DE102018208188A1 - Strahlablenkungseinheit zur Beeinflussung eines Winkels eines aus der Strahlablenkungseinheit ausgekoppelten Lichtstrahls und Verfahren zum Betreiben einer Strahlablenkungseinheit - Google Patents

Strahlablenkungseinheit zur Beeinflussung eines Winkels eines aus der Strahlablenkungseinheit ausgekoppelten Lichtstrahls und Verfahren zum Betreiben einer Strahlablenkungseinheit Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Strahlablenkungseinheit 100 zur Beeinflussung eines Winkels eines aus der Strahlablenkungseinheit 100 ausgekoppelten Lichtstrahls, wobei die Strahlablenkungseinheit 100 zunächst eine Bragg-Deflektoreinheit 109 aufweist, die einen ersten 151 und einen zweiten 163 Bragg-Spiegel umfasst, die gegenüberliegend angeordnet sind und zwischen denen ein Hohlraum ausgebildet ist. Die Strahlablenkungseinheit 100 weist ferner eine Lichtleiternut 154 auf, die in dem ersten 151 und/oder zweiten 163 Bragg-Spiegel gebildet ist, wobei die Lichtleiternut 154 an den Hohlraum angrenzt. Schließlich weist die Strahlablenkungseinheit 100 zumindest ein an dem ersten Bragg-Spiegel 151 angeordnetes Antriebselement 160 zur Bewegung zumindest eines Teilbereichs des ersten Bragg-Spiegels 151 relativ zum zweiten Bragg-Spiegel 163 auf, um einen Winkel eines im Betrieb der Strahlablenkungseinheit 100 aus der Strahlablenkungseinheit 100 ausgekoppelten Lichtstrahls zu beeinflussen.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
  • Im Bereich der Mikrosystemtechnik sind miniaturisierte optische Systeme Gegenstand von zahlreichen Untersuchungen. Im Speziellen stellt die sogenannte integrierte Optik eine Möglichkeit dar, Licht in sehr kompakten planaren Wellenleitern zu führen und zu verarbeiten. Hierfür können insbesondere Bragg-Wellenleiter, die aus Galliumarsenid-basierten Materialien hergestellt werden, genutzt werden, wobei dieses Materialsystem teuer ist. Bisher erfolgt die Strahlablenkung in solchen Bragg-Wellenleitern durch eine Änderung der Lichtwellenlänge. Weiterhin werden integrierte photonische Chips verwendet, die Wellenleiterstrukturen, Modulatoren, Interferometer, Detektoren, Lichtquellen und weitere Bauelemente enthalten können. Mit solchen integrierten photonischen Chips kann Licht auf einem kleinen Raum von wenigen Quadratmillimetern erzeugt, verteilt, geschaltet und detektiert werden.
  • Die US 4348075 beschreibt eine integrierte monolithische optische Anordnung zur Analog-Digital-Wandlung, bei der eine schnelle Strahlablenkung mittels eines piezoelektrischen Aktuators erfolgt, wobei eine auf einem Substrat angeordnete Linse das von einem Optical Phased Array kommende Licht auf einen Photodetektor fokussiert.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Strahlablenkungseinheit zur Beeinflussung eines Winkels eines aus der Strahlablenkungseinheit ausgekoppelten Lichtstrahls, ein Verfahren zum Betreiben einer Strahlablenkungseinheit, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
  • Mittels der hier vorgestellten Strahlablenkungseinheit, die eine Bragg-Deflektoreinheit umfasst, welchebeispielswseise mit einer integrierten photonischen Lichtschaltereinheit verbunden werden kann, kann ein Lichtstrahl innerhalb von Mikrosekunden innerhalb eines großen Winkelverstellbereichs von beispielsweise 60° in jede beliebige Richtung abgelenkt werden. Diese Strahlenablenkung wird durch eine Änderung einer Lichtleitergeometrie, beispielsweise mittels eines MEMS-Antriebselements, erreicht.
  • Es wird eine Strahlablenkungseinheit zur Beeinflussung eines Winkels eines aus der Strahlablenkungseinheit ausgekoppelten Lichtstrahls vorgestellt, wobei die Strahlablenkungseinheit folgende Merkmale aufweist:
    • - eine Bragg-Deflektoreinheit, die einen ersten und einen zweiten Bragg-Spiegel umfasst, die gegenüberliegend angeordnet sind und zwischen denen ein Hohlraum ausgebildet ist,
    • - eine Lichtleiternut, die in dem ersten und/oder zweiten Bragg-Spiegel gebildet ist, wobei die Lichtleiternut an den Hohlraum angrenzt; und
    • - zumindest ein an dem ersten Bragg-Spiegel angeordnetes Antriebselement zur Bewegung zumindest eines Teilbereichs des ersten Bragg-Spiegels relativ zum zweiten Bragg-Spiegel, um einen Winkel eines im Betrieb der Strahlablenkungseinheit aus der Strahlablenkungseinheit ausgekoppelten Lichtstrahls zu beeinflussen.
  • Eine Strahlablenkungseinheit zur Beeinflussung eines Winkels eines aus der Strahlablenkungseinheit ausgekoppelten Lichtstrahls kann beispielsweise in einem Lidarsystem angewendet werden, welches mittels Licht eine Position, Form und Entfernung von Objekten misst und für das automatisierte Fahren verwendet werden kann. Alternativ kann die hier vorgestellte Strahlablenkungseinheit Anwendung in Pico-Projektoren und/oder Head-Up-Displays und/oder anderen Projektor-Systemen und/oder anderen Scanner-Systemen finden. Eine Ablenkung des Lichtstrahls durch die Strahlablenkungseinheit kann hierbei eindimensional oder zweidimensional erfolgen. Bei einer Bragg-Deflektoreinheit kann es sich um einen Deflektor bzw. eine Ablenkeinheit handeln, die ein Teilelement einer Strahlablenkungseinheit bildet und die in Winkel- und Spektralräumen wirkt und dahingehend eine spektral selektive Strahlsteuerung eines Lichtstrahls ermöglicht. Ein Bragg-Spiegel kann als ein effizienter Reflektor bezeichnet werden, der ein Teilelement einer Bragg-Deflektoreinheit bildet und in Lichtleitern eingesetzt wird. Er kann eine Mehrzahl alternierender, dünner Schichten mit sowohl (relativen) niedrigen als auch hohen Brechungsindizes aufweisen. Das maximale Reflexionsvermögen für eine Wellenlänge wird hierbei erreicht, wenn alle Schichten eines Bragg-Spiegels eine optische Dicke von genau einem Viertel der Wellenlänge des Lichts aufweisen. Bei einem Lichtleiter kann es sich um transparente Materialien relativ hoher optischer Dichte handeln, in die Licht eingekoppelt und durch Totalreflexion weitergeleitet wird. Licht wird so eingestrahlt, dass es stets an der Grenzfläche zwischen dem optisch dichteren und optisch dünneren Material total reflektiert wird. Insbesondere kann es sich bei dem Lichtleiter um einen Wellenleiter handeln, der durch seine physikalische Beschaffenheit eine Lichtwelle so bündelt, dass diese darin als Wanderwelle geführt wird. Bei einer Lichtleiternut kann es sich um eine Vertiefung innerhalb eines Lichtleiters bzw. eines Bragg-Spiegels handeln, welche die Form einer (beispielsweise schmalen) Rinne hat. Bei einem Hohlraum kann es sich um einen leeren Raum zwischen zwei Bragg-Spiegeln handeln, wobei ein Lichtleiter hierbei Teil des Hohlraums sein kann.
