[go: up one dir, main page]

DE102008048759B3 - Three-dimensional, optomechanical structure for use in photonic transistor, has bars connected with each other, where optical signals are processed such that deformation of structure is counteracted based on changing of shape of material - Google Patents

Three-dimensional, optomechanical structure for use in photonic transistor, has bars connected with each other, where optical signals are processed such that deformation of structure is counteracted based on changing of shape of material Download PDF

Info

Publication number
DE102008048759B3
DE102008048759B3 DE102008048759A DE102008048759A DE102008048759B3 DE 102008048759 B3 DE102008048759 B3 DE 102008048759B3 DE 102008048759 A DE102008048759 A DE 102008048759A DE 102008048759 A DE102008048759 A DE 102008048759A DE 102008048759 B3 DE102008048759 B3 DE 102008048759B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
optical signals
webs
optomechanical
optical
processed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102008048759A
Other languages
German (de)
Inventor
Jörg Dr. Melcher
Wolfgang Dr. Braue
Bernd O. Dr. Hildmann
Eyleen Mund
Daniel Fingerhut
Jürgen G. Prof. Dr. Heinrich
Jens Dr. Günster
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technische Universitaet Clausthal
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Technische Universitaet Clausthal
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technische Universitaet Clausthal, Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV filed Critical Technische Universitaet Clausthal
Priority to DE102008048759A priority Critical patent/DE102008048759B3/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102008048759B3 publication Critical patent/DE102008048759B3/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
    • F16F1/021—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant characterised by their composition, e.g. comprising materials providing for particular spring properties
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/1225—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths comprising photonic band-gap structures or photonic lattices
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1785—Methods, e.g. algorithms; Devices
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1787—General system configurations
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/3515—All-optical modulation, gating, switching, e.g. control of a light beam by another light beam
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2202/00—Materials and properties
    • G02F2202/32—Photonic crystals
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/10—Applications
    • G10K2210/129—Vibration, e.g. instead of, or in addition to, acoustic noise

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

Eine dreidimensionale Struktur (11) weist eine Vielzahl von gitterartig angeordneten und in Knoten (14) miteinander verbundenen Stegen (15) auf, wobei mindestens einer der Stege (15) teilweise oder ganz aus einem mit optischen Signalen (12) zu einer Formänderung ansteuerbaren optomechanischen Material ausgebildet ist und die Struktur (11) die optischen Signale (12) zu dem optomechanischen Material leitet.A three-dimensional structure (11) has a multiplicity of webs (15) which are arranged like a lattice and are interconnected in nodes (14), wherein at least one of the webs (15) is partially or entirely made of an opto-mechanical one controllable to change the shape by optical signals (12) Material is formed and the structure (11) passes the optical signals (12) to the optomechanical material.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft eine dreidimensionale Struktur mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1.The The invention relates to a three-dimensional structure having the features the generic term of the independent Patent claim 1.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine solche dreidimensionale Struktur zur aktiven Unterdrückung von unerwünschten Schwingungen, wie beispielsweise Lärm, besonders geeignet ist.Especially the invention relates to such a three-dimensional structure for active suppression of unwanted Vibrations, such as noise, is particularly suitable.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Zur Unterdrückung von unerwünschten Schwingungen ist die aktive Dämpfung bekannt. Hierbei werden Kräfte in eine Struktur eingeleitet, die den Anregungen der Struktur zu den Schwingungen entgegengerichtet sind. Bei Gleichheit der Amplituden und Gegenphasigkeit der eingeleiteten Kräfte zu den Anregungen wird die Struktur aktiv in Ruhe gehalten.to suppression of unwanted vibrations is the active damping known. Here are forces initiated into a structure that supports the suggestions of the structure are directed opposite to the vibrations. For equality of the amplitudes and antiphase of the initiated forces to the suggestions the structure is actively kept at rest.

Im Rahmen der aktiven Dämpfung ist es bekannt, Aktuatoren zum Aufbringen der Gegenkräfte zu den externen Anregungen in die Struktur zu integrieren, deren Schwingungen unterdrückt werden sollen.in the Frame of active damping It is known to use actuators for applying the opposing forces to the to integrate external suggestions into the structure, their vibrations repressed should be.

Die sogenannte Adaptronik beschäftigt sich mit einer möglichst automatischen Anpassung aktiver Systeme, einschließlich aktiver Dämpfungssysteme, an sich ändernde Randbedingungen für die Funktion der aktiven Systeme.The so-called adaptronics busy with one as possible automatic adaptation of active systems, including active ones Damping systems, changing Boundary conditions for the function of the active systems.

