angelegt sind.
In den transparenten Elektrodenmustern, wie in 16 gezeigt, werden die Dünnfilmtransistoren 808 in Einszu-eins-Übereinstimmung mit den quadratischen transparenten Elektroden 803 gebildet, so daß eine Spannung an jeder der quadratischen transparenten Elektroden 803 unabhängig angelegt werden kann durch Einschalten der Dünnfilmtransistoren 808 in einer Reihe (oder Säule), und zur gleichen Zeit durch Anlegen einer Spannung an die Quellen der Dünnfilmtransistoren 808 in einer Säule.
In den transparenten Elektrodenmustern, wie in 17 gezeigt, werden die streifenförmigen transparenten Elektroden 802 auf einem der transparenten Substrate 801 gebildet, so daß eine Spannung unabhängig an jede der transparenten Elektroden 802 angelegt werden kann.
In den transparenten Elektrodenmustern, wie in 18 gezeigt, werden die streifenförmigen transparenten Elektroden 802 auf einem der transparenten Substrate 801 gebildet und durch den Dünnfilmwiderstand 807 in Reihe verbunden, so daß die an jede der streifenförmigen Elektroden 802 angelegte Spannung durch die Werte des individuellen Dünnfilmwiderstands 807 bestimmt wird, sobald die Spannungen bestimmt sind, welche an die streifenförmige transparente Eingangselektrode 802 und die streifenförmige transparente Endelektrode 802 angelegt sind.
19 und 20 sind jeweils eine perspektivische Ansicht, welche die optische Kollimatoranordnung 702 oder 703 der vorliegenden Ausführungsform 4 schematisch zeigt. 19 stellt eine eindimensionale optische Kollimatoranordnung dar, in welcher die Referenznummer 901 eine Faseranordnung bezeichnet; 902 bezeichnet ein V-Fugen-Substrat mit einer V-Fugen-Anordnung, welche in regelmäßigen Intervallen ausgespart sind; 903 bezeichnet eine Mikrolinsenanordnung und 904 bezeichnet Ausgabelichtstrahlanordnung. Die optische Kollimatoranordnung ist durch Einlegen der optischen Fasern in die V-Fugen in dem V-Fugen-Substrat 902 durch Anbringen der ebenen Mikrolinsenanordnung 903 an die Endflächen der optischen Fasern aufgebaut.
20 stellt eine zweidimensionale optische Kollimatoranordnung dar, in welcher die Referenznummer 901 eine Faseranordnung bezeichnet; 903 eine Mikrolinsenanordnung bezeichnet; 904 eine Ausgangslichtstrahlanordnung bezeichnet; 905 einen Rahmen zur Aufnahme von Mikrohülsen bezeichnet; 906 die Mikrohülsen bezeichnet; und 907 die optischen Fasern bezeichnet. Die optische Kollimatoranordnung ist durch Einsetzen der optischen Fasern 906 in die zweidimensional angeordneten Mikrohülsen 906 und durch Anbringen der ebenen Mirkolinsenanordnungen 903 an den Mikrohülsen 906 aufgebaut.
Auf diesem Weg bildet die vorliegende Ausführungsform 4 eine Anordnung, welche aus einem Stück des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters besteht. Dies macht es möglich, die Kosten pro Kanal außerordentlich zu verringern. Obwohl das herkömmliche flüssigkristalleinstellbare, wellenlängenselektive Filter polarisationsabängig, langsam im Ansprechverhalten und ungeeignet zur Realisierung ist, ist das flüssigkristalleinstellbare, wellenlängenselektive Filter, welches das mit feinen Kristalltropfen dispergierte Polymer verwendet, zusätzlich dadurch überlegen, daß es polarisationsunabhängige Eigenschaften und schnelles Ansprechverhalten aufweist.
AUSFÜHRUNGSFORM 5 (fällt nicht in den Bereich der Ansprüche)
21A ist eine Querschnittsansicht, welche einen Hauptteil einer Ausführungsform 5 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters zeigt. In 21A bezeichnet eine Referenznummer 1001 eine nematischen Flüssigkristalltropfen, dessen Durchmesser gleich oder wenige als 150 nm ist; 1002 bezeichnet eine Polymerschicht; 1003 bezeichnet einen optischen Spiegelfilm (dielektrischer Spiegel); 1004 bezeichnet eine transparente Elektrode; 1005 bezeichnet ein transparentes Glassubstrat und 1006 bezeichnet eine AR(Antireflektions)beschichtung.
Die vorangegangenen Ausführungsformen 1–4 weisen Probleme darin auf, daß der einstellbare, Bereich etwa 10 nm eng ist, und daß die Antriebsspannung 400 V hoch ist. Die vorliegende Ausführungsform 5 verbessert diese Probleme.
Wie in 21A gezeigt, umfaßt die vorliegende Ausführungsform 5 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters ein erstes einstellbares, wellenlängenselektives Filter 1020 und ein zweites einstellbares, wellenlängenselektives Filter 1021, welche aufeinander gestapelt sind. Die Kavitätslücken der beiden einstellbaren, wellenlängenselektiven Filter unterscheiden sich um einen kleinen Betrag.