  • Die Vorteile der hier vorgestellten Strahlablenkungseinheit zur Beeinflussung eines Winkels eines aus der Strahlablenkungseinheit ausgekoppelten Lichtstrahls liegen insbesondere darin, dass durch die Ansteuerung einer Bragg-Deflektoreinheit (beispielsweise mit Hilfe einer integrierten photonischen Lichtschaltereinheit) eine schnelle Strahlablenkungseinheit mit einer µs-Zeitauflösung vorteilhaft auf einem sehr kleinen Bauraum, beispielsweise wenige mm umfassend, realisiert werden kann. Die Bragg-Deflektoreinheit kann hierbei nicht nur als Sender, sondern optional auch als Empfangselement verwendet werden. Im Unterschied zu bekannten optischen Mikrosystemen wird in der hier vorgestellten Strahlablenkungseinheit eine Realisierung von Bragg-Lichtleitern beispielsweise mit siliziumbasierten Materialien gezeigt, die eine wesentlich kostengünstigere Herstellung erlauben sowie in einem weiten Wellenlängenbereich einsetzbar sind, beispielsweise in einem Bereich von 900 nm bis 1700nm. Ein Vorteil der Verwendung von längerwelligem Licht ist hierbei, dass die aufgrund von Augensicherheit erlaubte optische Sendeleistung höher ist und die Strahlablenkungseinheit hierdurch eine größere Reichweite erreichen kann. Eine der wirtschaftlich interessanten Anwendungen ist die Möglichkeit, die hier vorgestellte Strahlablenkungseinheit in der Form eines Optical Phased Arrays (OPA) zu bauen, die ohne bewegliche bzw. (elektro-) motorisch angesteuerte Teile auskommen. Eine solche Strahlablenkungseinheit kann beispielsweise als Ersatz für mechanische Spiegel dienen. Sie ist deutlich resistenter gegenüber mechanischen Stößen, potentiell kostengünstiger herzustellen und kann zudem deutlich kompakter realisiert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann der erste und/oder der zweite Bragg-Spiegel je periodisch angeordnete Schichten umfassen, wobei benachbarte Schichten Material mit sich unterscheidenden Brechungsindizes aufweisen, insbesondere wobei die Bragg-Spiegel amorphes Silizium und/oder Siliziumcarbonitrid aufweisen. Hierbei kann der erste Bragg-Spiegel aus denselben Materialien wie der zweite Bragg-Spiegel aufgebaut sein. Er wird so präzise hergestellt, dass er einen bestimmten Teil des Lichts durchlässt und so als Auskoppelelement dienen kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann der erste Bragg-Spiegel dünner als der zweite Bragg-Spiegel ausgeformt sein, insbesondere wobei der erste Bragg-Spiegel zumindest vier Schichten und der zweite Bragg-Spiegel zumindest acht Schichten umfasst. Hierbei umfassen der erste und der zweite Bragg-Spiegel periodisch angeordnete Schichten, wobei eine Periode mindestens zwei Schichten mit verschiedenen Brechungsindizes aufweist. Als vorteilhafte Schichtmaterialien eignen sich Silizium (amorph, einkristallin oder polykristallin), Siliziumnitrid, Siliziumcarbonitrid, Siliziumcarbid, Siliziumoxid und/oder Siliziumoxynitrid. Die Schichtdicken und Brechungsindizes werden vorteilhaft so gewählt, dass die Phase des Lichts von jeder Periode des ersten und/oder zweiten Bragg-Spiegels um zirka eine Viertelwellenlänge verschoben wird, wenn man den Phasenverlauf zu einem bestimmten Zeitpunkt auf einer Geraden senkrecht zur Spiegeloberfläche betrachtet.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann eine Höhe des Hohlraums in einem Bereich von 0,4 µm bis 0,6 µm liegen und/oder die Lichtleiternut ein rundes Querschnittsprofil aufweisen. Hierbei kann ein Abstandhalter, der der Erzeugung des Hohlraums und der Lichtleiternut dient und zwischen dem ersten und dem zweiten Bragg-Spiegel angeordnet ist, dieselben Materialien umfassen, die auch für die Bragg-Spiegel selbst verwendet werden. Insbesondere wird eine Höhe des Hohlraums so gewählt, dass sich in der Lichtleiternut lediglich eine Lichtwelle ausbreiten kann. Die Höhe des Hohlraums sollte hierfür weniger als eine Wellenlänge des verwendeten Lichtstrahls betragen.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann der Hohlraum der Bragg-Deflektoreinheit eine größere Länge in Längserstreckungsrichtung als eine Breite aufweisen, wobei sich die Lichtleiternut in die Längserstreckungsrichtung erstreckt, insbesondere wobei sich die Lichtleiternut zumindest über die Hälfte des Hohlraums in Längserstreckungsrichtung erstreckt und/oder wobei die Länge des Hohlraums zumindest dem Zehnfachen der Breite des Hohlraums entspricht. Hierbei kann die Lichtleiternut die Lichtwelle in lateraler Richtung über eine Vertiefung des Hohlraums in den ersten und/oder zweiten Bragg-Spiegel hinein führen.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann ein Einkoppelabschnitt im ersten und/oder zweiten Bragg-Spiegel angeordnet sein, wobei im Einkoppelabschnitt die Dicke und/oder die Anzahl von Schichten des betreffenden ersten und/oder zweiten Bragg-Spiegels geringer ist, als in einem weiteren Bereich des entsprechenden ersten und/oder zweiten Bragg-Spiegels. Hierbei kann der Einkoppelabschnitt aus einer Fläche ausgeformt sein, an welcher der erste und/oder der zweite Bragg-Spiegel strukturiert ist. Er sollte dort so dünn ausgeformt sein, dass möglichst viel Licht zum Bragg-Lichtleiter transmittiert wird. Alternativ kann der erste und/oder der zweite Bragg-Spiegel durch die Strukturierung auch vollständig geöffnet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann das Antriebselement als ein Paar von gegenüberliegenden piezoelektrischen Schichten ausgeformt sein. Das Antriebselement kann hierbei Schichten aus Aluminiumnitrid oder Bleizirkonat-Titanat umfassen, die mit Elektroden aus einem Metall wie beispielsweise Platin versehen sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann ein Positionssensor vorgesehen sein, der ausgebildet ist, um eine aktuelle Position des ersten Bragg-Spiegels in Bezug zum zweiten Bragg-Spiegel zu messen, insbesondere wobei der Positionssensor als eine Photodiode und/oder als ein kapazitiver Sensor und/oder als ein piezoresistiver Sensor ausgeformt ist. Hierbei dient der Positionssensor in erster Linie einer Messung einer aktuellen Position der Antriebselemente, um die Einstellgenauigkeit der Strahlablenkungseinheit zu verbessern. Hierbei kann der Positionssensor als eine Photodiode ausgebildet sein, die an demjenigen Ende der Lichtleiternut angeordnet ist, welche keinen Einkoppelabschnitt aufweist. Da die Intensität des bis dorthin geleiteten Lichts von der Position des ersten Bragg-Spiegels abhängt, ist durch ein Auslesen des Photodiodenstroms die Spiegelposition messbar. Alternativ kann der Positionssensor als Photodiode ausgebildet sein, die unterhalb des zweiten Bragg-Spiegels angeordnet ist, wobei der zweite Bragg-Spiegel in diesem Fall, analog zum ersten Bragg-Spiegel, einen Teil des Lichts durchlässt.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann die Strahlablenkungseinheit eine Lichtschaltereinheit zum Ansteuern eines Einleitens eines Lichts in die Bragg-Deflektoreinheit aufweisen. Hierbei kann es sich bei der Lichtschaltereinheit um einen integrierten photonischen Chip handeln, der einen Lichtverteiler aufweist, der das Licht mit hoher Selektivität auf einzelne Bragg-Lichtleiter der Bragg-Detektoreinheit leitet, sodass beim Senden und Empfangen zwischen mehreren Bragg-Lichtleitern gewählt werden kann, oder auch mehrere Bragg-Lichtleiter gleichzeitig betrieben werden können.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann die Strahlablenkungseinheit ein Lichtlenkelement aufweisen, wobei die Bragg-Deflektoreinheit in einer Brennebene des Lichtlenkelements angeordnet ist, insbesondere wobei der Bragg-Lichtleiter parallel zu einer Symmetrieachse einer Linse des Lichtlenkelements orientiert ist. Hierbei kann es sich bei dem Lichtlenkelement um eine Kollimationsoptik handeln, um einen ausgesendeten Lichtstrahl zu parallelisieren, wobei die Strahldivergenz hinter dem Lichtlenkelement möglichst gering sein soll. Durch Verwenden von Prismen in dem Lichtlenkelement kann der beim Strahlscannen erreichbare Ablenkwinkelbereich erheblich vergrößert werden, ohne dass sich hierbei die Strahldivergenz verschlechtert.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann die Strahlablenkungseinheit eine weitere Bragg-Deflektoreinheit aufweisen, die einen weiteren ersten und einen weiteren zweiten Bragg-Spiegel umfasst, die gegenüberliegend angeordnet sind und zwischen denen ein weiterer Hohlraum ausgebildet ist,
    • - eine weitere Lichtleiternut, die in dem weiteren ersten und/oder weiteren zweiten Bragg-Spiegel gebildet ist, wobei die weitere Lichtleiternut an den weiteren Hohlraum angrenzt; und
    • - zumindest ein an dem weiteren ersten Bragg-Spiegel angeordnetes weiteres Antriebselement zur Bewegung zumindest eines Teilbereichs des weiteren ersten Bragg-Spiegels relativ zum weiteren zweiten Bragg-Spiegel.
  • Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Strahlablenkungseinheit in einer hier offenbarten Variante vorgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
    • Einlenken eines Lichts auf zumindest eine Bragg-Deflektoreinheit; und
    • Ansteuern des Antriebselements des zumindest einen Bragg-Lichtleiters, um den ersten Bragg-Spiegel in eine Position zu bewegen, die einem gewünschten Ablenkwinkel des Lichts entspricht.
  • Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
  • Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens zum Betreiben einer Strahlablenkungseinheit in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
  • Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
  • Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
  • Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
  • Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
    • 1 ein Blockschaltbild einer Strahlablenkungseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 2 einen vereinfachten schematischen Verfahrensablauf zur Beeinflussung eines Winkels eines aus der Strahlablenkungseinheit ausgekoppelten Lichtstrahls gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 3 einen schematischen Gesamtaufbau einer Strahlablenkungseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 4 eine schematische Darstellung einer Variante einer Lichtschaltereinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 5 eine schematische Darstellung einer Variante einer Lichtschaltereinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 6 eine schematische Draufsicht einer Bragg-Deflektoreinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 7 eine schematische Querschnittsansicht einer Bragg-Deflektoreinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 8 ein Funktionsprinzip für eine Strahlablenkung eines Lichtstrahls in einem Bragg-Lichtleiter in lateraler Richtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 9 eine Funktion eines Zusammenhangs zwischen einer Höhe h eines Bragg-Lichtleiters und einem Ablenkwinkel θ gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 10 ein schematisches Querschnittsprofil einer Mehrzahl von Varianten eines Bragg-Lichtleiters in tabellarischer Form gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 11 einen schematischen Längsschnitt einer Bragg-Deflektoreinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 12 einen schematischen Längsschnitt einer Bragg-Deflektoreinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 13 einen schematischen Längsschnitt der Lichtschaltereinheit und der Bragg-Deflektoreinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 14 eine schematische Querschnittsansicht der Bragg-Deflektoreinheit und der mikrooptischen Einheit gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 15 einen schematischen Längsschnitt der Bragg-Deflektoreinheit und der mikrooptischen Einheit gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 16 einen schematischen Längsschnitt einer Bragg-Deflektoreinheit und eine Anordnungsvariante des Positionssensors gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 17 einen schematischen Längsschnitt einer Bragg-Deflektoreinheit und eine Anordnungsvariante des Positionssensors gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 18 einen schematischen Längsschnitt einer Bragg-Deflektoreinheit und eine Anordnungsvariante des Positionssensors gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 19 eine schematische Querschnittsansicht einer Bragg-Deflektoreinheit und eine Anordnungsvariante des Positionssensors gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
    • 20 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben einer Strahlablenkungseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
  • 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Strahlablenkungseinheit 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Strahlablenkungseinheit 100 weist eine Stützstruktur 103 auf, auf der eine Lichtschaltereinheit 106, eine Bragg-Deflektoreinheit 109 und ein Lichtlenkelement 112 angeordnet sind. Um die Strahlablenkungseinheit 100 zu realisieren, wird die Bragg-Deflektoreinheit 109 mit der Lichtschaltereinheit 106 zusammengeschaltet. Zudem ist eine Ansteuerelektronik 115 mit den elektrischen Bauelementen auf der Lichtschaltereinheit 106 sowie der Bragg-Deflektoreinheit 109 verbunden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Lichtschaltereinheit 106 ein Substrat 118 auf, auf dem ein Lichteingang 121, eine Lichtverteilerstruktur 124 mit einem ersten Schalter 127 und mit einem zweiten Schalter 130 sowie eine erste Auskoppelstruktur 133 und eine zweite Auskoppelstruktur 136 angeordnet sind. Gemäß einem hier dargestellten Ausführungsbeispiel einer Strahlablenkungseinheit 100 weist die Lichtschaltereinheit 106 zusätzlich einen weiteren Schalter 139 und eine weitere Auskoppelstruktur 142 auf. Bei bestimmten Ausführungsformen der Lichtschaltereinheit 106 kann es für jeden Bragg-Lichtleiter der Bragg-Deflektoreinheit 109 genau einen Schalter 127, 130, 139 geben.
  • Die Bragg-Deflektoreinheit 109 weist ein Substrat 145 auf, das Silizium und/oder Siliziumoxid und/oder Silizium mit einer Siliziumdioxidschicht umfasst, wobei auf dem Substrat 145 ein erster Einkoppelabschnitt 148, ein erster Bragg-Spiegel 151, eine erste Lichtleiternut 154 mit einem ersten Positionssensor 157 und einem ersten Antriebselement 160 sowie ein zweiter Bragg-Spiegel 163 angeordnet sind. Der erste 151 und der zweite 163 Bragg-Spiegel sind gegenüberliegend angeordnet und zwischen ihnen ist ein Hohlraum (nicht dargestellt) ausgebildet. Die erste Lichtleiternut 154 ist in dem ersten 151 und/oder dem zweiten 163 Bragg-Spiegel gebildet und grenzt hierbei an den Hohlraum an. Das erste Antriebselement 160 ist an dem ersten Bragg-Spiegel 151 angeordnet und dient der Bewegung zumindest eines Teilbereichs des ersten Bragg-Spiegels 151, um einen Ablenkwinkel eines im Betrieb der Strahlablenkungseinheit 100 aus der Strahlablenkungseinheit 100 ausgekoppelten Lichtstrahls zu beeinflussen. Der Hohlraum bildet zusammen mit der Lichtleiternut 154 und dem ersten 151 und zweiten 163 Bragg-Spiegel einen Bragg-Lichtleiter (nicht dargestellt).
  • Gemäß einem hier dargestellten Ausführungsbeispiel einer Strahlablenkungseinheit 100 weist die Bragg-Deflektoreinheit 109 einen weiteren ersten 166 und einen weiteren zweiten 169 Bragg-Spiegel, zwischen denen ein weiterer Hohlraum (nicht dargestellt) gebildet ist, eine weitere Lichtleiternut 172, einen weiteren Positionssensor 175, ein weiteres Antriebselement 178 sowie einen weiteren Einkoppelabschnitt 181 auf. Auch hier bildet der weitere Hohlraum zusammen mit der weiteren Lichtleiternut 172 und dem weiteren ersten 166 und weiteren zweiten 169 Bragg-Spiegel einen weiteren Bragg-Lichtleiter (nicht dargestellt). Alternativ kann die Strahlablenkungseinheit 100 auch eine weitere Bragg-Deflektoreinheit aufweisen, die den weiteren ersten 166, den weiteren zweiten 169 Bragg-Spiegel, die weitere Lichtleiternut 172, den weiteren Positionssensor 175, das weiteres Antriebselement 178 sowie den weiteren Einkoppelabschnitt 181 aufweisen kann.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind der erste 151 und der zweite 163 Bragg-Spiegel sowie der weitere erste 166 und der weitere zweite 169 Bragg-Spiegel hochreflektierend ausgebildet, wobei das Wort „hochreflektierend“ einen Reflexionsgrad von über 95% für Licht der Betriebswellenlänge bezeichnet, wenn dieses in einem Testaufbau senkrecht zur Oberfläche eingestrahlt wird. Einer der Bragg-Spiegel 151, 166 oder 163, 169 insbesondere aber der erste Bragg-Spiegel 151 und/oder der weitere erste Bragg-Spiegel 166, soll in seiner Funktion als Auskoppelspiegel etwas Licht durchlassen, also nicht 100% reflektierend ausgebildet sein. Der erste Bragg-Spiegel 151 und der weitere erste Bragg-Spiegel 166 können alternativ auch als ein einziger erster Bragg-Spiegel ausgeführt sein. Gleiches gilt für den zweiten Bragg-Spiegel 163 und den weiteren zweiten Bragg-Spiegel 169.