Eine dreidimensionale Struktur mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 wird in der DE 10 2006 044 532 B3 beschrieben. Dieses Patent betrifft primär zwei- und dreidimensionale Stabwerke in minimalflächiger Bauweise. Diese Stabwerke können zusätzlich aktiv ausgebildet sein, indem mindestens einer der Stäbe teilweise oder ganz aus einem zu einer Formänderung aktivierbaren Material ausgebildet ist. Als Beispiele für solche Materialien werden unter anderem Photo-Ferroelektrika angegeben. Photo-ferroelektrische Materialien zählen zur Gruppe der optomechanischen Materialien, deren Eigenschaften allgemein so beschrieben werden können, dass sie durch Einwirkung von Licht auf eine Formänderung angesteuert werden können. Der zugrunde liegende physikalische Effekt kann wie bei den Photo-Ferroelektrika auf einem photorefraktiven Effekt basieren, der in einem ferroelektrischen oder piezoelektrischen Material zu einem sekundären ferroelektrischen bzw. piezoelektrischen Effekt führt. Wie ein Photo-Ferroelektrikum in einem Stabwerk auf eine Formänderung konkret angesteuert werden soll, geht aus der DE 10 2006 044 532 B3 nicht hervor. Auf dem Weg des optischen Signals, mit dem der jeweilige Stab aus dem photo-ferroelektrischen Material auf eine Formänderung angesteuert wird, durch die Struktur wird dieses optische Signal zwangsläufig von der Struktur beeinflusst, und zwar abhängig von deren Deformations- und/oder Spannungszustand. Als besonders bevorzugte dreidimensionale Struktur wird in der DE 10 2006 044 532 B3 ein Stabwerk nach Art eines Diamantgitters beschrieben, bei dem in einem Knoten jeweils vier Stäbe unter Winkeln von 109,47° miteinander verbunden sind. Bei einem derartigen Stabwerk ergibt sich eine Gleichverteilung der von außen eingeleiteten Kräfte über alle Stäbe des Stabwerks.A three-dimensional structure having the features of the preamble of independent claim 1 is disclosed in U.S. Patent No. 5,308,347 DE 10 2006 044 532 B3 described. This patent primarily relates to two- and three-dimensional frameworks in minimal construction. These frameworks may additionally be actively designed in that at least one of the rods is formed partially or entirely from a material which can be activated to change the shape. Examples of such materials include photo-ferroelectrics. Photo-ferroelectric materials belong to the group of optomechanical materials whose properties can generally be described as being able to be controlled by the action of light on a change in shape. The underlying physical effect, as with the photo-ferroelectrics, may be based on a photorefractive effect which results in a ferroelectric or piezoelectric material in a secondary ferroelectric or piezoelectric effect. How a photo-ferroelectric is to be specifically controlled in a framework on a change in shape, goes from the DE 10 2006 044 532 B3 not apparent. On the way of the optical signal, with which the respective rod of the photo-ferroelectric material is driven to a change in shape, by the structure of this optical signal is inevitably influenced by the structure, depending on their deformation and / or stress state. As a particularly preferred three-dimensional structure is in the DE 10 2006 044 532 B3 a trellis work in the manner of a diamond lattice described, in which four bars are connected at angles of 109.47 ° in a node in each case. In such a framework results in a uniform distribution of externally introduced forces across all rods of the framework.

Der Einfluss von Deformations- und/oder Spannungszuständen auf die optischen Eigenschaften photonischer Kristalle ist aus Wonjoo Suh et al.: ”Displacement-sensitive photonic crystal structures based on guided resonance in photonic crystal slabs”; Applied Physics Letters Volume 82, Number 13, pp 1999–2001 bekannt.Of the Influence of deformation and / or stress states the optical properties of photonic crystals is from Wonjoo Suh et al .: "Displacement-sensitive photonic crystal structures based on guided resonance in photonic crystal slabs "; Applied Physics Letters Volume 82, Number 13, pp 1999-2001.

Aus der DE 196 10 656 A1 ist es bekannt, die optischen Eigenschaften eines photonischen Kristalls durch elektrische Felder zu verändern, die eine optische Deformation des photonischen Kristalls bewirken.From the DE 196 10 656 A1 It is known to change the optical properties of a photonic crystal by electric fields, which cause an optical deformation of the photonic crystal.

Aus der US 2004/0131799 A1 ist es bekannt, die optischen Eigenschaften eines photonischen Kristalls durch Deformation desselben infolge der Aufnahme von Flüssigkeit zu verändern.From the US 2004/0131799 A1 It is known to change the optical properties of a photonic crystal by deformation of the same as a result of the absorption of liquid.

