OPTISCHE VORRICHTIMG MIT FLÜSSIGEM OPTISCHEN MITTEL OPTICAL DEVICE WITH LIQUID OPTICAL AGENT
Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung mit mindestens einem optischen Mittel, das aus einer Flüssigkeit besteht und das mindestens eine ultraphobe Fläche aufweist, auf der das optische Mittel verschiebbar ist.The present invention relates to an optical device with at least one optical means, which consists of a liquid and which has at least one ultraphobic surface on which the optical means is displaceable.
Durch den zunehmenden Einsatz von Glasfasern im Bereich der Telekommunikation steigt auch das Interesse an rein optischen Mehrfachschaltern, die sowohl irr Vermittlungsstellen als auch zur Herstellung von leicht änderbaren Verschaltungen eingesetzt werden können. Insbesondere die Monomode-Technik stellt für solche Schaltaufgaben eine Herausforderung dar.The increasing use of glass fibers in the field of telecommunications also increases the interest in purely optical multiple switches, which can be used both in switching centers and for the production of easily changeable circuits. Monomode technology in particular is a challenge for such switching tasks.
N x M-Schaltmatrizen, welche auf Verschaltung von N-optischen Eingangskanälen auf M-Ausgangskanäle (N, M > 2) ermöglichen, bieten sich für solche Aufgaben an. Die matrixartige Anordnung der Schaltelemente ermöglicht eine Erweiterung der Anzahl von Ein- und Ausgangskanälen mit dem gleichen Konzept.N x M switching matrices, which enable the connection of N-optical input channels to M-output channels (N, M> 2), are suitable for such tasks. The matrix-like arrangement of the switching elements enables the number of input and output channels to be expanded using the same concept.
Dabei werden mittels Glasfasern zugeführten Lichtstrahlen der Eingänge durch bewegliche optische Elemente, wie beispielsweise Linsen oder Spiegel auf die Ausgänge umgelenkt. Bisher wurden die optischen Mittel mit Stellmotoren bewegt. Dieses Konzept hat sich jedoch als vergleichsweise teuer, langsam und wartungsintensiv herausgestellt.In this case, light beams of the inputs that are supplied by means of glass fibers are deflected onto the outputs by movable optical elements, such as, for example, lenses or mirrors. So far, the optical means were moved with servomotors. However, this concept has turned out to be comparatively expensive, slow and maintenance-intensive.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es deshalb, eine optische Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist.The object of the present invention was therefore to provide an optical device which does not have the disadvantages of the prior art.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine optische Vorrichtung mit mindestens einem optischen Mittel, das aus einer Flüssigkeit besteht und das mindestens eine ultraphobe Oberfläche aufweist, auf der das optische Mittel verschiebbar ist.This object is achieved by an optical device with at least one optical means which consists of a liquid and which has at least one ultraphobic surface on which the optical means can be displaced.
Es war für den Fachmann überaus erstaunlich und nicht zu erwarten, daß es mit dieser Vorrichtung möglich ist, einen optischen Schalter zu realisieren, bei dem die optischen Mittel nahezu ohne Reibungs- und Flüssigkeitsverlust und Abnutzung bewegt werden können. Mit der optischen Vorrichtung können die optischen Mittel
sehr schnell und präzise verschoben werden. Die optische Vorrichtung ist einfach und kostengünstig herzustellen.It was extremely surprising to the person skilled in the art and it was not to be expected that it would be possible with this device to implement an optical switch in which the optical means can be moved with almost no loss of friction and fluid and wear. With the optical device, the optical means can be moved very quickly and precisely. The optical device is simple and inexpensive to manufacture.
Als flüssiges optisches Mittel kommt jedes dem Fachmann geläufige Mittel in Frage. Vorzugsweise sind die Mittel jedoch optische Linsen oder Spiegel. Bei Linsen ist die Flüssigkeit vorzugsweise Wasser. Ebenso können bevorzugt Flüssigkeiten verwendet werden, die bei der Wellenlänge des Lichtes, mit dem der optische Schalter betrieben wird, optisch transparent sind und vorzugsweise eine hohe Oberflächenspannung aufweisen.Any liquid known to a person skilled in the art can be used as the liquid optical medium. However, the means are preferably optical lenses or mirrors. In the case of lenses, the liquid is preferably water. Likewise, liquids can preferably be used which are optically transparent at the wavelength of the light with which the optical switch is operated and preferably have a high surface tension.