  • Das Lichtlenkelement 112 weist zumindest eine astigmatische Linse auf, sowie optional eine Mehrzahl von Prismen und/oder eine optionale mikrooptische Einheit, die Mikrolinsen und Mikroprismen enthalten kann.
  • Die Ansteuerelektronik 115 hat die Aufgabe durch eine Einstellung der Schalter 127, 130, 139 auf der Lichtschaltereinheit 106 das Licht auf einen oder mehrere Bragg-Lichtleiter zu lenken. Hierfür legt die Ansteuerelektronik 115 eine Spannung an die Antriebselemente 160, 178 an, um den ersten Bragg-Spiegel 151 und/oder den weiteren ersten Bragg-Spiegel 166 in eine Position zu bewegen, die einem gewünschten Ablenkwinkel des Lichts entspricht und diese Position durch Auslesen der Positionssensoren 157, 175 zu kontrollieren und beim Auftreten von Abweichungen nachzuregeln. Die Antriebselemente 160, 178 erreichen die gewünschte Position vorzugsweise innerhalb von wenigen Mikrosekunden, sodass die Ansteuerelektronik 115 in entsprechend schneller zeitlicher Abfolge den gesamten Ablenkwinkelbereich scannen kann.
  • Im Betrieb der Strahlablenkungseinheit 100 soll das Licht von der Lichtschaltereinheit 106 derart auf den zumindest einen Bragg-Lichtleiter der Bragg-Deflektoreinheit 109 verteilt werden, dass nicht alle Bragg-Lichtleiter der Bragg-Deflektoreinheit 109 gleichzeitig Licht führen. Vorzugsweise wird sogar immer nur ein einziger Bragg-Lichtleiter mit Licht versorgt, sodass von dem Lichtlenkelement 112 ein einzelner Lichtstrahl erzeugt wird. In einem allgemeineren Betriebsmodus können mehrere Lichtstrahlen gleichzeitig erzeugt werden, indem das Licht von der Lichtschaltereinheit 112 gleichzeitig auf mehrere Bragg-Lichtleiter verteilt wird.
  • 2 zeigt einen vereinfachten schematischen Verfahrensablauf zur Beeinflussung eines Winkels eines aus der Strahlablenkungseinheit 100 ausgekoppelten Lichtstrahls 205 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Verfahrensablauf weist eine Lichtquelle und/oder weitere optische Elemente 210, die Lichtschaltereinheit 106, die Bragg-Deflektoreinheit 109, das Lichtlenkelement 112 und eine Umgebung mit dem und/oder den zu messenden Objekten 215 auf.
  • Von der Lichtschaltereinheit 106 wird ein von der Lichtquelle 210 ausgesandter Lichtstrahl 205 über die Einkoppelabschnitte der Bragg-Deflektoreinheit 109 in die Bragg-Lichtleiter desselbigen geschickt, wobei das Licht des Lichtstrahls 205 in dem Bragg-Lichtleiter über eine längere Strecke propagiert. Es verlässt den Bragg-Lichtleiter über einen Bragg-Spiegel, dessen Reflexionsgrad dazu gezielt auf einen Wert knapp unter 100%, beispielsweise 99,5%, eingestellt wird. Das Lichtlenkelement 112 parallelisiert den ausgesendeten Lichtstrahl 205, wobei die Strahldivergenz hinter dem Lichtlenkelement 112 möglichst gering sein soll. Der parallelisierte und abgelenkte Lichtstrahl 205 tastet zunächst das Objekt 215 ab, misst dabei die Entfernung zu dem Objekt 215 und stellt die Raumkoordinaten fest. Für den Empfang eines von dem und/oder den Objekten 215 reflektierten Lichtstrahls 205 gilt der umgekehrte Verfahrensablauf.
  • 3 zeigt einen schematischen Gesamtaufbau einer Strahlablenkungseinheit 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Gesamtaufbau der Strahlablenkungseinheit 100 weist die Stützstruktur 103, die Lichtschaltereinheit 106, die Bragg-Deflektoreinheit 109, eine mikrooptische Einheit 305, eine Mehrzahl elektrischer Kontakte 310, eine Zylinderlinse 315 sowie das Lichtlenkelement 112 auf. Die Bragg-Deflektoreinheit 109 umfasst ferner zumindest einen Bragg-Lichtleiter 320. Der Verbund von der Lichtschaltereinheit 106, der Bragg-Deflektoreinheit 109 und der mikrooptischen Einheit 305 ist hierbei als Explosivdarstellung gezeigt.
  • Die Lichtschaltereinheit 106 weist die Mehrzahl elektrischer Kontakte 310 sowie den Lichteingang 121 auf. Das Lichtlenkelement 112 umfasst die Zylinderlinse 315 bzw. eine astigmatischen Linse und die optionale mikrooptische Einheit 305.
  • Die Zylinderlinse 315 und die mikrooptische Einheit 305 sind hierbei in einem Abstand von 20 mm angeordnet. Zwischen den Einheiten 106, 109 und 305 bestehen optische Verbindungen. Zwischen der Lichtschaltereinheit 106 und der Bragg-Deflektoreinheit 109 kann gemäß einem Ausführungsbeispiel eine elektrische Verbindung bestehen. Alternativ oder ergänzend kann die Bragg-Deflektoreinheit 109 aber auch über eigene elektrische Kontakte 310 nach außen verfügen. Der zumindest eine Bragg-Lichtleiter 320 der Bragg-Deflektoreinheit 109 befindet sich vorzugsweise nahe der Brennebene des Lichtlenkelements 112. Eine Höhe der Lichtschaltereinheit 106, der Bragg-Deflektoreinheit 109, der mikrooptischen Einheit 305 und der Zylinderlinse 315 beträgt gemäß einem Ausführungsbeispiel 20 mm. Eine Breite der Lichtschaltereinheit 106, der Bragg-Deflektoreinheit 109 und der mikrooptischen Einheit 305 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel 5 mm.
  • Das Lichtlenkelement 112 kann folgendermaßen realisiert werden: Der von dem zumindest einen Bragg-Lichtleiter 320 ausgesandte Lichtstrahl 205 divergiert in der y-z-Ebene stark, sodass die Zylinderlinse 315 für eine Kollimation in dieser Ebene eingesetzt werden kann. Dazu wird die Bragg-Deflektoreinheit 109 in der Brennebene der Zylinderlinse 315 angeordnet und der zumindest eine Bragg-Lichtleiter 315 wird parallel zur Symmetrieachse der Linse 315 orientiert. In Abhängigkeit von der y-Koordinate des zumindest einen Bragg-Lichtleiters 320 wird der parallele Lichtstrahl 205 hinter der Zylinderlinse 315 in einem Winkel φ zur xy-Ebene emittiert, wobei die Beziehung φ = arctan(y/f) gilt.