In Kippenberg, Tobias et al.: ”Mikro-Photonik: Lichtkrafteffekte, Frequenzkämme und biologische Sensoren auf einem Chip”; Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Garching; Tätigkeitsbericht 2007 wird beschrieben, wie mechanische Moden, die z. B. durch eine externe Anregung ausgelöst werden, mittels Optomechanik in einem makroskopischen Objekt mit Licht gedämpft werden. Einen Zusammenhang zu einem photonischen Kristall gibt es hier nicht.In Kippenberg, Tobias et al .: "Micro-Photonics: Light Effects, frequency combs and biological sensors on a chip "; Max Planck Institute for Quantum Optics, Garching; progress report 2007 describes how mechanical modes z. B. by a external stimulus triggered be, by opto-mechanics in a macroscopic object with Light muffled become. There is a connection to a photonic crystal not here.

Aus D. Elser et al.: ”Reduction of Guided Acoustic Wave Brillouin Scattering in Photonic Crystal Fibers”; Physical Review Letters 97, 133901 (2006), pp 1–4 ist die Reduzierung von Photonenstreuung in photonischen Kristallfasern durch Veränderung des Photonenspektrums beschrieben.Out D. Elser et al .: "Reduction of Guided Acoustic Wave Brillouin Scattering in Photonic Crystal Fibers "; Physical Review Letters 97, 133901 (2006), pp 1-4 is the reduction of Photon scattering in photonic crystal fibers by change of the photon spectrum.

Unter Photonik versteht man moderne optische Technologien, insbesondere zur nichtlinearen optischen Signalverarbeitung. Mit Hilfe sogenannter photonischer Kristalle sollen optische Transistoren und andere optische Halbleiterbauteile hergestellt werden. Photonische Kristalle weisen beispielsweise eine Frequenzbandlücke auf, in der sie kein Licht leiten. Aus Spektrum der Wissenschaft, April 2002, Seite 69 ist bekannt, dass zur Ausbildung von dreidimensionalem Bandlückenmaterial das tetraedische Gitter von Diamant am besten geeignet ist.Photonics means modern optical technologies, especially for non-linear optical signal processing. With the help of so-called photonic crystals optical transistors and other optical semiconductor devices are to be produced. For example, photonic crystals have a frequency band gap where they do not conduct light. From Spektrum der Wissenschaft, April 2002, page 69 it is known that for the formation of three-dimensional band gap material the tetrahedral lattice of diamond is best.

AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine dreidimensionale Struktur mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 aufzuzeigen, die besonders gute Voraussetzungen für eine weitergehende Aktivierung aufweist.Of the Invention is based on the object, a three-dimensional structure to show with the features of the preamble of the independent patent claim 1 the ideal conditions for further activation having.

LÖSUNGSOLUTION

Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine dreidimensionale Struktur mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der neuen dreidimensionalen Struktur sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 8 definiert.The The object of the invention is achieved by a three-dimensional structure with the characteristics of the independent Patent claim 1 solved. Preferred embodiments the new three-dimensional structure are in the dependent claims 2 to 8 defined.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Bei der neuen dreidimensionalen Struktur werden die optischen Signale, mit denen mindestens einer der Stege, der ganz oder teilweise aus optomechanischem Material ausgebildet ist, zwecks Formänderung angesteuert wird, von der Struktur selbst zu dem optomechanischen Material geleitet. Damit kommt der Struktur nicht nur eine einfache Leitungsfunktion für die optischen Signale zu, sondern die optischen Signale gelangen auch in den Einflussbereich der Struktur und damit von Änderungen der Struktur infolge externer Anregungen. Die neue dreidimensionale Struktur verarbeitet die optischen Signale beim Leiten zu dem optomechanischen Material in Abhängigkeit von einem aktuellen Deformations- und/oder Spannungszustand der Struktur, über den externe Anregungen der Struktur Einfluss auf die Verarbeitung der optischen Signale haben. Dieser Einfluss wird z. B. mit der Zielrichtung eingestellt, die Struktur zu einem Teil eines Reglers zu machen, der die optischen Signale so verarbeitet, dass die von ihnen ausgelösten Formänderungen des optomechanischen Materials Deformationen der Struktur durch externe Anregungen entgegenwirken.at the new three-dimensional structure becomes the optical signals, with which at least one of the webs, in whole or in part optomechanical material is formed, in order to change the shape is driven, from the structure itself to the optomechanical material directed. Thus, the structure is not just a simple management function for the optical signals, but also the optical signals arrive into the sphere of influence of the structure and thus of changes the structure as a result of external suggestions. The new three-dimensional Structure processes the optical signals as they pass to the optomechanical Material depending from a current state of deformation and / or stress Structure, about the external suggestions of the structure influence the processing of the optical signals. This influence is z. B. with the Set target direction, the structure to a part of a controller to make the optical signals processed by the triggered them deformations of the optomechanical material deformations of the structure by external Counteract suggestions.