Bei einem Spiegel ist die Flüssigkeit vorzugsweise eine Flüssigkeit, die an einer ultraphoben Oberfläche stark entnetzt, wobei sich ein dünner Luftfilm zwischen Flüssigkeit und Oberfläche ausbildet, an dem eine optische Totalreflektion auftritt, die als Spiegel verwendet werden kann. Dazu eignen sich Wasser oder Öle an transparenten ultraphoben Oberflächen, bei denen der jeweilige Flüssigkeitstropfen einen Kontaktwinkel > 150° aufweist.In the case of a mirror, the liquid is preferably a liquid which strongly wets out on an ultraphobic surface, a thin air film being formed between the liquid and the surface, on which an optical total reflection occurs, which can be used as a mirror. For this purpose, water or oils on transparent ultraphobic surfaces are suitable, where the respective drop of liquid has a contact angle> 150 °.
Die flüssigen, optischen Mittel werden vorzugsweise durch elektrische Felder verschoben, die vorzugsweise durch ein Raster von im wesentlichen gleichmäßig verteilten Elektroden, die einzeln ansteuerbar sind, erzeugt werden können.The liquid, optical means are preferably shifted by electrical fields, which can preferably be generated by a grid of essentially uniformly distributed electrodes that can be controlled individually.
Vorzugsweise weist das Raster mindestens 5x5=25, besonders bevorzugt mindestens 16x16=256 und ganz besonders bevorzugt mindestens 20x20=400 Elektroden auf. Die Elektroden sind jeweils individuell an eine elektrische Spannungsquelle mit vorzugsweise 10 bis 1000 V, besonders bevorzugt 100 bis 300 V, anschließbar, so daß mit jeder Elektrode unabhängig von den anderen Elektroden ein elektrisches Feld erzeugbar ist. Vorzugsweise sind die Elektroden in einem Abstand von <100 μm, besonders bevorzugt <50 μm und ganz bevorzugt <10 μm, angeordnet und weisen vorzugsweise eine Dimension 150 μm, besonders bevorzugt <70 μm und ganz besonders bevorzugt <20 μm, auf.The grid preferably has at least 5x5 = 25, particularly preferably at least 16x16 = 256 and very particularly preferably at least 20x20 = 400 electrodes. The electrodes can each be connected individually to an electrical voltage source with preferably 10 to 1000 V, particularly preferably 100 to 300 V, so that an electrical field can be generated with each electrode independently of the other electrodes. The electrodes are preferably arranged at a distance of <100 μm, particularly preferably <50 μm and very preferably <10 μm, and preferably have a dimension of 150 μm, particularly preferably <70 μm and very particularly preferably <20 μm.
Die Spannungsquelle wird vorzugsweise von einer automatisierten Steuerungseinheit, beispielsweise einem Computer, gesteuert und die einzelnen Elektroden somit individuell mit elektrischer Spannung beaufschlagt. Mit dem
Computer wird festgelegt, welche Elektrode zu welchem Zeitpunkt und über welchen Zeitraum an eine elektrischer Spannung gelegt wird. Dadurch kann festgelegt werden, welche Bahn auf der hydrophoben Oberfläche ein Flüssigkeitstropfen mit welcher Geschwindigkeit durchläuft. Die Ansteuerung der Elektroden durch die automatisierte Steuerungseinheit kann zu jedem Zeitpunkt verändert werden.The voltage source is preferably controlled by an automated control unit, for example a computer, and the individual electrodes are thus individually supplied with electrical voltage. With the The computer determines which electrode is to be connected to an electrical voltage at what time and for how long. In this way it can be determined which path on the hydrophobic surface a liquid drop travels at which speed. The control of the electrodes by the automated control unit can be changed at any time.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nicht nur eine sondern mehrere Elektroden, vorzugsweise mindestens zwei besonders bevorzugt mindestens vier Elektroden, gleichzeitig angesteuert. Bei der Ansteuerung von zwei Elektroden liegen diese vorzugsweise nebeneinander und bei einer Ansteuerung von vier Elektroden sind diese vorzugsweise in einem Carre angeordnet.In a preferred embodiment of the present invention, not only one but a plurality of electrodes, preferably at least two, particularly preferably at least four electrodes, are controlled simultaneously. When two electrodes are actuated, these are preferably adjacent to one another and when four electrodes are actuated, they are preferably arranged in a carriage.