21B stellt von oben nach unten eine Spektrumkomponente 1007 des durch das erste einstellbare, wellenlängenselektive Filter 1020 durchlaufenden Lichts; eine Spektrumkomponente 1008 des durch das zweite wellenlängenselektive Filter 1021 durchlaufenden Lichts; und eine Spektrumkomponente 1009 des durch die zwei wellenlängenselektiven Filter 1020 und 1021 durchlaufenden Lichts dar.
Wie aus 21B leicht ersehen werden kann, ist die Spektrumkurve 1009 des durch die zwei wellenlängenselektiven Filter durchlaufenden Lichts enger als die anderen beiden Spektrumkurven. Dies bedeutet, daß die vorliegende Ausführungsform 5 Kreuzkopplung verringern kann. Zusätzlich ist der Anfang der Spektrumkomponente 1009 flach. Diese Effekte steigen mit der Anzahl der gestapelten einstellbaren, wellenlängenselektiven Filter an, und daher wird die Spektrumkurve schärfer und die Kreuzkopplung weiter verringert. Fernerhin wird der Anfang der Spektrumkomponente flacher als der eines einzelnen Filters mit der selben Halbwertsbreite, welches einen Vorteil bildet, die Toleranz zur Auswahl einer Wellenmenge zu steigern.
21C stellt von oben nach unten Spektrumkomponenten des durch das erste einstellbare, wellenlängenselektive Filter 1020 durchlaufende Licht und deren Wellenlängenverschiebungsverhalten dar, Spektrumkomponenten des durch das zweite einstellbare, wellenlängenselektive Filter 1021 durchlaufenden Lichts und deren Wellenlängenverschiebungsverhalten und Spektrumkomponenten des durch das einstellbare, wellenlängenselektive Filter, welches aus den beiden wellenlängenselektiven Filtern 1020 und 1021 besteht, durchlaufenden Lichts und deren Wellenlängenverschiebungsverhalten dar, wobei die Kavitätslücke der zwei einstellbaren, wellenlängenselektiven Filter 1020 und 2021 leicht voneinander unterscheidet.
Daher bezeichnet die Referenznummer 1011 Übertragungsspektrumkomponenten des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters 1020, welche in regelmäßigen Intervallen auftreten; 1012 bezeichnet Transmissionsspektrumkomponenten des zweiten einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters 1021, welche in regelmäßigen Intervallen auftreten; und 1013 bezeichnet Transmissionsspektrumkomponenten des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters, welches aus den zwei gestapelten einstellbaren, wellenlängenselektiven Filtern besteht.
In dem Fabry-Perot-Etalon-Typ einstellbaren, wellenlängenselektiven Filter treten Scheitelpunkte der Transmissionswellenlängen bei festen Intervallen auf, wie in der oberen und mittleren graphischen Darstellung von 21C dargestellt wird. In diesem Fall ergibt eine größere Kavitätslücke einen kleineren Scheitelpunktabstand (FSR). Demzufolge weisen die zwei einstellbaren, wellenlängenselektiven Filter 1020 und 1021 mit unterschiedlichen Kavitätslücken unterschiedliche Scheitelpunktabstände auf (FSR). Wenn die zwei einstellbaren, wellenlängenselektiven Filter gestapelt werden und einer der Scheitelpunkte des ersten einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters 1020 mit dem des zweiten einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters 1021 abgestimmt wird, tritt nur ein Transmissionsscheitelpunkt auf, weil andere Transmissionsscheitelpunkte außerhalb des Abstimmens liegen.
Wenn die Scheitelpunkte der zwei übertragenen Wellenlängen in Abstimmung miteinander in einem ersten Wellenlängenband verändert werden, kann der Scheitelpunkt der übertragenden Wellenlänge über den gesamten Bereich des ersten Wellenlängenbandes verändert werden. Gleichermaßen kann er über den vollen Bereich eines zweiten, dritten oder vierten Wellenlängenbandes in einer ähnlichen Art und Weise verändert werden.
Folglich macht es das Stapeln von zwei einstellbaren, wellenlängenselektiven Filtern, deren Kavitätslücken sich leicht voneinander unterscheiden, möglich, die Wellenlänge über einen offensichtlichen Bereich von mehreren zehn Nanometer zu verändern, obwohl das einzelne einstellbare, wellenlängenselektive Filter sie nur etwa um höchstens 10 nm verändern kann.
Obwohl zwei einstellbare, wellenlängenselektive Filter 1020 und 1021 mit unterschiedlichen Kavitätslücken in der vorliegenden Ausführungsform 5 gestapelt sind, können drei oder mehr einstellbare, wellenlängenselektive Filter gestapelt werden, was einen ähnlichen Vorteil bietet.
Daher kann die vorliegende Ausführungsform 5 nicht nur die Breite der Spektrumkomponente verengen und die Kreuzkopplung verringern, sondern auch den Anfang der Spektrumkomponente abflachen. Daneben kann das Kontrollieren der Kombination der übertragenen Wellenlängen der einzelnen Filter den einstellbaren Bereich der Wellenlänge überaus steigern.
AUSFÜHRUNGSFORM 6 (fällt nicht in den Bereich der Ansprüche)
22 ist eine perspektivische Explosionsansicht, welche eine Struktur einer Ausführungsform 6 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters zeigt. Die vorliegende Ausführungsform 6 wendet in Eingangs- und Ausgangsabschnitten Fasern mit ausgedehntem Kern (TEC) anstatt des Faserkollimators der vorangegangenen Ausführungsform 4 an.