  • Die Strahlablenkungseinheit 100 wird als Teil eines Gesamtsystems eingesetzt, dessen weitere Bauelemente Stand der Technik sind. So handelt es sich bei den weiteren Bauelementen, die in der 3 nicht gezeigt sind, um einen und/oder mehrere Laser als Lichtquelle, einen und/oder mehrere Detektoren und/oder weitere optische Bauelemente, unter anderem um das Licht 205 vom Laser zur Strahlablenkungseinheit 100 sowie von der Strahlablenkungseinheit 100 zum Detektor zu lenken sowie weitere elektronische Bauelemente, welche die Gesamtsteuerung übernehmen und beispielsweise die Lichtquelle an- und ausschalten und/oder die Lichtverteilerstruktur der Lichtschaltereinheit 106 schalten. Ebenfalls nicht dargestellt ist die bereits in 1 vorgestellte Ansteuerelektronik, welche über elektrische Kontakte 310 mit der Lichtschaltereinheit 106 sowie der Bragg-Deflektoreinheit 109 verbunden ist.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Strahlablenkungseinheit 100 in verschiedenen Varianten ausgeführt werden. So können in einer ersten Variante der Strahlablenkungseinheit 100 die Lichtschaltereinheit 106 und die Bragg-Deflektoreinheit 109 dieselbe Einheit sein. In einer solchen Umsetzung befinden sich die MEMS-angetriebenen Bragg-Lichtleiter 315 auf der Lichtschaltereinheit 106. In einer zweiten Variante der Strahlablenkungseinheit 100 können die Bragg-Deflektoreinheit 109 und die mikrooptische Einheit 305 dieselbe Einheit sein. In diesem Fall befinden sich die Mikrolinsen und/oder Mikroprismen auf der Oberfläche der Bragg-Deflektoreinheit 109. In einer dritten Variante der Strahlablenkungseinheit 100 können die Elemente des umgebenden Systems, beispielsweise die Lichtquelle und Detektoren, auf der Lichtschaltereinheit 106 angeordnet sein. Um eine höhere Genauigkeit der Strahlparameter, insbesondere der Ablenkwinkel, zu erreichen, können Mittel zur Temperaturstabilisierung der Lichtschaltereinheit 106 und der Bragg-Deflektoreinheit 109 eingesetzt werden. Um eine höhere Genauigkeit der Strahlparameter, insbesondere der Ablenkwinkel, zu erreichen, können ferner Mittel zur Messung der Laserwellenlänge eingesetzt werden, wobei diese auf der Lichtschaltereinheit 106 angeordnet sein können. Schließlich kann in einem gemischten Betriebsmodus der Strahlablenkungseinheit 100 die Wellenlänge des Lichts 205 variiert werden, um gemeinsam mit dem MEMS-Antriebselement den Lichtstrahl 205 abzulenken.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Variante einer Lichtschaltereinheit 106 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Lichtschaltereinheit 106 weist den Lichteingang 121, einen ersten Ringresonator 127, einen zweiten Ringresonator 130 sowie einen dritten Ringresonator 139, eine erste Auskoppelstruktur 133, eine zweite Auskoppelstruktur 136 sowie eine dritte Auskoppelstruktur 142 auf. Die Lichtschaltereinheit 106 weist ferner elektrische Kontakte 310 auf, die mit den Ringresonatoren 127, 130 und 139 verbunden sind. Die Lichtschaltereinheit 106 dient hierbei als ein photonischer Schaltkreis aus einem Bus-Wellenleiter 405 und den ansteuerbaren Ringresonatoren 127, 130 und 139 zum selektiven Lenken des eingehenden Lichtstrahls 205 auf die Auskoppelstrukturen 133, 136 und 142.
  • In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel einer Variante einer Lichtschaltereinheit 106 kann es für jeden Bus-Wellenleiter 405 genau einen Schalter 127, 130, 139 geben, wobei die Anzahl der Schalter 127, 130, 139 demnach der Anzahl der Bus-Wellenleiter 406 entspricht.
  • Jeder ansteuerbare Ringresonator 127, 130, 139 enthält einen Schalter, der beispielsweise durch einen Heizer als thermooptischer Phasenschieber ausgeführt sein kann: Wird einer der Schalter 127, 130, 139 über die elektrischen Kontakte 310 in Resonanz geschaltet, kann das Licht 205 zur Auskoppelstruktur 133, 136, und/oder 142 passieren, ansonsten nicht. Der Ringresonator 130 stellt hierbei einen Schalter dar, der in Resonanz geschaltet ist, wohingegen der Ringresonator 139 einen Schalter darstellt, der nicht in Resonanz geschaltet ist.
  • Der Bus-Wellenleiter 405 sowie auch die Ringresonatoren 127, 130, 139, sind silizium-photonische Wellenleiter nach dem Stand der Technik, beispielsweise von Siliziumdioxid umgebene, 450 nm breite und 220 nm hohe Siliziumstreifen. Für den Lichteingang 121 und die Auskoppelstrukturen 133, 136, 142 werden silizium-photonische Gitterkoppler nach dem Stand der Technik verwendet. Jede Auskoppelstruktur 133, 136, 142 schickt ihr Licht 205 auf den Einkoppelabschnitt des ihr zugeordneten Bragg-Lichtleiters. Die Auskoppelstrukturen 133, 136 und 142 sind vorzugsweise so geformt, dass sie das Licht 205 auf den Bus-Wellenleiter 405 fokussieren.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Variante einer Lichtschaltereinheit 106 gemäß einem Ausführungsbeispiel. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel einer Variante einer Lichtschaltereinheit 106 ist die Anzahl der Schalter größer als die Anzahl der Lichtleiter.
  • Die Lichtschaltereinheit 106 weist einen Eingangsbereich 505, einen ersten Stufenbereich 510, einen zweiten Stufenbereich 515, einen dritten Stufenbereich 520 sowie einen Ausgangsbereich 525 auf. Der Eingangsbereich 505 weist den Lichteingang 121 der Lichtschaltereinheit 106 auf. Der erste Stufenbereich 510 weist einen Mach-Zehnder-Inferometer 530 auf, der zwei Strahlteiler 535 und 540 und zwei Phasenschieber 127 und 130 aufweist. Bei den Strahlteilern 535 und 540 handelt es sich gemäß einem Ausführungsbeispiel um zwei optische Bauelemente, die den einzelnen Lichtstrahl 205 in zwei Teilstrahlen gleicher Intensität trennen. Bei den Phasenschiebern 127 und 130 handelt es sich gemäß einem Ausführungsbeispiel um elektronische kaskadierte Schalter, die die Phase einer elektrischen Schwingung verschieben. Aus Gründen der Übersicht ist lediglich der erste Mach-Zehnder-Inferometer 530 genauer bezeichnet. Der zweite Stufenbereich 515 weist zwei Mach-Zehnder-Inferometer 545, 550 auf, die denselben Aufbau wie der erste Mach-Zehnder-Inferometer 530 aufweisen. Der dritte Stufenbereich 520 weist vier Mach-Zehnder-Inferometer 555, 560, 565 und 570 auf, die je denselben Aufbau wie die anderen Mach-Zehnder-Inferometer 530, 545 und 550 aufweisen. Der Ausgangsbereich 525 der Lichtschaltereinheit 106 weist dementsprechend vier Auskoppelstrukturen 133, 136, 142 und 575 auf.
  • Die hier dargestellte Lichtschaltereinheit 106 weist eine Mehrzahl kaskadierter Mach-Zehnder-Interferometer 530, 545, 550, 555, 560, 565 und 570 auf. Bei den Mach-Zehnder-Modulatoren λφ, also den Phasenschiebern 127 und 130, handelt es sich um Lichtmodulatoren, mit denen das Licht 205 für die optische Übertragung moduliert wird, wobei die Modulation des Lichts 205 hierbei auf Interferenzen basiert. Dabei wird ein Teil des Lichts 205 über den ersten optischen Strahlteiler 535 abgenommen, mit der Modulationsspannung in der Phasenlage verändert, und in dem zweiten Strahlteiler 540 mit dem unveränderten Lichtstrahl 205 kombiniert. Bedingt durch die Phasenverschiebung tritt eine Interferenz auf wodurch der Lichtstrahl 205 moduliert wird. Die Größe der angelegten Spannung bestimmt die Phasenverschiebung und ist ein Maß für die Lichtmodulation. Mit den Buchstaben MMI sind die Strahlteiler 535 und 540 nach dem Stand der Technik bezeichnet. Um Licht 205 auf eine bestimmte Auskoppelstruktur 133, 136, 142, 575 zu lenken, müssen die verschiedenen Stufen 510, 515 und 520 wie dargestellt als Schalter zusammenwirken.