Konkret kann die Struktur so ausgebildet sein, dass sie die optischen Signale innerhalb der Stege und Knoten leitet, wobei dann die Verarbeitung der optischen Signale auch innerhalb der Stege und/oder Knoten erfolgen kann.Concrete For example, the structure may be configured to receive the optical signals within the ridges and knots, then processing the optical signals also occur within the webs and / or nodes can.

Alternativ kann die Struktur die optischen Signale innerhalb des von den Stegen und Knoten überspannten Volumens leiten. Die Struktur bildet damit einen optischen Kristall aus. Insbesondere kann die Struktur auf diese Weise ein photonisches Bauteil oder ein Teil eines photonischen Bauteils, wie beispielsweise eines photonischen Transistors sein.alternative The structure can be the optical signals within of the webs and knotted nodes Lead volume. The structure thus forms an optical crystal out. In particular, the structure in this way a photonic device or a part of a photonic device, such as a be a photonic transistor.

Insbesondere kann die Struktur als photonischer Kristall eine optische Bandlücke aufweisen.Especially For example, the structure may have an optical band gap as a photonic crystal.

Besonders bevorzugt ist es, wenn bei der neuen dreidimensionalen Struktur nach Art eines Diamantgitters jeweils vier Stege in einem Knoten miteinander verbunden sind, insbesondere unter Einschluss eines Winkels von arccos(–1/3) = 109,47° zwischen jeweils zwei Stegen.Especially it is preferable if in the new three-dimensional structure in the manner of a diamond lattice four bars each in a knot are interconnected, in particular including a Angles of arccos (-1/3) = 109.47 ° between two bars each.

Die neue dreidimensionale Struktur kann hohle Stege und/oder Knoten aufweisen. Typischerweise sind die Stege und die sie verbindenen Knoten aber nicht hohl. Die Oberfläche der Struktur kann dann per definitionem keine Minimalfläche sein, sie ist aber vorzugsweise energetisch optimal, d. h. von maximaler Entropie und/oder minimaler freier Enthalpie.The new three-dimensional structure can be hollow webs and / or knots exhibit. Typically, the webs and the connecting them Knot but not hollow. The surface of the structure can then by definition, no minimal surface but it is preferably energetically optimal, d. H. of maximum Entropy and / or minimal free enthalpy.

Mit Hilfe der neuen dreidimensionalen Struktur kann nicht nur ein Regler für die optischen Signale, mit denen das optomechanische Material in der Struktur zwecks Formänderung angesteuert wird, in die Struktur verlagert werden. Grundsätzlich ist es auch möglich, die optischen Signale selbst in der Struktur zu erzeugen, indem beispielsweise mindestens einer der Stege teilweise oder ganz aus einem optisch aktiven Material ausgebildet ist, das unter Einwirkung einer nicht optischen, insbesondere einer mechanischen Anregung, die optischen Signale erzeugt. Dabei kann bereits in dem Erzeugungsprozess der optischen Signale ein Teil oder die gesamte Regelung für die optischen Signale verlagert werden, d. h. die Festlegung von Amplitude und Frequenz bzw. Phase.With Help of the new three-dimensional structure can not just a regulator for the optical signals with which the optomechanical material in the structure for the purpose of shape change is moved into the structure. Basically it also possible to generate the optical signals themselves in the structure by For example, at least one of the webs partially or completely an optically active material is formed under the action a non-optical, in particular a mechanical excitation, generates the optical signals. It can already be in the production process the optical signals a part or the entire scheme for the optical Signals are shifted, d. H. the definition of amplitude and Frequency or phase.