In 22 bezeichnet die Referenznummer 1101 einen Kern einer optischen Faser; 1102 bezeichnet eine transparente Elektrode; 1103 bezeichnet einen optischen Spiegelfilm (dielektrischer Spiegel); 1105 bezeichnet eine mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergiert Polymerschicht; 1106 bezeichnet eine Manschette eines SC-Anschlusses; 1107 bezeichnet eine optische Eingangsfaser; 1108 bezeichnet eine optische Ausgangsfaser; 1109 bezeichnet eine Anschlußelektrode; 1110 bezeichnet eine Hülse; 1111 bezeichnet ein Metallteil an der Rückseite der Hülse 1110 und 1112 bezeichnet eine Bohrung, welche zum Einfüllen eines mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymers in die Manschette 1106 gebohrt ist. Die transparente Elektrode 1102 ist vollständig mit der Hülse 1110 bedeckt und mit den Metallteilen 1111 verbunden.
Das Gegenüberstellen der TEC-Fasern durch eine Lücke macht es möglich, so lange die Lücke bei zehn bis einhundert Mikrometern aufrecht erhalten wird, ihre optische Kupplung bei sehr niedrigen Kupplungsverlusten einzurichten, während das Licht durch einen freien Raum ohne die Verwendung von Linsen verbreitet wird.
Ein sehr kleines einstellbares, wellenlängenselektives Filter kann unter Ausnutzung dieser Eigenschaften und durch Anwenden der TEC-Fasern und der Manschette 1106 des SC-Anschlusses umgesetzt werden.
Das einstellbare, wellenlängenselektive Filter der vorliegenden Ausführungsform 6 wird wie folgt hergestellt.
Zunächst werden die TEC-Fasern 1107 und 1108 jeweils in die Hülse 1110 eingesetzt und deren Endflächen poliert. Als zweites wird die transparente Elektrode 1102, zusammengesetzt aus ITO, in einem Sputtersystem so gebildet, daß die Hülsen 1110 und die Metallteile 1111 auf ihrer Rückseite mit ITO bedeckt sind.
Als drittes werden die optischen Spiegel 1103 auf die Hülsen 1110 und die Spitzen der TEC-Fasern 1107 und 1108 beschichtet. Als viertes werden die Hülsen 1110 der optischen Eingangsfaser 1107 und der optischen Ausgangsfaser 1108 in die Manschette 1106 des SC-Anschlusses von seinen beiden Seiten her eingesetzt und die Lücke zwischen ihnen eingestellt, daß sie bei wenigen bis einigen zehn Mikrometern aufrechterhalten wird, wobei ihre Spitzen parallel gehalten werden. Als fünftes wird eine Mischung eines UV-polymerisierenden Harzes und eines Flüssigkristallmaterials in die Manschette 1106 des SC-Anschlusses durch seine Bohrung 1112 gegossen und das Harz durch die UV-Bestrahlung polymerisiert, um die Flüssigkristalltropfen in dem Harz zu dispergieren. Abschließend werden die Anschlußelektroden 1109 jeweils mit den Metallteilen 1111 auf der Rückseite der Hülsen 1111 verbunden.
Folglich kann die vorliegende Ausführungsform 6 unter Verwendung der TEC-Fasern und des SC-Anschlusses leicht ein schnelles, einstellbares, wellenlängenselektives Filter mit einer einfachen Struktur zu niedrigen Kosten umsetzen.
AUSFÜHRUNGSFORM 7 (fällt nicht in den Bereich der Ansprüche)
Eine vorliegende Ausführungsform 7 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters ist ein angeordnetes einstellbares, wellenlängenselektives Filter, welches eine aus TEC-Fasern zusammengesetzte Faseranordnung anwendet.
23–26 sind perspektivische Ansichten, welche das Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform 7 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters zeigen. Das Herstellungsverfahren wird nun unter Bezug auf diese Figuren beschrieben.
Zunächst, wie in 23 dargestellt, wird eine TEC-Faser 1201 hergestellt und an ihrem ausgedehnten Kernteil abgeschnitten, und ihre Endfläche wird poliert. Nachfolgend wird eine transparente Elektrode 1202, zusammengesetzt aus ITO, so durch Sputtern gebildet, daß das ITO die Spitze der TEC-Faser über mehrere Zentimeter hinweg bedeckt. Dann wird ein optischer Spiegelfilm (dielektrischer Spiegel) 1203 auf den Endflächen der TEC-Faser 1201 gebildet.
Als zweites, wie in 24 dargestellt, wird ein V-Fugen-Substrat 1204 hergestellt, welches auf seiner Oberfläche eine Anordnung von V-Fugen aufweist, die in regelmäßigen Intervallen gebildet sind. Dann werden die optischen TEC-Fasern 1201 in den V-Fugen des V-Fugen-Substrats 1204 mit einem Haftmittel in der Weise befestigt, daß die Endflächen der TEC-Fasern 1201 an dem Ende des V-Fugen-Substrats 1204 ausgerichtet sind.