  • 6 zeigt eine schematische Draufsicht einer Bragg-Deflektoreinheit 109 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Bragg-Deflektoreinheit 109 weist das Substrat 145 auf, wobei acht erste Bragg-Spiegel 151, 166, 603, 606, 609, 612, 615 und 618 auf dem Substrat 145 angeordnet sind. Das Substrat 145 umfasst gemäß einem Ausführungsbeispiel Silizium, Siliziumdioxid oder Silizium mit einer Siliziumdioxidschicht. Die Bragg-Spiegel 151, 166, 603, 606, 609, 612, 615 und 618, die alle gleich aufgebaut sind, weisen je einen Bragg-Lichtleiter 320 auf, der an zumindest einem Ende den Einkoppelabschnitt 148 und an dem anderen Ende den Positionssensor 157 aufweist. Der Positionssensor 157 dient hierbei dem Messen einer aktuellen Spiegelposition. Der Positionssensor 157 sowie auch die ersten Bragg-Spiegel 151, 166, 603, 606, 609, 612, 615, 618 sind je mit einem elektrischen Kontakt 310 verbunden. Rechts und links der Bragg-Lichtleiter 320 sind Federstrukturen 625 angeordnet, an denen der je erste Bragg-Spiegel 151, 166, 603, 606, 609, 612, 615, 618 aufgehängt ist und deren Elastizität als Rückstellkraft für ein Antriebselement genutzt wird. Der Abstand zwischen den einzelnen ersten Bragg-Spiegeln 151, 166, 603, 606, 609, 612, 615 und 618 beträgt gemäß einem Ausführungsbeispiel 100 µm, eine Breite des Federbereichs 625 beträgt gemäß einem Ausführungsbeispiel 50 µm, eine Länge des Bragg-Lichtleiters 320 beträgt gemäß einem Ausführungsbeispiel 1 mm und eine Breite des Bragg-Lichtleiter 320 beträgt gemäß einem Ausführungsbeispiel 5 µm.
  • In einer Variante der Bragg-Deflektoreinheit 109 kann eine Mehrzahl von Bragg-Lichtleitern 320 einen der Bragg-Spiegel 151, 166, 603, 606, 609, 612, 615 oder 618 auch gemeinsam nutzen. Die Federstrukturen 625 können hierbei auch bestimmte Flächen der ersten Bragg-Spiegel 151, 166, 603, 606, 609, 612, 615, 618 selbst sein, wobei die Federstrukturen 625 hier am einfachsten über eine Strukturierung des jeweils ersten Bragg-Spiegels 151, 166, 603, 606, 609, 612, 615, 618 realisiert werden können. Dazu wird der erste Bragg-Spiegel 151, 166, 603, 606, 609, 612, 615, 618 in den Bereichen links und rechts des Bragg-Lichtleiters 320 teilweise weggeätzt, sodass Streifen stehen bleiben, die dann die Federelemente 625 bilden. Die Ätzung kann auch entfallen, sodass der erste Bragg-Spiegel 151, 166, 603, 606, 609, 612, 615, 618 eine durchgehende Membran bildet.
  • Der Lichtstrahl läuft in den Bragg-Lichtleiter 320 in x-Richtung. In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Bragg-Deflektoreinheit 109 können weitere Bragg-Lichtleiter 320 auf der Oberfläche der Bragg-Deflektoreinheit 109 angeordnet werden, die in eine andere Richtung zeigen. Beispielsweise kann eine zweite Richtung so gewählt werden, dass sie der ersten genau entgegengesetzt ist. Dadurch können in diese anderen Richtungen ebenfalls Lichtstrahlen ausgesandt und von dort empfangen werden.
  • 7 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Bragg-Deflektoreinheit 109 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Bragg-Deflektoreinheit 109 weist das Substrat 145 auf, auf dem der Einkoppelabschnitt 148, der erste Bragg-Spiegel 151, die Lichtleiternut 154, das Antriebselement 160, der zweite Bragg-Spiegel 163, ein Hohlraum 705, ein Abstandhalter 710, ein Bragg-Lichtleiter 320 sowie eine Mehrzahl von Entlüftungslöchern 720 angeordnet sind. Aus der Bragg-Deflektoreinheit 109 emittiert das Licht 205. Gemäß einem Ausführungsbeispiel beträgt die Breite B der gesamten Bragg-Deflektoreinheit 109 ≈ 100 µm.
  • Das Substrat 145 umfasst gemäß einem Ausführungsbeispiel Siliziumdioxid sowie einkristallines Silizium. Der erste 151 und der zweite 163 Bragg-Spiegel umfassen je periodisch angeordnete Schichten, wobei benachbarte Schichten Material mit verschiedenen Brechungsindizes aufweisen. Der erste Bragg-Spiegel 151 ist dünner ausgeformt als der zweite Bragg-Spiegel 163, wobei der erste Bragg-Spiegel 151 zumindest vier Schichten und der zweite Bragg-Spiegel 163 zumindest acht Schichten umfasst. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst der zweite Bragg-Spiegel 163 zehn Schichtpaare von amorphem Silizium und Siliziumcarbonitrid. Der erste Bragg-Spiegel 151 umfasst sechs solcher Schichtpaare die ebenfalls amorphes Silizium und Siliziumcarbonitrid umfassen. Jede Einzelschicht des ersten 151 und des zweiten 163 Bragg-Spiegels besitzt eine Dicke von ca.1550 nm/(4ni), wobei ni den Brechungsindex der jeweiligen Einzelschicht bezeichnet. Mit dieser Wahl funktioniert der Bragg-Lichtleiter 320 für Licht von 1550 nm Vakuumwellenlänge. Die gesamte Dicke d2 des ersten Bragg-Spiegels beträgt gemäß einem Ausführungsbeispiel ≈ 2 µm, die gesamte Dicke d1 des zweiten Bragg-Spiegels beträgt gemäß einem Ausführungsbeispiel ≈ 3 µm.
  • Zwischen dem ersten 151 und dem zweiten 163 Bragg-Spiegel, die gegenüberliegend angeordnet sind, ist der Hohlraum 705 ausgebildet. In dem Hohlraum 705 bzw. zwischen dem ersten 151 und dem zweiten 163 Bragg-Spiegel ist das Paar Abstandhalter 710 angeordnet, das den notwendigen definierten Messabstand zwischen dem ersten 151 und dem zweiten 163 Bragg-Spiegel gewährleistet. Die Dicke s des Abstandhalters 710 beträgt gemäß einem Ausführungsbeispiel 0,25 µm.
  • Die Lichtleiternut 154 kann in dem ersten 151 und/oder dem zweiten 163 Bragg-Spiegel als eine Vertiefung ausgebildet sein und grenzt hierbei an den Hohlraum 705 an. Die Lichtleiternut 154 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel Teil des Hohlraums 705 und ist als eine Vertiefung im zweiten Bragg-Spiegel 163 ausgebildet, wobei die Lichtleiternut 154 ein rundes Querschnittsprofil aufweist. Der Hohlraum 705 bildet zusammen mit der Lichtleiternut 154 und dem ersten 151 und dem zweiten 163 Bragg-Spiegel den Bragg-Lichtleiter 320. Die Höhe h des Bragg-Lichtleiters 320 beträgt gemäß einem Ausführungsbeispiel ≈ 0,5 µm, die Länge L des Bragg-Lichtleiters 320 beträgt gemäß einem Ausführungsbeispiel ≈ 1 mm und die Breite b des Bragg-Lichtleiters 320 beträgt gemäß einem Ausführungsbeispiel ≈ 5 µm.
  • Eine Höhe h des Hohlraums 705 bzw. der Lichtleiternut 154 liegt in einem Bereich von 0,4 bis 0,6 µm, wobei die Höhe h des Hohlraums 705 bzw. der Lichtleiternut 154 gemäß einem Ausführungsbeispiel bei 0,5 µm liegt. Hierbei weist der Hohlraum 705 der Bragg-Deflektoreinheit 109 eine größere Länge in Längserstreckungsrichtung als eine Breite auf, wobei sich die Lichtleiternut 154 in die Längserstreckungsrichtung erstreckt. Hierbei erstreckt sich die Lichtleiternut 154 zumindest über die Hälfte des Hohlraums 705 in Längserstreckungsrichtung. Die Länge des Hohlraums 705 entspricht zumindest dem Zehnfachen der Breite des Hohlraums 705.