Als optomechanische Materialien kommen bei der vorliegenden Erfindung Photo-Ferroelektrika, Photo-Piezoelektrika, polare Halbleiter sowie organische und photoplastische Werkstoffe in Frage. Zu den Photo-Ferroelektrika zählen Einkristalle, Keramiken, wie beispielsweise (Pb, La)(Zr, Ci)O3 dotiert mit WO3, aber auch bleifreie Piezokeramiken, sowie Relaxor-Ferro elektrika, wie beispielsweise LiMbO3, KTN und SBN. Zu den polaren Halbleitern zählen III/V-Verbindungen der Nitride, Galliumnitrid und II/VI-Halbleiter, wie beispielsweise CdS und ZnO. Zu den organischen und photoplastischen Werkstoffen zählen sogenannte Azo-Polymere, molekulare Gläser und Flüssigkristalle.Suitable optomechanical materials in the present invention are photo-ferroelectrics, photo-piezoelectrics, polar semiconductors and organic and photoplastic materials. The photo-ferroelectrics include single crystals, ceramics, such as (Pb, La) (Zr, Ci) O 3 doped with WO 3 , but also lead-free piezoceramics, and relaxor ferro electrics, such as LiMbO 3 , KTN and SBN. The polar semiconductors include III / V compounds of nitrides, gallium nitride and II / VI semiconductors such as CdS and ZnO. The organic and photoplastic materials include so-called azo polymers, molecular glasses and liquid crystals.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.Advantageous developments of the invention will become apparent from the claims, the description and the drawings. The advantages of features and of combinations of several features mentioned in the introduction to the description are merely exemplary and can come into effect alternatively or cumulatively, without the advantages having to be achieved by embodiments according to the invention. Further Merk The drawings in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several components to each other and their relative arrangement and operative connection -. The combination of features of different embodiments of the invention or of features of different claims is also possible deviating from the chosen relationships of the claims and is hereby stimulated. This also applies to those features which are shown in separate drawings or are mentioned in their description. These features can also be combined with features of different claims. Likewise, in the claims listed features for further embodiments of the invention can be omitted.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert und beschrieben.in the Below are embodiments below Reference to the attached Drawings closer explained and described.

1 skizziert eine Struktur mit den notwendigen Einrichtungen zur aktiven Unterdrückung von Schwingungen der Struktur nach dem Stand der Technik. 1 outlined a structure with the necessary means for active suppression of vibrations of the structure according to the prior art.

2 skizziert eine erfindungsgemäße dreidimensionale Struktur mit den hier notwendigen Einrichtungen zur Unterdrückung von Schwingungen der Struktur; und 2 outlines a three-dimensional structure according to the invention with the necessary equipment for suppressing vibrations of the structure; and

3 ist ein Beispiel für den Aufbau einer erfindungsgemäßen dreidimensionalen Struktur. 3 is an example of the structure of a three-dimensional structure according to the invention.

FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES

In 1 ist schematisch eine Struktur 1 zusammen mit Einrichtungen wiedergegeben, um Schwingungen der Struktur aufgrund externer Anregungen 2 zu unterdrücken. Deformationen der Struktur 1 werden durch einen Sensor 3 erfasst. Das Signal des Sensors 3 wird durch einen Sensorsignalverstärker 4 einem Regler 5 zugeführt, dessen Ausgangssignal von einem Leistungsverstärker 6 verstärkt wird. Mit dem verstärkten Signal wird ein Aktuator 7 an der Struktur 1 angesteuert, um den Anregungen 2 entgegen gerichtete Kräfte hervorzurufen. Neben der Anzahl und Komplexität der Einrichtungen 3 bis 7 treten Probleme bei der optimalen Anordnung des Sensors 3 und des Aktuators 7 auf, um von den Anregungen 2 angeregte Schwingungen der Struktur 1 tatsächlich zu unterdrücken.In 1 is a schematic structure 1 reproduced along with facilities to vibrations of the structure due to external suggestions 2 to suppress. Deformations of the structure 1 be through a sensor 3 detected. The signal of the sensor 3 is through a sensor signal amplifier 4 a controller 5 supplied, the output signal from a power amplifier 6 is reinforced. The amplified signal becomes an actuator 7 at the structure 1 driven to the suggestions 2 to cause opposing forces. In addition to the number and complexity of facilities 3 to 7 Problems occur with the optimal arrangement of the sensor 3 and the actuator 7 to get away from the suggestions 2 excited vibrations of the structure 1 actually suppress.