Als drittes, wie in 25 dargestellt, wird ein Paar der Faseranordnungen, von denen jedes die TEC-Fasern 1201 umfaßt, die ausgerichtet und in den V-Fugen auf dem V-Fugen-Substrat 1204 befestigt sind, mittels Abstandshaltern 1205 gegenübergestellt und befestigt, wobei sie in der Weise abgeglichen werden, daß die Achsen jedes Paars der gegenüberliegenden TEC-Fasern 1201 ausgerichtet sind, und deren gegenüberliegende Endflächen parallel werden. Hier wird die Lücke auf 20–30 Mikrometer eingestellt.
Abschließend, wie in 26 dargestellt, wird eine Mischung eines UV-polymerisierenden Harzes und eines nematischen Flüssigkristallmaterials in den durch die Abstandshalter 1205 gebildete Lücke gegossen und durch UV-Bestrahlung polymerisiert, wodurch eine mit feinen Flüssigkristalltröpfchen dispergierte Polymerschicht 1206 gebildet wird. Danach werden Leitungselektroden 1207 mit den Seiten von allen TEC-Fasern 1201 verbunden.
Daher kann die vorliegende Ausführungsform 7 unter Verwendung der aus den TEC-Fasern zusammengesetzten Faseranordnungen ein polarisationsunabhängiges, schnell ansprechendes, angeordnetes, einstellbares, wellenlängenselektives Filter mit einer einfachen Struktur zu niedrigen Kosten umsetzen.
AUSFÜHRUNGSFORM 8
27–29 sind Querschnittsansichten, die jeweils ein Hauptteil einer Ausführungsform 8 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigen.
Die vorliegende Ausführungsform 8 kombiniert ein einzelnes einstellbares, wellenlängenselektives Filter mit Spiegelfilmen, um die Scheitelpunkte des Spektrums an der Spitze flacher und an den Seiten steiler zu machen, wodurch die Kreuzkopplung, wie in der vorangegangenen Ausführungsform 5, verringert wird.
In 27–29 bezeichnet die Referenznummer 1301 eine mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierte Polymerschicht, welche Flüssigkristalltropfen von 150 nm oder weniger Durchmesser einschließt; 1302 bezeichnet einen Prismenspiegel, 1303 bezeichnet eine Eingangskollimatorfaser; 1304 bezeichnet eine Ausgangskollimatorfaser und 1305 bezeichnet einen ebenen Spiegel.
27 zeigt das einstellbare, wellenlängenselektive Filter, welches nicht in den Bereich der Ansprüche fällt, das den Prismenspiegel 1302 verwendet, und 28 zeigt das einstellbare, wellenlängenselektive Filter, das den ebenen Spiegel 1305 anwendet. In beiden Fällen wird ein einfallender Lichtstrahl von dem Spiegel 1302 oder 1305 reflektiert, so daß er das einstellbare, wellenlängenselektive Filter 1301 zweimal durchläuft, wobei die Wirkung ähnlich der des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters erreicht wird, welches zwei miteinander gestapelte Filter umfaßt. In dem einstellbaren, wellenlängenselektiven Filter aus 28, welches nicht in den Bereich der Ansprüche fällt, ist dies ein triviales Problem, obwohl ein kleiner Betrag von Polarisationsabhängigkeit von weniger als wenigen zehn Dezibel aufgrund des auf das einstellbare, wellenlängenselektive Filter 1301 schräg einfallenden Lichtstrahls auftritt.
Obwohl fernerhin die Position des emittierten Strahls infolge der Veränderungen des Brechungswinkels, welcher in die Veränderungen des Brechungsindex der mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymerschicht aufgrund des schräg einfallenden Lichtstrahls einbezogen ist, abweicht, bedeutet dies durch Festlegen des Einfallswinkels zwischen 88–89° wenig, weil der Strahl 200 Mikrometern Durchmesser eine Spanne von zwei Grad für ein 5 mm dicken einstellbares, wellenlängenselektives Filter gestattet.
29 zeigt eine Struktur gemäß der Ansprüche, in welchen das einstellbare, wellenlängenselektive Filter 1301 durch die zwei ebenen Spiegel 1305 kernverbunden ist mit deren in Bezug zu einer Liniennormalen zu dem Filter leicht verschobenen Positionen, so daß der einfallende Lichtstrahl, welcher leicht von der normalen zu der Oberfläche des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters 1301 weg geneigt ist, zweimal von den ebenen Spiegels 1305, die in ihren Positionen leicht verschoben sind, reflektiert wird, wobei das einstellbare, wellenlängenselektive Filter 1301 dreimal durchlaufen wird. Dies erzeugt eine Wirkung des Stapelns von drei einstellbaren, wellenlängenselektiven Filtern 1301, welche nur ein einstellbares, wellenlängenselektives Filter 1301 verwenden.
Obwohl hier nur eine Kollimatorfaser gezeigt ist, kann hier eine ähnliche Wirkung mit einer Anordnung erreicht werden, die eine mit einer Filteranordnung kombinierte Kollimatorfaseranordnung umfaßt.