Vorzugsweise sind die Elektroden in der Nähe der Oberfläche eines Trägers angeordnet. Dieser Träger wird vorzugsweise mit einer Folie mit einer ultraphoben Oberfläche beklebt.The electrodes are preferably arranged in the vicinity of the surface of a carrier. This carrier is preferably covered with a film with an ultraphobic surface.
Eine ultraphobe Fläche im Sinne der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Kontaktwinkel eines Wassertropfens, der an der Oberfläche liegt, mehr als 150° beträgt und der Abrollwinkel 10° nicht überschreitet. Als Abrollwinkel wird der Neigungswinkel einer grundsätzlich planaren aber strukturierten Oberfläche gegen die Horizontale verstanden, bei dem ein stehender Wassertropfen mit einem Volumen von 10 μl aufgrund der Schwerkraft bei einer Neigung der Oberfläche bewegt wird. Solche ultraphoben Oberflächen sind zum Beispiel in der WO 98/23549, WO 96/04123, WO 96/21523, WO 00/39369, WO 00/39368, WO00/39239, WO 00/39051, WO 00/38845 und WO 96/34697 offenbart, die hiermit als Referenz eingeführt werden und somit als Teil der Offenbarung gelten.An ultraphobic surface in the sense of the invention is characterized in that the contact angle of a drop of water lying on the surface is more than 150 ° and the roll angle does not exceed 10 °. The roll angle is understood to be the angle of inclination of a basically planar but structured surface against the horizontal, at which a standing water drop with a volume of 10 μl is moved due to the force of gravity when the surface is inclined. Such ultraphobic surfaces are described, for example, in WO 98/23549, WO 96/04123, WO 96/21523, WO 00/39369, WO 00/39368, WO00 / 39239, WO 00/39051, WO 00/38845 and WO 96 / 34697, which are hereby introduced as a reference and are therefore considered part of the disclosure.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die ultraphobe Oberfläche eine Oberflächentopographie auf, bei der die Ortsfrequenz der einzelnen Fourierkomponenten und deren Amplitude a(f) ausgedrückt durch das Integral S (log(f)) = a(f) . f errechnet zwischen den Integrationsgrenzen log (fi/μm"1) = -3 und log (fi/μm"1) = 3 mindestens 0,3 beträgt und die aus einem hydrophoben oder insbesondere oleophoben Material oder aus einem haltbar hydrophobierten oder insbesondere haltbar oliophobierten Material besteht. Eine solche ultraphobe
Oberfläche ist in der internationalen Patentanmeldung WO 00/39240 beschrieben, die hiermit als Referenz eingeführt wird und somit als Teil der Offenbarung gilt.In a preferred embodiment, the ultraphobic surface has a surface topography in which the spatial frequency of the individual Fourier components and their amplitude a (f) are expressed by the integral S (log (f)) = a (f). f calculates between the integration limits log (fi / μm "1 ) = -3 and log (fi / μm " 1 ) = 3 is at least 0.3 and which is made of a hydrophobic or, in particular, oleophobic material or of a durable, hydrophobic or, in particular, durable oliophobic Material exists. Such an ultraphobic Surface is described in international patent application WO 00/39240, which is hereby introduced as a reference and is therefore considered part of the disclosure.
Die optische Vorrichtung kann jedes beliebige, dem Fachmann bekannte optische Instrument sein. Vorzugsweise ist die optische Vorrichtung jedoch ein optischer Schalter, bei dem ein oder mehrere optische Eingangskanäle auf jeweils einen von mehreren optischen Ausgangskanäle geschaltet werden. Vorzugsweise ist bei dieser Anwendung das optische Mittel eine Kugellinse oder ein Spiegel.The optical device can be any optical instrument known to those skilled in the art. However, the optical device is preferably an optical switch in which one or more optical input channels are each switched to one of a plurality of optical output channels. In this application, the optical means is preferably a spherical lens or a mirror.