Bei einer erfindungsgemäßen Struktur 11, wie sie in 2 skizziert ist, ist die gesamte Regelschleife, wie sie in 1 dargestellt ist, in die Struktur 11 selbst verlagert. Ausschließlich optische Signale 12 von einer Lichtquelle 13 werden von außen zugeführt. Aber auch diese externe Lichtquelle 13 kann durch Integration von optisch aktivem Material in die Struktur 11 vermieden werden. Von der Struktur 11 werden die optischen Signale 12 in jedem Fall so verarbeitet und Teilen der Struktur 11 aus optomechanischem Material zugeleitet, dass die bei dem optomechanischen Material von den verarbeiteten optischen Signalen 12 ausgelösten Formänderungen der Anregung von Schwingungen der Struktur 11 durch die äußeren Anregungen 2 entgegenwirken. Dies ist dadurch möglich, dass die Struktur 11 durch die Anregungen 2 in einer Weise verändert wird, die sich auf die Verarbeitung der optischen Signale 12 durch die Struktur 11 auswirkt. Auch andere Änderungen der Struktur können im Sinne eines adaptiven Reglers in die Verarbeitung der optischen Signale 12 durch die Struktur 11 einfließen, so dass auch für das Nachführen der Verarbeitung in Bezug auf unterschiedliche Betriebs- oder Umgebungsbedingungen der Struktur 11 keine externen Einrichtungen erforderlich sind.In a structure according to the invention 11 as they are in 2 is outlined, the entire control loop, as in 1 is shown in the structure 11 self-relocated. Exclusively optical signals 12 from a light source 13 are supplied from the outside. But also this external light source 13 can be achieved by incorporating optically active material into the structure 11 be avoided. From the structure 11 become the optical signals 12 in any case so processed and parts of the structure 11 fed from optomechanical material that in the optomechanical material of the processed optical signals 12 triggered form changes of the excitation of vibrations of the structure 11 through the external suggestions 2 counteract. This is possible because of the structure 11 through the suggestions 2 is changed in a way that focuses on the processing of the optical signals 12 through the structure 11 effect. Other changes in the structure can also be used in the processing of optical signals in the sense of an adaptive controller 12 through the structure 11 so that also for tracking the processing in relation to different operating or environmental conditions of the structure 11 no external facilities are required.

3 skizziert einen möglichen Aufbau der Struktur 11 in Form von gitterartig angeordneten und in Knoten 14 miteinander verbundenen Stegen 15. Mindestens einer der Stege 15 besteht aus optomechanischem Material, das mit optischen Signalen auf eine Formänderung ansteuerbar ist. Die optischen Signale können dabei längs der Stege 15 und durch die Knoten 14 geleitet und dabei verarbeitet werden. Es ist aber auch möglich, dass die optischen Signale in dem von der Struktur 11 überspannten Volumen geleitet werden. Dabei kann die Struktur 11 einen photonischen Kristall mit einer Bandlücke für optische Signale bestimmter Frequenz ausbilden und dabei Teil eines photonischen Halbleiterbauteils wie beispielsweise eines photonischen Transistors sein. Durch die Integration von optomechanischem Material in den photonischen Kristall können die photonischen Eigenschaften des Kristalls mit Hilfe der optomechanisch bewirkten Formänderung variiert werden, und umgekehrt kann mit Hilfe des photonischen Verhaltens eine gezielte Ansteuerung der Struktur 11 auf bestimmte Formänderungen bewirkt werden. Dabei ist eine Trennung der Bereiche der Struktur in photonische und optomechanische weder zwingend noch unbedingt sinnvoll. Vielmehr sind dieselben Bereiche der Struktur 11 vorzugsweise sowohl optomechanisch als auch photonisch wirksam, um die geschilderte Wechselbeziehung in gewünschter Weise zu realisieren. 3 outlines a possible structure of the structure 11 arranged in the form of a lattice and in knots 14 interconnected webs 15 , At least one of the bars 15 consists of optomechanical material that can be controlled with optical signals to a change in shape. The optical signals can be along the webs 15 and through the knots 14 be guided and thereby processed. But it is also possible that the optical signals in the of the structure 11 be guided overstretched volume. The structure can 11 form a photonic crystal with a band gap for optical signals of a certain frequency and thereby be part of a photonic semiconductor device such as a photonic transistor. By integrating optomechanical material in the photonic crystal, the photonic properties of the crystal can be varied by means of the optomechanically induced change in shape, and conversely, by means of the photonic behavior, a targeted control of the structure 11 be effected on certain changes in shape. Here, a separation of the areas of the structure in photonic and optomechanical neither mandatory nor necessarily useful. Rather, the same areas are the structure 11 preferably both optomechanically and photonically effective to realize the described correlation in the desired manner.

Bei dem von den Stegen 15 und den Knoten 14 in 3 gebildeten Gitter der Struktur 11 handelt es sich um ein Diamantgitter, bei dem die Stege 15 in jedem Knoten Tetraederwinkel von 109,45° untereinander einschließen.At the von der Stegen 15 and the node 14 in 3 formed lattice of the structure 11 it is a diamond lattice, in which the webs 15 Include in each node tetrahedral angle of 109.45 ° with each other.