Daher führt die vorliegende Ausführungsform 8 dazu, daß das einfallende Licht das einstellbare, wellenlängenselektive Filter zweimal oder mehr unter Verwendung des ebenen Spiegels oder des Prismas durchläuft. Dies ermöglicht eine Verengung der Spektrumkomponenten, um die Kreuzkopplung zu reduzieren und die Spitze der Scheitelpunkte des Spektrums abzuflachen.
AUSFÜHRUNGSFORM 9
30 ist eine Querschnittsansicht, welche ein Hauptteil einer Ausführungsform 9 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt. Die vorliegende Ausführungsform 9 ist ein einstellbarer, optischer Multiplexer/Demultiplexer, welcher ein einstellbares, wellenlängenselektives Filter mit einer mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymerschicht verwendet.
In 30 bezeichnet die Referenznummer 1401 ein einstellbares, wellenlängenselektives Filter mit einer mit Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymerschicht; 1402 bezeichnet eine Eingangskollimatorfaser; 1403 bezeichnet eine Ausgangskollimatorfaseranordnung; 1404 bezeichnet Lichtstrahlen, welche durch das einstellbare, wellenlängenselektive Filter 1401 laufen und 1405 bezeichnet einen ebenen Spiegel.
In der vorliegenden Ausführungsform 9 trifft ein Lichtstrahl, welcher von der Eingangskollimatorfaser 1402 beginnt, auf das einstellbare, wellenlängenselektive Filter 1401, wobei sein Einfallswinkel leicht von der Normalen weg geneigt ist. Das Licht mit einer Wellenlänge eines Transmissionsscheitelpunktes des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters 1401 durchläuft es und tritt in eine der Fasern der Ausgangskollimatorfaseranordnung 1403 ein. Der Rest des Lichts wird zweimal von dem einstellbaren, wellenlängenselektiven Filter 1401 und dem ebenen Spiegel reflektiert und wieder in das einstellbare, wellenlängenselektive Filter zurückgeführt. Auf diese Weise läuft das Licht mit einer Wellenlänge eines zweiten Transmissionsscheitelpunkts des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters 1401 durch es und der Rest des Lichts wird reflektiert. Auf diesem Weg wird das einfallende Licht demultiplexiert und durch die Ausgangskollimatorfaseranordnung 1403 ausgegeben.
Da die einzelnen Elektroden des angeordneten, einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters 1401 mit der mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymerschicht unabhängig mit Spannungen versorgt werden können, werden die Wellenlängen des Multiplexers/Demultiplexers variabel festgelegt. Obwohl die vorliegende Ausführungsform 9 die Kollimatorfaser verwendet, kann sie durch eine Kollimatorfaseranordnung ersetzt werden.
AUSFÜHRUNGSFORM 10 (fällt nicht in den Bereich der Ansprüche)
31A–31C sind Querschnittsansichten, welche grundlegende Strukturen einer Ausführungsform 10 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters zeigen. In diesen Figuren bezeichnet die Referenznummer 1501 einen Dünnfilmwiderstand; 1502 bezeichnet eine Stromquelle; 1503 bezeichnet einen Heizer; 1504 bezeichnet Flüssigkristalltropfen; 1505 bezeichnet eine Polymerschicht; 1506 bezeichnet eine optische Spiegelschicht; 1507 bezeichnet eine transparente Elektrode und 1508 bezeichnet ein Substrat.
In den vorangegangenen Ausführungsformen wurden die Wellenlängen durch Anlegen einer Hochspannung über die transparenten Elektroden verändert. Eine ziemlich hohe Spannung von einigen hundert Volt wird als Antriebsspannung jedoch benötigt.
Angesichts dessen verändert die vorliegende Ausführungsform 10 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters die Übertragungswellenlänge durch Veränderung der Temperatur der mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymerschicht.
Zunächst hebt das einstellbare, wellenlängenselektive Filter, wie in 31A gezeigt, die Temperatur seiner mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymerschicht mit einer normalen Struktur durch Hervorrufen eines Stromflusses durch mindestens eine seiner zwei transparenten Elektroden 1507 an. Dies verändert den Brechungsindex der mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymerschicht, wodurch die Transmissionswellenlänge verändert wird.
Als zweites hebt das einstellbare, wellenlängenselektive Filter, wie in 31B gezeigt, die Temperatur seiner mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymerschicht mit einer normalen Struktur durch Hervorrufen eines Stromflusses durch die Dünnfilmwiderstände 1501 mit einer Öffnung hervor, welche anstatt der transparenten Elektrode durch das Verdampfungsverfahren abgeschieden wurden, an. Dies verändert den Brechungsindex der mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymerschicht, wodurch die Transmissionswellenlänge verändert wird.
Als drittes hebt das einstellbare, wellenlängenselektive Filter, wie in 31C gezeigt, die Temperatur seiner mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymerschicht ohne eine transparente Elektrode durch Hervorrufen eines Stromflusses durch die Heizer 1503, welche außerhalb des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters bereitgestellt sind, an. Dies verändert den Brechungsindex der mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymerschicht, wodurch die Transmissionswellenlänge verändert wird.
AUSFÜHRUNGSFORM 11 (fällt nicht in den Bereich der Ansprüche)
Obwohl die grundlegenden Strukturen des Fabry-Perot-Etalon-Typ einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters, welches das mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierte Polymer als seine Kavität anwendet, in 1 und anderen gezeigt sind und deren Herstellungsverfahren vorstehend beschrieben wurden, wird eine Abweichung davon hier als eine Ausführungsform 11 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters beschrieben.
