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Elektrooptisch induzierte Wellenleiter in paranematischen Flüssigkristallen

Electro-optically induced waveguides in paranematic liquid crystals

  • In dieser Arbeit wird die Entwicklung einer neuartigen fasergekoppelten Wellenleiterweiche beschrieben, womit erstmals das Anwendungspotential elektrooptisch induzierter Wellenleiter für komplexe faseroptische Anwendungen aufgezeigt wird. Die entwickelte Wellenleiterweiche kann das Licht einer Glasfaser auf zwei Glasfasern sowohl wechselseitig schalten als auch mit steuerbarem Leistungsverhältnis aufteilen. Hierzu wird das Prinzip elektrooptisch induzierter Wellenleiter genutzt. Bei diesem Prinzip entsteht in einer aus elektrooptischem Material bestehenden Schicht durch die lokale Brechzahländerung infolge eines elektrischen Feldes oberhalb einer Elektrode ein reversibler Wellenleiter. In den mittels Halbleitertechnologien gefertigten Wellenleiterstrukturen dient das flüssigkristalline Nematogen 5CB als elektrooptisches Material. Hierbei besitzt dessen paranematische Phase eine hohe Transmission über einen breiten Wellenlängenbereich, einen ausgeprägten elektrooptischen Kerr-Effekt und eine Relaxationszeitkonstante kleiner einerIn dieser Arbeit wird die Entwicklung einer neuartigen fasergekoppelten Wellenleiterweiche beschrieben, womit erstmals das Anwendungspotential elektrooptisch induzierter Wellenleiter für komplexe faseroptische Anwendungen aufgezeigt wird. Die entwickelte Wellenleiterweiche kann das Licht einer Glasfaser auf zwei Glasfasern sowohl wechselseitig schalten als auch mit steuerbarem Leistungsverhältnis aufteilen. Hierzu wird das Prinzip elektrooptisch induzierter Wellenleiter genutzt. Bei diesem Prinzip entsteht in einer aus elektrooptischem Material bestehenden Schicht durch die lokale Brechzahländerung infolge eines elektrischen Feldes oberhalb einer Elektrode ein reversibler Wellenleiter. In den mittels Halbleitertechnologien gefertigten Wellenleiterstrukturen dient das flüssigkristalline Nematogen 5CB als elektrooptisches Material. Hierbei besitzt dessen paranematische Phase eine hohe Transmission über einen breiten Wellenlängenbereich, einen ausgeprägten elektrooptischen Kerr-Effekt und eine Relaxationszeitkonstante kleiner einer Mikrosekunde. Neben dem Kerr-Effekt treten in paranematischen Flüssigkristallen elektrooptische Effekte höherer Ordnung und ein für die Anwendung kritischer feldinduzierter nematisch-paranematischer Phasenübergang auf. In diesem Zusammenhang wird die Eignung paranematischer Flüssigkristalle hinsichtlich der Verwendung in elektrooptisch induzierten Wellenleitern mittels des im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Dünnschichtrefraktometers untersucht.show moreshow less
  • The objective of this thesis is to develop a novel fibre coupled waveguide switch, whereby the potential of electro-optically induced waveguides for complex fibre-optic applications is demonstrated for the first time. The developed waveguide switch allows the switching of light from an optical input fibre to one of two optical output fibres, as well as variable power splitting. For this, the working principle of electro-optically induced waveguides is applied. In a layer made of an electro-optical material, the electrical field above an electrode causes an optical waveguide due to the locally increased refractive index. In the waveguide structures fabricated by means of semiconductor technologies, the nematogenic liquid crystal 5CB is used as electro-optic material, which provides a good transmission over a broad wavelength range, a huge electro-optical Kerr-effect and a response time below one microsecond. In addition to the electro-optical Kerr-effect in paranematic liquid crystals, higher-order electro-optical effects occur as wellThe objective of this thesis is to develop a novel fibre coupled waveguide switch, whereby the potential of electro-optically induced waveguides for complex fibre-optic applications is demonstrated for the first time. The developed waveguide switch allows the switching of light from an optical input fibre to one of two optical output fibres, as well as variable power splitting. For this, the working principle of electro-optically induced waveguides is applied. In a layer made of an electro-optical material, the electrical field above an electrode causes an optical waveguide due to the locally increased refractive index. In the waveguide structures fabricated by means of semiconductor technologies, the nematogenic liquid crystal 5CB is used as electro-optic material, which provides a good transmission over a broad wavelength range, a huge electro-optical Kerr-effect and a response time below one microsecond. In addition to the electro-optical Kerr-effect in paranematic liquid crystals, higher-order electro-optical effects occur as well as the nematic-paranematic phase transition, which is critical for the application in the electro-optically induced waveguides. In this context, the applicability of paranematic liquid crystals is investigated by means of a thin film refractometer developed within the presented work.show moreshow less

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Metadaten
Author: Martin Blasl
URN:urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-40845
Referee / Advisor:Prof. Dr.-Ing. Dr. rer. nat. habil. Harald Schenk, Prof. Dr. rer. nat. habil. Götz Seibold, Prof. Dr.-Ing. Franko Küppers
Document Type:Doctoral thesis
Language:German
Year of Completion:2017
Date of final exam:2017/01/11
Release Date:2017/01/24
Tag:Elektrooptik; Flüssigkristall; Halbleitertechnologie; Paranematisch; Wellenleiter
Electrooptics; Liquid crystal; Paranematic; Semiconductor technology; Waveguide
GND Keyword:Elektrooptik; Flüssigkristall; Halbleitertechnologie; Lichtwellenleiter
Institutes:Fakultät 1 MINT - Mathematik, Informatik, Physik, Elektro- und Informationstechnik / FG Mikro- und Nanosysteme
Other Notes:2. korrigierte Auflage und Errata zur 1. Auflage siehe URN: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-42215
Licence (German):Keine Lizenz vergeben. Es gilt das deutsche Urheberrecht.
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