  • Der Einkoppelabschnitt 148 kann im ersten 151 und/oder zweiten 163 Bragg-Spiegel angeordnet sein, wobei der Einkoppelabschnitt 148 gemäß einem Ausführungsbeispiel im ersten Bragg-Spiegel 151 angeordnet ist. Hierbei ist die Dicke und/oder die Anzahl von Schichten des ersten Bragg-Spiegels 151 im Einkoppelabschnitt 148 geringer, als in einem weiteren Bereich des ersten Bragg-Spiegels 148. Im Einkoppelabschnitt 148 wird der erste Bragg-Spiegel 151 wie in 7 dargestellt auf zwei Schichtpaare abgedünnt. Die Breite e des Einkoppelabschnitts 148 beträgt gemäß einem Ausführungsbeispiel ≈ 50 µm.
  • Das Antriebselement 160 ist als ein Paar von gegenüberliegenden piezoelektrischen Schichten ausgeformt, wobei die Schichten gemäß einem Ausführungsbeispiel Aluminiumnitrid umfassen. Die Schichten des Antriebselements 160 können alternativ auch Bleizirkonat-Titanat umfassen und mit Elektroden aus einem Metall, wie beispielsweise Platin, versehen sein. Die Dicke p des Antriebselements 160 beträgt gemäß einem Ausführungsbeispiel ≈ 0,5 µm.
  • Rechts und links der Lichtleiternut 154 sind Federstrukturen 625 angeordnet, an denen der erste Bragg-Spiegel 151 aufgehängt ist und deren Elastizität als Rückstellkraft für das Antriebselement 160 genutzt wird. Die Breite f des Federbereichs 625 beträgt gemäß einem Ausführungsbeispiel ≈ 50 µm. Legt man eine Spannung an das Antriebselement 160 an, wölben sich die Federstrukturen 625 je nach Vorzeichen der Spannung nach oben oder nach unten, sodass auf diese Weise die Höhe h des Bragg-Lichtleiters 320 variiert werden kann. Diese Ansteuerung kann im gezeigten Ausführungsbeispiel innerhalb von einer Mikrosekunde erfolgen.
  • Die optionalen Entlüftungslöcher 720 besitzen wenige Mikrometer Durchmesser. Sie sorgen für einen zuverlässigen Temperaturausgleich, verlängern die Lebensdauern der Bragg-Deflektoreinheit 109 und verhindern Verformungen, die zu einem Versagen der einzelnen Komponenten der Bragg-Deflektoreinheit 109 führen könnten.
  • 8 zeigt ein Funktionsprinzip für eine Strahlablenkung eines Lichtstrahls 205 in einem Bragg-Lichtleiter 320 in lateraler Richtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der erste 151 und der zweite 163 Bragg-Spiegel sind gegenüberliegend und beabstandet voneinander angeordnet, wobei die Bragg-Spiegel 151 und 163 somit den Hohlraum 705 bzw. die Lichtleiternut der Höhe h bilden. Die Lichtleiternut ist gemäß einem Ausführungsbeispiel Teil des Hohlraums 705. Ist h groß genug, kann sich darin eine Lichtwelle 205 ausbreiten, welche die räumliche Periode p besitzt. Ist nun der erste Bragg-Spiegel 151 geringfügig transparent ausgeformt, so wird in dem Raum oberhalb davon eine Lichtwelle 205 emittiert. In der 8 ist diese durch den Verlauf der Wellenfronten angedeutet.
  • Die Phasenanpassungsbedingung an der Oberfläche lautet λ = p·cos(θ), wobei λ die Vakuumwellenlänge bezeichnet und θ den Ablenkwinkel zur Oberflächenormalen. Da nun die Periode p von der Höhe h des Bragg-Lichtleiters 320 abhängt, lässt sich über die Variation des Spiegelabstands der Ablenkwinkel θ einstellen.
  • 9 zeigt eine Funktion 900 eines Zusammenhangs zwischen einer Höhe h eines Bragg-Lichtleiters und einem Ablenkwinkel θ gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die y-Achse zeigt die Größe des Ablenkwinkels θ von 0° bis 90° und die x-Achse zeigt eine Höhe h des Bragg-Lichtleiters bzw. einen Spiegelabstand in nm von 500 nm bis 750 nm. Bei der hier dargestellten Funktion 900 handelt es sich um eine monotone reelle Funktion 900, bei der der Funktionswert f (x) stetig wächst, wenn das Argument erhöht wird. Der Graph 910 dieser Funktion 900 zeigt hierbei folglich, dass mit steigender Höhe h des Bragg-Lichtleiters auch der Ablenkwinkel θ des Lichtstrahls streng monoton ansteigt.
  • 10 zeigt ein schematisches Querschnittsprofil einer Mehrzahl von Varianten eines Bragg-Lichtleiters 320 in tabellarischer Form gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Tabelle umfasst hierbei vier Spalten und drei Zeilen, wobei in den Feldern der Tabelle je der erste Bragg-Spiegel 151, die Lichtleiternut 154 und der zweite Bragg-Spiegel 163 im Querschnittsprofil dargestellt sind. Der Übersicht halber ist in der 10 lediglich ein Bragg-Lichtleiter 320 genauer bezeichnet.
  • Die erste Spalte 1000 der Tabelle zeigt die Varianten des Bragg-Lichtleiters 320, bei der der erste Bragg-Spiegel 151 der Form der Lichtleiternut 154 folgt. Die zweite Spalte 1005 zeigt die Varianten des Bragg-Lichtleiters 320, bei der der erste Bragg-Spiegel 151 durch die Form der Lichtleiternut 154 unterbrochen wird. Die dritte Spalte 1010 zeigt die Varianten des Bragg-Lichtleiters 320, bei der der zweite Bragg-Spiegel 163 der Form der Lichtleiternut 154 folgt. Die vierte und letzte Spalte 1015 zeigt die Varianten des Bragg-Lichtleiters 320, bei der der zweite Bragg-Spiegel 163 durch die Form der Lichtleiternut 154 unterbrochen wird. Die erste Zeile 1020 der Tabelle zeigt eine Ausführung des Querschnittsprofils der Lichtleiternut 154 als Glockenkurve. Die zweite Zeile 1025 zeigt eine Ausführung des Querschnittsprofils der Lichtleiternut 154 als ein abgerundetes Rechteck. Die dritte und letzte Zeile 1030 der Tabelle zeigt eine Ausführung des Querschnittsprofils der Lichtleiternut 154 als Rechteck. Die hier dargestellten Ausführungen einer Form eines Querschnittsprofils eines Bragg-Lichtleiters 320 können auch miteinander zu einem neuen Profiltyp kombiniert werden.
  • 11 zeigt einen schematischen Längsschnitt einer Bragg-Deflektoreinheit 109 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Bragg-Deflektoreinheit 109 weist den ersten Bragg-Spiegel 151, den Einkoppelabschnitt 148, den Abstandhalter 710, den Hohlraum 705, die Lichtleiternut 154, den zweiten Bragg-Spiegel 163 sowie das Substrat 145 auf. Bei der hier gezeigten Darstellung einer Bragg-Deflektoreinheit 109 handelt es sich um ein Ausführungsbeispiel zur vorderseitigen Einkopplung eines Lichtstrahls über den ersten Bragg-Spiegel 151.
  • Der Einkoppelabschnitt 148 ist als geätztes Fenster im ersten Bragg-Spiegel 151 ausgeführt und kann entweder leer oder mit Material gefüllt sein, wobei es sich bei dem Füllmaterial beispielsweise um Siliziumcarbonitrid handelt. Eine solche Füllung kann aus mechanischen Gründen vorteilhaft sein, denn auf diese Weise kann für den Einkoppelabschnitt 148 eine ähnliche Steifigkeit erreicht werden, wie für die Federstrukturen, die vorzugsweise aus ungeätzten Bereichen des ersten Bragg-Spiegels 151 gebildet werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Einkoppelabschnitt 148 eine Länge von 50 µm sowie eine Höhe von 1,3 µm auf.
