液晶技术
什么是液晶
一般来说，随着温度的升高，物质的状态会变成固体、液体、气体三种形态。但是，1888年澳大利亚植物学家F.linizer发现了一种物质是介于固体和液体之间。在这个中间阶段，尽管物质的形态是液体，但由于显示固体晶体中所见的光学各向异性，所以液体晶体被简称为液晶。
图1所示为液晶元件的结构。液晶分子呈棒状，与固体不同，分子的位置不规则，但其朝向与长轴方向平行排列。液晶有被称为介电常数各向异性的性质，有放置在电场中与电场平行分子排列的特征。
现在，液晶大多应用于液晶投影机，液晶显示器等，液晶显示器利用这个性质根据遮断或透射光来显示的。
Santec的液晶技术
作为Santec光学应用产品的核心技术之一，Santec进行了液晶器件的开发生产，如图2所示。
支持8英寸晶圆的制造设备，Santec液晶器件采用垂直排列向列相（Vertical alignment）模式和无机液晶取向层，具有宽视角、高对比度和高可靠性的特点。
以下介绍Santec至今为止的部分研发示例。
LCOS空间光调制器
LCOS（Liquid crystal on silicon）是反射式液晶投影仪、背投影电视所使用的微型头型或微显示技术。
LCOS通常是反射型LC面板，在硅基板上形成反射层和液晶的反射型液晶显示面板，用于驱动液晶的配线部和开关元件通过半导体制造技术在反射层下侧硅基板上制作，因此其特征是无缝隙和高分辨率。
Santec利用可应用于光通信等各个领域的液晶材料，开发了独特的LCOS空间光调制器。
LCOS基本特性（相位调制器结构）
１．相位变化量（φ）
相位变化量在1550nm波长下最大可获取2πrad。如图4所示，通过更改LCOS的驱动参数，可以设置（a）πrad和（b）2πrad。LUT（look-up-table）无选择也可获取良好的相位线性，需要高精度线性时，适用LUT选项。
图4．LCOS面板的操作特性示例（a）πrad用、（b）2πrad用
Figure 4 (a)
Figure 4 (b)
光通信用液晶元件例
液晶的外电场的介电率异向性的特点，可用来自由控制光波的相位和振幅。Santec着眼于这种"控制性"，进行各种光通信产品和测定仪器的研发。图7所示的光通信液晶元件符合Telcordia规格，具有良好的可信赖性。
图8所示的波长阻隔器是构成次世代网络中ROADM(Reconfigurable optical add/drop multiplexer)节点的重要光功能组件。通过它可任意调节输入光信号中各个波长所对应的光强度，或者遮断该波长的光后进行输出。在这里用来控制各波长的光强度，与光信号波长数相对应的各段电极也是由反射形液晶元件提供的。
图8．波长阻隔器
3. 相位稳定性（闪烁噪声）
一般的LCOS面板在视频帧速率周期内会发生面板闪烁，这被称为闪烁噪声。图6的蓝色线是普通品的事例。Santec的LCOS模块的最佳设计是将光通信及精密测量应用中存在问题的闪烁噪声降到最小。如图6中的红线所示，相位稳定性在世界最高水平0.002dB以内显示出优异的特性。
光通信用液晶元件例
液晶的外电场的介电率异向性的特点，可用来自由控制光波的相位和振幅。Santec着眼于这种"控制性"，进行各种光通信产品和测定仪器的研发。图7所示的光通信液晶元件符合Telcordia规格，具有良好的可信赖性。
图8所示的波长阻隔器是构成次世代网络中ROADM(Reconfigurable optical add/drop multiplexer)节点的重要光功能组件。通过它可任意调节输入光信号中各个波长所对应的光强度，或者遮断该波长的光后进行输出。在这里用来控制各波长的光强度，与光信号波长数相对应的各段电极也是由反射形液晶元件提供的。
Figure 8 (a)product outlook, (b) LC device
Figure 8 (c) Example of wavelength selected spectra
在下一代网络的光通信所需的复杂波长特性的波长可调滤波器中，光谱可控可调谐滤波器，采用LCOS技术，可实现任意光谱，而这是用传统的滤波技术难以实现的。图9所示为任意波形滤波器。使用的LCOS元件的像素间距、像素宽度、像素数分别为5μm、4.7μm、2560、液晶驱动电压灰度为12位灰度，有助于光学滤波器的高分辨率化。
图9．任意波形滤波器