Gemäß des vorher beschriebenen Herstellungsverfahrens wird die grundlegende Struktur durch Schleuderbeschichten des Films aus der gemischten Flüssigkeit eines Flüssigkristallmaterials und eines durch Licht oder thermisch polymerisierenden Vorläuferpolymers auf das transparente Substrat, auf dem das transparente Harz und ein optischer Spiegelfilm abgeschieden sind, gebildet. Da das Herstellungsverfahren bis zu diesem Schritt in der vorliegenden Ausführungsform 11 in einer analogen Art und Weise ausgeführt wird, wird die Beschreibung davon hier unterlassen.
Die vorliegende Ausführungsform wird durch Stapeln des optischen Spiegels und der transparenten Elektrode in Reihe auf dem mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymer, das durch das vorangegangene Verfahren hergestellt wurde, und durch sein Zerschneiden in Quadrate von 5 mm oder weniger durch eine Zerteilungssäge für jedes transparente Substrat hergestellt.
32A bis 32G sind perspektivische Ansichten, welche jeweils ein Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform 11 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filtermoduls mit einer optischen Faser in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigen. Das Verfahren wird der Reihe nach unter Bezug zu diesen 32A bis 32G beschrieben.

(1) Zunächst, wie in 32A gezeigt, wird eine optische Faser 1601 hergestellt, wobei ihre Enden jeweils mit einem Anschluß verbunden sind. Um den Verlust des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters zu verringern, ist es bevorzugt, daß eine TEC-Faser, deren Kern in der Mitte erweitert ist, wie durch die Referenznummer 1602 angezeigt, als optische Faser 1601 verwendet wird, obwohl eine normale optische Faser mit einem normalen Kern verwendet werden kann.
(2) Ein Substrat, wie ein Glassubstrat, Kunststoffsubstrat oder Keramiksubstrat wird hergestellt. In diesem Fall ist es bevorzugt, daß das Substrat auf seiner Oberfläche eine Fuge zu Einbetten der optischen Faser 1601 aufweist, wie ein gefugtes Substrat 1604 aus 32B, obwohl ein flaches Substrat 1605 verwendet werden kann.
(3) Die optische Faser 1601 wird auf dem Substrat 1604 oder 1605 mit einem Haftmittel, wie in 32C gezeigt, befestigt.
(4) Eine Fuge 1608, in welche ein Filter 1609 (32E) einzusetzen ist, wird in der Oberfläche des Substrats 1604 oder 1605 unter Verwendung einer Zerteilungssäge 1607 in der Art und Weise gebildet, daß der Kern der optischen Faser 1601, wie in 32D gezeigt, ausgesetzt ist. Um das von dem Filter 1609 reflektierte Licht zu verringern, ist die Fuge 1608 bevorzugt gegen die optische Faser 1601 mit einem Winkel von etwa 80 Grad geneigt. Die Breite der Fuge 1608 korrespondiert zu der Dicke des Filters 1609.
(5) Ein Filter 1609, welcher in Quadrate von wenigen Millimeter sägezerteilt wurde, wird hergestellt. Nur eine Ecke einer oberen transparenten Elektrode, einer mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymerschicht und eines optischen Spiegelfilms wird entfernt, und eine Leitungselektrode 1610 wird mit der transparenten Elektrode auf dem Glas unter Verwendung einer leitfähigen Paste oder Lot verbunden, was in 32E gezeigt ist.
(6) Der Filter 1069 wird in die Fuge 1608, welche auf dem Substrat 1604 oder 1605, wie in 32F gezeigt, gebildet wurde, plaziert und mit einem Haftmittel, dessen Brechungsindex mit dem des Filters 1609 übereinstimmt, befestigt. Zwei oder mehr Filter können, wenn benötigt, gestapelt werden.
(7) Abschließend, wie in 32G gezeigt, wird eine Leitungselektrode an der oberen transparenten Elektrode des Filters angebracht durch Aufpressen eines Kontaktbalkens 1613, mit welchem eine Leitungselektrode 1614 verbunden ist, auf die obere transparente Elektrode. Obwohl eine leitfähige Paste verwendet werden kann, um die Leitungselektrode an der oberen transparenten Elektrode anzubringen, kann dies einen Kurzschluß hervorrufen, weil die leitfähige Paste in den Filter 1609 sickern kann.

Obwohl die vorliegenden Ausführungsform 11 einen Fall beschrieb, in welchem nur eine einzelne optische Faser 1601 auf dem Substrat 1604 oder 1605 angebracht wurde, können vielzählige optische Fasern auf dem Substrat 1604 oder 1605 angebracht werden, um ein angeordnetes, einstellbares, wellenlängenselektives Filter, wie vorher beschrieben, zu bilden.
AUSFÜHRUNGSFORM 12 (Fällt nicht in den Bereich der Ansprüche)
33A bis 33F sind perspektivische Ansichten und Querschnittsansichten, welche jeweils ein Herstellungsverfahren einer Ausführungsform 12 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters darstellen. Obwohl die vorherige Ausführungsform 11 des Filters durch Stapeln der ersten Schicht, der mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymerschicht und der zweiten Schicht auf dem dünnen Glassubstrat hergestellt wurde, wird die vorliegenden Ausführungsform 12 unter Verwendung einer filmförmigen, mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymerschicht ohne die Anwendung eines Glassubstrats hergestellt.
