Der auf Flüssigkristallen basierende dynamisch verstellbare Polarisationswandler zeichnet sich durch große Modulationsamplitude und niedrigen Energieverbrauch aus und hat eine wichtige Forschungsbedeutung für integrierte Systeme auf einem Chip. Die bestehenden Flüssigkristall-Polarisationswandler weisen jedoch hohe Übertragungsverluste und Schwierigkeiten bei der Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle auf. Daher wird in diesem Artikel ein Polarisationswandler auf Basis eines flüssigkristallummantelten flachen Lichtwellenleiters vorgeschlagen. Zunächst wurde basierend auf der Anisotropie der Flüssigkristalle und der Vierlagenwellentheorie ein Polarisationswandelanalysenmodell erstellt, das die physikalischen Eigenschaften des flüssigkristallummantelten flachen Lichtwellenleiters erfüllt. Dabei wurde der innere Mechanismus der Polarisationsumwandlung als wellenleiterinterne Kopplung der Modi durch feldinduzierte Drehung der Flüssigkristallmoleküle klargestellt. Anschließend wurde durch die genaue Lösung der Ausbreitungskonstanten und der Verteilung des optischen Feldes der gekoppelten Wellenleitermodi eine für den flüssigkristallummantelten flachen Lichtwellenleiter geeignete Analyseverfahren für die Polarisationsumwandlung vorgeschlagen, theoretische Formeln zur Polarisationsumwandlungseffizienz und minimalen Umwandlungslänge abgeleitet und die Einflussregel des Modenkopplung auf die Umwandlungseffizienz erlernt. Schließlich wurde durch die umfassende Optimierung der Wellenleiterparametern eine Gerätekonfiguration mit hoher Umwandlungseffizienz erreicht, wobei die Auswirkungen der Dicke des Kernmaterials, der Ausrichtungsschichtdicke und der Elektrodenlängentoleranz auf die Umwandlungseffizienz analysiert wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass der in diesem Artikel entworfene flüssigkristallummantelte flache Lichtwellenleiter-Polarisationswandler bei einer Antriebsspannungsänderung von 0,2 V eine kontinuierlich einstellbare Umwandlungseffizienz von 0 % bis 99,98 % erreichen kann.

Flüssigkristalle;Lichtwellenleiter;Polarisationswandler