Durch Verschieben mindestens eines optischen Mittels auf der ultraphoben Oberfläche wird ein Lichtstrahl von einem Eingangskanal auf einen von mehreren Ausgangskanälen umgelenkt.By moving at least one optical means on the ultraphobic surface, a light beam is deflected from an input channel to one of a plurality of output channels.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die optischen Eigenschaften der optischen Mittel durch elektrische Felder verändert. Optische Eigenschaften im Sinne der Erfindung sind vorzugsweise der Brechungsindex und die Krümmung von Linsen, vorzugsweise Kugellinsen, bzw. die Krümmung von Spiegeln. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das optische Mittel nicht nur verschoben sondern insgesamt in seinen optischen Eigenschaften verändert, so daß dem Fachmann zusätzliche Parameter zur Gestaltung von optischen Vorrichtungen zur Verfügung stehen. Der Fachmann versteht, daß das Verschieben der optischen Mittel und die Veränderung von deren optischen Eigenschaften unabhängig voneinander erfolgen kann aber nicht muß.In a further preferred embodiment of the present invention, the optical properties of the optical means are changed by electrical fields. Optical properties in the sense of the invention are preferably the refractive index and the curvature of lenses, preferably spherical lenses, or the curvature of mirrors. In this preferred embodiment of the present invention, the optical means is not only shifted, but its overall optical properties are changed, so that additional parameters for the design of optical devices are available to the person skilled in the art. The person skilled in the art understands that the shifting of the optical means and the change in their optical properties can, but does not have to, take place independently of one another.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine optische Vorrichtung mit einem flüssigen optischen Mittel, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine optische Eigenschaft des Mittels durch ein elektrisches Feld reversibel veränderbar ist.Another object of the present invention is an optical device with a liquid optical means, characterized in that at least one optical property of the means is reversibly changeable by an electric field.
Optische Eigenschaften im Sinne der Erfindung sind vorzugsweise der Brechungsindex und die Krümmung von Linsen, vorzugsweise Kugellinsen, bzw. die Krümmung von Spiegeln.
Es war für den Fachmann überaus erstaunlich, daß es bei flüssigen optischen Mitteln gelingt, durch das Anlegen eines elektrischen Feldes reversibel und sehr schnell unterschiedliche optische Eigenschaften zu erreichen. Die Vorrichtung ist einfach und kostengünstig herzustellen.Optical properties in the sense of the invention are preferably the refractive index and the curvature of lenses, preferably spherical lenses, or the curvature of mirrors. It was extremely surprising for the person skilled in the art that with liquid optical means it is possible to achieve different optical properties reversibly and very quickly by applying an electrical field. The device is simple and inexpensive to manufacture.
Vorzugsweise ist das Mittel eine Kugellinse, die aus einem kugelförmigen Flüssigkeitstropfen besteht, dessen Krümmung reversibel veränderbar ist.The means is preferably a spherical lens, which consists of a spherical drop of liquid, the curvature of which can be reversibly changed.
Vorzugsweise wird das Mittel auf einer ultraphoben Oberfläche, wie sie bereits oben beschrieben worden ist, gelagert. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß ein Tropfen auf der'ultraphoben Oberfläche zumindest annähernd die Form einer Kugel einnimmt und verlustfrei auf der ultraphoben Oberfläche verschoben werden kann.The agent is preferably stored on an ultraphobic surface, as has already been described above. This embodiment has the advantage that a drop on the ' ultraphobic surface takes at least approximately the shape of a sphere and can be moved on the ultraphobic surface without loss.
In einer bevorzugten Anwendungsform der vorliegenden Erfindung ist die optische Vorrichtung ein optischer Schalter. Durch die Veränderung der optischen Eigenschaften ist es möglich, Licht von einem Eingangskanal auf einen von mehreren Ausgangskanälen zu schalten, ohne daß das optische Mittel bewegt werden muß.In a preferred embodiment of the present invention, the optical device is an optical switch. By changing the optical properties, it is possible to switch light from one input channel to one of several output channels without having to move the optical means.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren 1, 2, 2a - 2c erläutert. Diese Erläuterungen sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.The invention is explained below with reference to FIGS. 1, 2, 2a-2c. These explanations are only examples and do not limit the general idea of the invention.
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Schalters.Figure 1 shows an embodiment of the optical switch according to the invention.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Schalters.Figure 2 shows a further embodiment of the optical switch according to the invention.
Figuren 2a 2b zeigen zwei Zustände eines schaltbaren SpiegelsFigures 2a 2b show two states of a switchable mirror
Figur 2c zeigt das Prinzip eines Spiegels, der auf einer ultraphoben Oberfläche basiert.