11
Strukturstructure
22
Anregungstimulation
33
Sensorsensor
44
SensorsignalverstärkerSensor signal amplifier
55
Reglerregulator
66
Leistungsverstärkerpower amplifier
77
Aktuatoractuator
1111
Strukturstructure
1212
optische Signaleoptical signals
1313
Lichtquellelight source
1414
Knotennode
1515
Stegweb

Claims (8)

Dreidimensionale Struktur mit einer Vielzahl von gitterartig angeordneten und in Knoten miteinander verbundenen Stegen, wobei mindestens einer der Stege teilweise oder ganz aus einem mit optischen Signalen zu einer Formänderung ansteuerbaren optomechanischen Material ausgebildet ist, wobei die Struktur (11) die optischen Signale (12) zu dem optomechanischen Material leitet und beim Leiten zu dem optomechanischen Material abhängig von einem Deformations- und/oder Spannungszustand der Struktur (11) verarbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (11) Teil eines Reglers ist, der die optischen Signale (12) so verarbeitet, dass die von ihnen ausgelösten Formänderungen des optomechanischen Materials Deformationen der Struktur (11) durch externe Anregungen (2) entgegenwirken.A three-dimensional structure having a multiplicity of webs arranged in lattice-like manner and connected in knots, wherein at least one of the webs is formed partially or entirely from an optomechanical material which can be controlled with optical signals for a change in shape, the structure (FIG. 11 ) the optical signals ( 12 ) to the opto-mechanical material and, when conducting to the opto-mechanical material, depending on a state of deformation and / or stress of the structure ( 11 ), characterized in that the structure ( 11 ) Is part of a controller that controls the optical signals ( 12 ) are processed so that the deformations of the optomechanical material which they cause are deformations of the structure ( 11 ) by external suggestions ( 2 ) counteract. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (11) die optischen Signale innerhalb der Stege (15) und Knoten (14) leitet.Device according to claim 1, characterized in that the structure ( 11 ) the optical signals within the webs ( 15 ) and nodes ( 14 ). Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (11) die optischen Signale (12) innerhalb der Stege (15) und/oder Knoten (14) verarbeitet.Device according to claim 2, characterized in that the structure ( 11 ) the optical signals ( 12 ) within the bars ( 15 ) and / or nodes ( 14 ) processed. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (11) die optischen Signale (12) innerhalb des von den Stegen (15) und Knoten (14) überspannten Volumens leitet.Device according to claim 1, characterized in that the structure ( 11 ) the optical signals ( 12 ) within the von der Stegen ( 15 ) and nodes ( 14 ) spans volume. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (11) ein photonisches Halbleiterbauteil oder Teil eines photonischen Halbleiterbauteils ist.Device according to claim 4, characterized in that the structure ( 11 ) is a photonic semiconductor device or part of a photonic semiconductor device. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (11) eine optische Bandlücke aufweist.Device according to claim 5, characterized in that the structure ( 11 ) has an optical band gap. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach Art eines Diamantgitters jeweils vier Stege (15) in einem Knoten (14) miteinander verbunden sind, insbesondere unter Einschluss eines Winkels von arccos(–1/3) zwischen jeweils zwei Stegen (15).Apparatus according to claim 6, characterized in that in the manner of a diamond lattice in each case four webs ( 15 ) in a node ( 14 ), in particular including an angle of arccos (-1/3) between each two webs ( 15 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Stege (15) teilweise oder ganz aus einem optisch aktiven Material ausgebildet ist, das unter Einwirkung einer nicht-optischen, insbesondere einer mechanischen Anregung die optischen Signale (12) erzeugt.Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that at least one of the webs ( 15 ) is formed partially or completely from an optically active material which, under the influence of a non-optical, in particular a mechanical excitation, the optical signals ( 12 ) generated.
DE102008048759A 2008-09-24 2008-09-24 Three-dimensional, optomechanical structure for use in photonic transistor, has bars connected with each other, where optical signals are processed such that deformation of structure is counteracted based on changing of shape of material Active DE102008048759B3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008048759A DE102008048759B3 (en) 2008-09-24 2008-09-24 Three-dimensional, optomechanical structure for use in photonic transistor, has bars connected with each other, where optical signals are processed such that deformation of structure is counteracted based on changing of shape of material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008048759A DE102008048759B3 (en) 2008-09-24 2008-09-24 Three-dimensional, optomechanical structure for use in photonic transistor, has bars connected with each other, where optical signals are processed such that deformation of structure is counteracted based on changing of shape of material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102008048759B3 true DE102008048759B3 (en) 2010-05-20

Family

ID=42105458

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008048759A Active DE102008048759B3 (en) 2008-09-24 2008-09-24 Three-dimensional, optomechanical structure for use in photonic transistor, has bars connected with each other, where optical signals are processed such that deformation of structure is counteracted based on changing of shape of material