Ein Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform 12 des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters wird nun der Reihe nach unter Bezug auf 33A bis 33F beschrieben.

(1) Zunächst, wie in 33A gezeigt, wird ein Substrat 1701 zur Verwendung bei der Bildung eines Films hergestellt.
(2) Eine gemischte Flüssigkeit einer Polymerlösung und eines nematischen Flüssigkristallmaterials wird durch das Schleuderbeschichten auf das Substrat 1701 beschichtet, und durch UV-Bestrahlung oder Erhitzen polymerisiert, um eine mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierte Polymerschicht 1702 zu bilden, was in 33B gezeigt wird. Hier wird als Polymerlösung ein wärmebeständiges Material bevorzugt verwendet, welches das Verdampfungsverfahren berücksichtigt und den folgenden Schritten unterliegt. Zum Beispiel kann ein UV-polymerisierendes Haftmittel oder ein thermisch polymerisierenden Epoxyhaftmittel verwendet werden. Die Dicke der mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymerschicht 1702 liegt im Bereich von etwa zehn Mikrometern bis mehreren zehn Mikrometern. Da die mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierte Polymerschicht 1702 die Kavität des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters bildet, wird eine sehr hohe Filmgleichmäßigkeit der mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymerschicht 1702 benötigt. Daher ist die maximal erlaubbare Unebenheit der Filmdicke weniger als 0,5 μm/cm.
(3) Die filmförmige, mit Flüssigkristalltropfen dispergierte Polymerschicht 1702 wird von dem Substrat 1701 abgezogen, wie in 33C gezeigt.
(4) Die mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierte Polymerschicht 1702, welche abgezogen wurde, wird gleichmäßig an einem Rahmen 1703 in der Weise befestigt, daß keine Falten übrig bleiben, was in 33D gezeigt wird.
(5) Dann, wie in 33E gezeigt, werden eine erste Schicht und eine zweite Schicht, welche jeweils aus einem optischen Spiegelfilm 1704 und einer transparenten Elektrode 1705 bestehen, auf beiden Seiten der mit Flüssigkristalltropfen dispergierten Polymerschicht 1702 unter Verwendung eines Vakuumverdampfungs- oder Sputterverfahrens gebildet.
(6) Abschließend, wie in 33F gezeigt, wird ein filmförmiger Filter 1706 (von nun an "Filmfilter" genannt) zu Quadraten von 5 mm ausgeschnitten.

Der Filmfilter 1706, welcher durch das wie in 33A bis 33F dargestellte Verfahren hergestellt wurde, bildet ebenso ein Fabry-Perot-Etalon-Typ einstellbares, wellenlängenselektives Filter, in welchem die mit feinen Flüssigkristalltropfen dispergierte Polymerschicht 1702 durch die transparenten Elektroden 1705 und optische Spiegelfilme 1704 kernverbunden wird, so daß die Transmissionswellenlänge durch Anlegen einer Spannung an die transparenten Elektroden 1705 einstellbar ist.
34A bis 34G sind perspektivische Ansichten, welche jeweils ein Herstellungsverfahren eines mit einer optischen Faser angeschlossenen, einstellbaren, wellenlängenselektiven Filtermoduls der vorliegenden Ausführungsform 12 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigen.
Das Herstellungsverfahren des mit der optischen Faser angeschlossenen, einstellbaren, wellenlängenselektiven Filtermoduls wird nun unter Bezug zu 34A bis 34G beschrieben.
Da die Schritte (1) bis (4) analog zu denen der vorangegangenen Ausführungsform 11 sind, wie in 32A bis 32D gezeigt, wird die Beschreibung davon hier unterlassen.

(5) Wie in 34E gezeigt wird, wird ein Filmfilter 1801 eines wenige Millimeter großen Quadrats hergestellt (das heißt, der Filmfilter 1706, welcher durch das Verfahren aus 33A bis 33F hergestellt wurde).
(6) Der Filmfilter 1801 wird dann in die Fuge 1608, welche auf dem Substrat 1604 oder 1605, wie in 34F gezeigt wird, gebildet wurde, plaziert und mit einem Haftmittel 1802, dessen Brechungsindex mit dem des Filmfilters 1801 übereinstimmt, befestigt.
(7) Abschließend, wie in 34G gezeigt, werden Leitungselektroden an den transparenten Elektroden des Filmfilters 1801 angebracht durch festes Aufpressen des Filmfilters von seinen beiden Seiten durch Kontaktbalken 1803, welche jeweils mit einer Leitungselektrode 1804 verbunden sind.

Obwohl die vorliegende Ausführungsform 12 einen Fall beschrieb, in welchem nur eine einzelne optische Faser 1601 auf dem Substrat 1604 oder 1605 angebracht wurde, können vielfache optische Fasern auf dem Substrat 1604 oder 1605 angebracht werden, um ein angeordnetes, einstellbares, wellenlängenselektives Filter, wie zuvor beschrieben, zu bilden.