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Schalters, der drei Eingangskanäle E1 - E3 und drei Ausgangskanäle A1 - A3 aufweist. Durch die Eingangskanäle E1 - E3 werden Lichtsignale in den optischen Schaler geleitet und dort auf einen der Ausgangskanäle A1 - A3 umgeleitet. Beispielhaft ist dies in Figur 1 an dem Eingangskanal E2 und an dem Ausgangskanal A1 verdeutlicht. Ein Lichtsignal wird über den Lichtleiter E2 in den optischen Schalter geleitet und dort durch den Wassertropfen 1, der eine optische Linse darstellt, gebündelt und von der optischen Struktur, die aus neun teilreflektierenden Spiegeln 5 besteht, auf den Ausgangskanal A1 reflektiert. Bevor das Lichtsignal den optischen Schalter durch den Ausgangskanal A1 verläßt, wird es durch den Wassertropfen 3, der ebenfalls eine optische Linse darstellt, wieder aufgeweitet. Der optische Schalter weist des weiteren eine ultraphobe Oberfläche 4 auf, auf der die Wassertopfen einen Kontaktwinkel von 174° einnehmen. Unmittelbar unter der ultraphoben Oberfläche befinden sich zwei Raster mit Elektroden, die jeweils mit einer elektrischen Spannung in einer beliebigen Reihenfolge und für eine beliebige Dauer ansteuerbar sind, wodurch ein Wassertropfen sehr genau und sehr schnell auf oder zwischen den jeweiligen Elektroden des Rasters positioniert werden kann. Der Fachmann erkennt, daß das Raster keine 3 x 3 Matrix sein muß, sondern wesentlich feiner oder gröber sein kann. Durch die Veränderung Position der beiden Wassertropfen werden die Lichtsignale der Eingangskanäle E1 - E3 auf unterschiedliche teilreflektierende Spiegel 5 fokussiert und dementsprechen auf unterschiedliche Ausgangskanäle A1 - A3 umgeleitet. Die möglichen Schaltzustände und die dazugehörigen Positionen der Wassertropfen 1 , 3 sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt. Die Umleitung eines Eingangssignals auf unterschiedliche Ausgangskanäle kann sehr schnell und ohne jegliche mechanische Teile in Form von beweglichen Festkörpern erfolgen.Figure 2c shows the principle of a mirror based on an ultraphobic surface. FIG. 1 shows an embodiment of the optical switch according to the invention, which has three input channels E1-E3 and three output channels A1-A3. Light signals are passed through the input channels E1-E3 into the optical switch and there redirected to one of the output channels A1-A3. This is illustrated by way of example in FIG. 1 on the input channel E2 and on the output channel A1. A light signal is passed via the light guide E2 into the optical switch and bundled there by the water drop 1, which represents an optical lens, and is reflected by the optical structure, which consists of nine partially reflecting mirrors 5, onto the output channel A1. Before the light signal leaves the optical switch through the output channel A1, it is expanded again by the water drop 3, which is also an optical lens. The optical switch also has an ultraphobic surface 4, on which the water plugs have a contact angle of 174 °. Immediately below the ultraphobic surface are two grids with electrodes, each of which can be controlled with an electrical voltage in any order and for any duration, as a result of which a drop of water can be positioned very precisely and very quickly on or between the respective electrodes of the grid. Those skilled in the art recognize that the grid does not have to be a 3 x 3 matrix, but can be much finer or coarser. By changing the position of the two water drops, the light signals of the input channels E1-E3 are focused on different partially reflecting mirrors 5 and accordingly diverted to different output channels A1-A3. The possible switching states and the associated positions of the water drops 1, 3 are summarized in Table 1. An input signal can be redirected to different output channels very quickly and without any mechanical parts in the form of moving solid bodies.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Schalters, der drei Eingangskanäle E1 - E3 und drei Ausgangskanäle A1 - A3 aufweist. Durch die Eingangskanäle E1 - E3 werden Lichtsignale in den optischen Schalter geleitet und dort auf einen der Ausgangskanäle A1 - A3 umgeleitet. Beispielhaft ist dies in Figur 1 an dem Eingangskanal E2 und an dem Ausgangskanal A1 verdeutlicht. Ein Lichtsignal wird über den Lichtleiter E2 in den optischen Schalter geleitet und durch den schaltbaren Spiegel 7 auf den Ausgangskanal A1 umgelenkt. Die Funktionsweise des schaltbaren Spiegels wird anhand der Figuren 2a - 2c weiter
unten erläutert. Der optische Schalter weist des weiteren eine ultraphobe Oberfläche 6 auf, auf der die Wassertopfen einen Kontaktwinkel von 174° einnehmen. Durch die jeweilige Schaltung der schaltbaren Spiegel werden die Lichtsignale der Eingangskanäle E1 - E3 auf unterschiedliche Ausgangskanäle A1 - A3 umgeleitet.FIG. 2 shows a further embodiment of the optical switch according to the invention, which has three input channels E1-E3 and three output channels A1-A3. Light signals are passed through the input channels E1-E3 into the optical switch and there redirected to one of the output channels A1-A3. This is illustrated by way of example in FIG. 1 on the input channel E2 and on the output channel A1. A light signal is passed via the light guide E2 into the optical switch and deflected by the switchable mirror 7 onto the output channel A1. The mode of operation of the switchable mirror is further illustrated in FIGS. 2a-2c explained below. The optical switch also has an ultraphobic surface 6 on which the water plugs have a contact angle of 174 °. Through the respective switching of the switchable mirrors, the light signals of the input channels E1 - E3 are redirected to different output channels A1 - A3.