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102008048759B3 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018109238A1 (en) 2018-04-18 2019-10-24 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. As an actuator and / or sensor usable elastic member with triple periodic membrane or framework structure

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19610656A1 (en) * 1996-03-05 1997-09-11 Deutsche Telekom Ag Optical multi-way switch with electrically adjustable photon crystals
US20040131799A1 (en) * 2002-10-09 2004-07-08 Andre Arsenault Widely wavelength tuneable polychrome colloidal photonic crystal device
DE102006044532B3 (en) * 2006-09-21 2008-01-17 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Two-dimensional truss, has beams converging in nodes and formed axially symmetric to main extending direction, where diameter of beams in imaginary cut along plane is calculated using preset formula that defines catenoid

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19610656A1 (en) * 1996-03-05 1997-09-11 Deutsche Telekom Ag Optical multi-way switch with electrically adjustable photon crystals
US20040131799A1 (en) * 2002-10-09 2004-07-08 Andre Arsenault Widely wavelength tuneable polychrome colloidal photonic crystal device
DE102006044532B3 (en) * 2006-09-21 2008-01-17 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Two-dimensional truss, has beams converging in nodes and formed axially symmetric to main extending direction, where diameter of beams in imaginary cut along plane is calculated using preset formula that defines catenoid

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
D.Elser et al., Physical Review Letters 97, 133901 (2006), pp 1-4 *
Kippenberg, Tobias et al., Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Garching, Tätigkeitsbericht 2007 *
Wonjoo Suh et al., Applied Physics Letters Vol. 82, No. 13, pp 1999-2001 *
Wonjoo Suh et al., Applied Physics Letters Vol. 82, No. 13, pp 1999-2001 Kippenberg, Tobias et al., Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Garching, Tätigkeitsbericht 2007 D.Elser et al., Physical Review Letters 97, 133901 (2006), pp 1-4

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018109238A1 (en) 2018-04-18 2019-10-24 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. As an actuator and / or sensor usable elastic member with triple periodic membrane or framework structure
DE102018109238B4 (en) * 2018-04-18 2021-07-01 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. An elastic component that can be used as an actuator and / or sensor and has a triple periodic membrane or framework structure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69202452T2 (en) ARRANGEMENT FOR ULTRASONIC SHAKING OF A NON-RESONING STRUCTURE.
DE60216039T2 (en) Piezoelectric single crystal with controlled domain structure
DE3515798A1 (en) DEVICE AND METHOD FOR INITIATING ACOUSTIC WAVES IN EARTH INFORMATION
DE102008028885A1 (en) Method for tuning a resonance frequency of a piezoelectric component
DE1487666A1 (en) Laser projection device
DE102016011647A1 (en) Excitation of fibers with bending piezoactuators
DE60028654T2 (en) Resonant device such as racket or knocker
DE112016000199T5 (en) power generator
DE102011076477A1 (en) Active vibration absorber
DE102008048759B3 (en) Three-dimensional, optomechanical structure for use in photonic transistor, has bars connected with each other, where optical signals are processed such that deformation of structure is counteracted based on changing of shape of material
DE102012202945A1 (en) Method for controlling an inertial drive
DE2522890B2 (en) Process and hydraulic test device for performing resonance tests
EP2286025B1 (en) Shaking device
DE102004059554A1 (en) Assembly to compress loose semi-liquid concrete particles into a brick mold is coupled to twin-mass oscillation unit
DE102017212324A1 (en) Method and apparatus for high pressure fluid processing
AT4530U1 (en) SCREENING MACHINE WITH MOVING SCREEN
DE69006736T2 (en) METHOD AND DEVICE FOR PROTECTING A SHIP'S BODY OR UNDERWATER CONSTRUCTION AGAINST BIOLOGICAL POLLUTION.
DE102017126644B4 (en) Membrane element assembly and method therefor
DE10204923C1 (en) Sonotrode disperser, e.g. for cleaning applications, has radial bridges connecting central receptor shaft to cylindrical body
Schwarzkopf et al. Regen‐Wind‐induzierte Schwingungen–Ein Berechnungsmodell auf der Grundlage der neuesten Erkenntnisse
DE102024118794B4 (en) Method for operating an actuator, actuator and positioning device
WO2015114000A1 (en) Method for reducing mechanical vibrations in electro-optical modulators, and arrangement comprising an electro-optical modulator
DE102018132327B4 (en) Method and signal generator for controlling an acousto-optical element as well as an arrangement and microscope with a signal generator
Luft Aktive und passive Schallreduktion am Dieselmotor
DE102004047696B4 (en) Piezoelectric bending transducer

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
R084 Declaration of willingness to licence