Als nächstes ist die Kostenabschätzung des mit einer optischen Faser verbundenen einstellbaren, wellenselektiven Filtermoduls, welches durch die vorangegangenen Herstellungsverfahren hergestellt wurde, wie folgt.
Der teuerste Schritt in den vorangegangenen Verfahren ist einer, der die optischen Spiegel und transparenten Elektroden bildet, was etwa 300.000 Yen kostet. Unter der Annahme, daß 1 mm große quadratische Filter (1706) aus einem Substrat von 3 Inch Durchmesser ausgeschnitten werden, kostet ein Stück etwa 70 Yen. Demzufolge wird der Hauptteil der Kosten der durch optische Fasern angeschlossenen, einstellbaren, wellenlängenselektiven Filtermodule der vorangegangenen Ausführungsformen durch die Kosten der optischen Faser 1601 und des Anschlusses 1603 plus der Kosten zur Bildung der Fugen abgedeckt, was eine allgemeine Einschätzung von etwa 10.000 Yen pro einstellbares, wellenlängenselektives Filter ergibt. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Kosten eines gegenwärtigen einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters etwa 1 Million Yen betragen, werden die Kosten um einen Faktor 100 verringert.
Da die einstellbaren, wellenlängenselektiven Filter der vorangegangenen Ausführungsformen fernerhin filmförmig sind, können sie in eine Vielschicht gestapelt werden, was es ermöglicht, das Extinktionsverhältnis des Filters 1609 oder 1801 überaus zu verringern. Zusätzlich weisen die vorangegangenen Ausführungsformen der Filter einen Vorteil auf, daß das Ausrichtungen der Lichtstrahlen vermieden werden kann.

Claims

Einstellbares, wellenlängenselektives Filter (1301, 1401) eines Fabry-Perot-Etalon-Typs, mit einer ersten Schicht (102), die eine transparente Elektrode (304) und eine optische Spiegelschicht (303) einschließt, einer dritten Schicht (103), die eine transparente Elektrode (304) und eine optische Spiegelschicht (303) einschließt, und einer zweiten Schicht (101, 302), welche aus einem Material zusammengesetzt ist, dessen Brechungsindex mit einem elektrischen Feld variabel und zwischen der ersten Schicht und der dritten Schicht kernverbunden ist; das einstellbare, wellenlängenselektive Filter (1301, 1401) beinhaltet ferner: einen ersten ebenen Spiegel (1305), der auf einer ersten Seite des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters aufgelegt ist; das einstellbare, wellenlängenselektives Filter ist dadurch gekennzeichnet, daß das Material Flüssigkristall-Tröpfchen (201, 301) enthält, gleich oder weniger als 150 nm im Durchmesser, dispergiert in einem lichtdurchlässigen Medium (202, 302), welches ein Polymer ist, das einen Weichmacher beinhaltet; und in dem Filter sind ferner enthalten ein zweiter ebener Spiegel (1305), der auf der zweiten Seite des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters aufgelegt ist, wobei der erste ebene Spiegel und der zweite ebene Spiegel in Bezug auf eine Liniennormale zu dem einstellbaren, wellenlängenselektiven Filter nicht ausgerichtet sind; wobei ein einzelner Lichtstrahl oder eine Anordnung von Lichtstrahlen, die schräg auf eine zweite Seite des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters einfallen, durch den einstellbaren, wellenlängenselektiven Filter laufen können, von dem ersten ebenen Spiegel reflektiert werden, den einstellbaren, wellenlängenselektiven Filter erneut durchlaufen, von dem zweiten ebenen Spiegel reflektiert werden, erneut den einstellbaren, wellenlängenselektiven Filter durchlaufen und von der ersten Seite des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters emittiert werden.
Einstellbares, wellenlängenselektives Filter nach Anspruch 1, wobei ein einzelner Lichtstrahl oder die Anordnung von Lichtstrahlen, welche schräg auf die erste Seite oder die zweite Seite des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters (1401) einfallen, sich weiter verbreiten indem sie vielfache Reflektionen zwischen dem ebenen Spiegel (1405) und der optischen Spiegelschicht des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters durchlaufen, während ein einzelner Lichtstrahl oder eine Anordnung von Lichtstrahlen, die eine Wellenlänge besitzen, die einer Wellenlänge einer Transmission des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters entsprechen, von der zweiten Seite des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters emittiert werden.
Einstellbares, wellenlängenselektives Filter nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit einer Eingangs-Kollimatorfaser oder einer Anordnung von Eingangs-Kollimatorfasern, zur Emission des einzelnen Lichtstrahls oder der Anordnung von Lichtstrahlen des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filters; oder einer Anordnung von Ausgangs-Kollimatorfasern, in welche der einzelne Lichtstrahl oder die Anordnung von Lichtstrahlen des einstellbaren, wellenlängenselektiven Filter abgegeben wird.
Einstellbares, wellenlängenselektives Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner mit einem Heizer zur Beheizung der zweiten Schicht.
Einstellbares, wellenlängenselektives Filter nach Anspruch 4, ferner mit einer Stromzuführung auf der transparenten Elektrode zur Erzeugung eines Stroms, der für die Beheizung der zweiten Schicht fließt.