Die Funktion der schaltbaren Spiegel ist anhand der Figuren 2a - 2c ersichtlich. Wie in Figur 2c dargestellt, basiert der schaltbare Spiegel auf einer transparenten, ultraphoben Fläche 12, einem Luftfilm 11 und einer Flüssigkeit 10, die in dern vorliegenden Fall Wasser ist. Durch die Ultraphobizität der Fläche12 bildet sich zwischen dieser und der Flüssigkeit 10 ein Luftfilm 11 aus, der totalreflektierend d.h. wie ein Spiegel wirkt. Dieser Zusammenhang ist anhand des Lichtstrahls 9 dargestellt.The function of the switchable mirror can be seen from FIGS. 2a-2c. As shown in FIG. 2c, the switchable mirror is based on a transparent, ultraphobic surface 12, an air film 11 and a liquid 10, which in the present case is water. Due to the ultraphobicity of the surface 12, an air film 11 is formed between it and the liquid 10, which is totally reflective, i.e. acts like a mirror. This relationship is shown using the light beam 9.
Die weitere Funktion des schaltbaren Spiegels wird anhand der Figuren 2a und 2b erläutert. Ein Flüssigkeitstropfen 8, in dem vorliegenden Fall Wasser, wird mit einem elektrischen Feld entlang einer ultraphoben Fläche verschoben. Durch die Ultraphobizität der Fläche 12 bildet sich an den Stellen, an denen der Flüssigkeitstropfen 8 die Fläche12 bedeckt ein Luftfilm aus, der totalreflektierend wirkt. An den Stellen der Fläche 12, an denen sich der Flüssigkeitstropfen 8 nicht befindet ist die Fläche 12 für das jeweilige Licht transparent. Figur 2a zeigt den Zustand, in dem der schaltbare Spiegel reflektierend wirkt, weil sich der Flüssigkeitstropfen 8 in der Bahn des Lichtstrahls 9 befindet. Figur 2b zeigt den Zustand, in dem der Flüssigkeitstropfen 8 mit einem elektrischen Feld nach links bewegt worden ist. Der Lichtstrahl wird bei dieser Einstellung des schaltbaren Spiegels lediglich an den transparenten, ultraphoben Flächen gebrochen nicht jedoch reflektiert. Der schaltbare Spiegel kann demnach beliebig zwischen den Zuständen spiegelnd oder lichtdurchlässig umgeschaltet werden. In Figur 2 ist der schaltbare Spiegel in Spalte 1, Reihe 2 total reflektierend und der schaltbare Spiegel in Spalte 1, Reihe 3 transparent. ,
The further function of the switchable mirror is explained with reference to FIGS. 2a and 2b. A drop of liquid 8, in the present case water, is moved with an electric field along an ultraphobic surface. Due to the ultraphobicity of the surface 12, an air film is formed at the points at which the liquid drop 8 covers the surface 12, which film has a total reflection. At the points on the surface 12 where the liquid drop 8 is not located, the surface 12 is transparent to the respective light. FIG. 2a shows the state in which the switchable mirror has a reflective effect because the liquid drop 8 is in the path of the light beam 9. Figure 2b shows the state in which the liquid drop 8 has been moved to the left with an electric field. With this setting of the switchable mirror, the light beam is only refracted but not reflected on the transparent, ultraphobic surfaces. The switchable mirror can therefore be switched between the mirroring or translucent states as desired. In Figure 2, the switchable mirror in column 1, row 2 is totally reflective and the switchable mirror in column 1, row 3 is transparent. .
Tabelle 1
Table 1