  • 12 zeigt einen schematischen Längsschnitt einer Bragg-Deflektoreinheit 109 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Bragg-Deflektoreinheit 109 weist den ersten Bragg-Spiegel 151, den Einkoppelabschnitt 148, den Abstandhalter 710, den Hohlraum 705, die Lichtleiternut 154, den zweiten Bragg-Spriegel 163 sowie das Substrat 145 auf. Bei der hier gezeigten Darstellung einer Bragg-Deflektoreinheit 109 handelt es sich um ein Ausführungsbeispiel zur rückseitigen Einkopplung eines Lichtstrahls über den zweiten Bragg-Spiegel 163. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel in 11 wird für die Rückseiteneinkopplung des Lichtstrahls das Substrat 145 dort geöffnet, wo sich der Einkoppelabschnitt 148 befindet.
  • 13 zeigt einen schematischen Längsschnitt der Lichtschaltereinheit 106 und der Bragg-Deflektoreinheit 109 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Lichtschaltereinheit 106 weist das Substrat 118, einen Wellenleiter 1305 und die Auskoppelstruktur 133 auf. Die Bragg-Deflektoreinheit 109 weist den ersten Bragg-Spiegel 151, den Einkoppelabschnitt 148, den Abstandhalter 710, den Hohlraum 705, die Lichtleiternut 154, den zweiten Bragg-Spiegel 163 sowie das Substrat 145 auf. Bei der hier gezeigten Darstellung einer Bragg-Deflektoreinheit 109 handelt es sich um ein Ausführungsbeispiel einer Einkopplung eines Lichtstrahls 205 von der Lichtschaltereinheit 106 in die Bragg-Deflektoreinheit 109. Die Pfeile symbolisieren hierbei den Weg des Lichts 205 vom Wellenleiter 1305 der Lichtschaltereinheit 106 in die Lichtleiternut 154 der Bragg-Deflektoreinheit 109. Ein analoges Ausführungsbeispiel zu der hier dargestellten Lichteinkopplung von der Lichtschaltereinheit 106 in die Bragg-Deflektoreinheit 109 gilt bei einer Rückseiteneinkopplung des Lichts von der Bragg-Deflektoreinheit 109 in die Lichtschaltereinheit 106.
  • 14 zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Bragg-Deflektoreinheit 109 und der mikrooptischen Einheit 305 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Bragg-Deflektoreinheit 109 weist den ersten Bragg-Spiegel 151, den Einkoppelabschnitt 148, den Abstandhalter 710, den Hohlraum 705, die Lichtleiternut 154, den zweiten Bragg-Spriegel 163 sowie das Substrat 145 auf. Der Hohlraum 705 bildet zusammen mit der Lichtleiternut 154 und dem ersten 151 und zweiten 163 Bragg-Spiegel den Bragg-Lichtleiter 320. Bei der hier gezeigten Darstellung einer Bragg-Deflektoreinheit 109 handelt es sich um ein Ausführungsbeispiel zur rückseitigen Einkopplung eines Lichtstrahls über den zweiten Bragg-Spiegel 163. In diesem Beispiel besitzt die mikrooptische Einheit 305 auf der Unterseite eine Reihe von Mikro-Zylinderlinsen 1405, und zwar genau eine für jeden Bragg-Lichtleiter 320, wobei die Mikro-Zylinderlinsen 1405 und die Bragg-Lichtleiter 320 gegenüberliegend angeordnet sind.
  • 15 einen schematischen Längsschnitt der Bragg-Deflektoreinheit 109 und der mikrooptischen Einheit 305 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Bragg-Deflektoreinheit 109 weist den ersten Bragg-Spiegel 151, den Einkoppelabschnitt 148, den Abstandhalter 710, den Hohlraum 705, die Lichtleiternut 154, den zweiten Bragg-Spriegel 163 sowie das Substrat 145 auf. Bei der hier gezeigten Darstellung einer Bragg-Deflektoreinheit 109 handelt es sich um ein Ausführungsbeispiel zur rückseitigen Einkopplung eines Lichtstrahls über den zweiten Bragg-Spiegel 163. Auf der Oberseite der mikrooptischen Einheit 305 sind Mikroprismen 1505 angeordnet. Sie können, wie im Längsschnitt dargestellt, dazu verwendet werden, den Ablenkwinkelbereich 1510 der Bragg-Lichtleiter 320 für den Abstrahlwinkel θ in Richtung der Oberflächennormalen zu verändern. Auf diese Weise können insbesondere zwei gegenüberliegend angeordnete Bragg-Lichtleiter 320, wie in diesem Längsschnitt dargestellt, kombiniert werden, um einen doppelt so großen durchgängigen Ablenkwinkelbereich 1510 zu erhalten, wie er ohne Mikroprismen 1505 nicht möglich wäre.
  • 16 zeigt einen schematischen Längsschnitt einer Bragg-Deflektoreinheit 109 und eine Anordnungsvariante des Positionssensors 157 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Bragg-Deflektoreinheit 109 weist den ersten Bragg-Spiegel 151, den Hohlraum 705, den zweiten Bragg-Spriegel 163, das Substrat 145 sowie den Positionssensor 157 auf. Gemäß einer Ausführungsform ist der Positionssensor 157 als eine Photodiode ausgeformt und auf der Oberfläche des ersten Bragg-Spiegels 151 am Ende des Bragg-Lichtleiters 320 angeordnet. Der Positionssensor 157 ist hierbei ausgebildet, eine aktuelle Position des ersten Bragg-Spiegels 151 in Bezug zum zweiten Bragg-Spiegel 163 zu messen. Da der erste Bragg-Spiegel 151 geringfügig lichtdurchlässig ausgeformt ist, fällt die Lichtintensität sowohl im Inneren des Bragg-Lichtleiters 320 als auch an der Oberfläche in Ausbreitungsrichtung des Lichts 205 exponentiell ab, wie in an dem Graphen 1605 der Funktion 1610 zu erkennen ist. Die Halbwertslänge dieses exponentiellen Abfalls hängt von der Höhe h des Bragg-Lichtleiters 320 ab. In der dargestellten strahlenoptischen Ansicht würde der Lichtstrahl 205 im Inneren des Bragg-Lichtleiters 320 umso flacher verlaufen, je kleiner die Höhe h des Bragg-Lichtleiters 320 wird. Verringert man die Höhe h, wird der Lichtstrahl 205 also seltener reflektiert, so dass an einer bestimmten Stelle des Bragg-Lichtleiters 320 weniger Licht 205 ankommt. Ein dort angeordneter Positionssensor 157 registriert also eine geringere Lichtintensität.
  • 17 zeigt einen schematischen Längsschnitt einer Bragg-Deflektoreinheit 109 und eine Anordnungsvariante des Positionssensors 157 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Bragg-Deflektoreinheit 109 weist den ersten Bragg-Spiegel 151, den Hohlraum 705, den zweiten Bragg-Spriegel 163, das Substrat 145 sowie den Positionssensor 157 und den Bragg-Lichtleiter 320 auf. Gemäß einer Ausführungsform ist der Positionssensor 157 als eine Photodiode ausgeformt und in einer Aussparung des zweiten Bragg-Spiegels 163 angeordnet, dort, wo der zweite Bragg-Spiegel 163 dünner und somit ebenfalls geringfügig durchlässig wird. Anschlussleitungen sind der Übersicht halber nicht gezeichnet. Der Positionssensor 157 ist hierbei ausgebildet, eine aktuelle Position des ersten Bragg-Speiegels 151 in Bezug zum zweiten Bragg-Spiegel 163 zu messen.
  • 18 zeigt einen schematischen Längsschnitt einer Bragg-Deflektoreinheit 109 und eine Anordnungsvariante des Positionssensors 157 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Bragg-Deflektoreinheit 109 weist den ersten Bragg-Spiegel 151, den Hohlraum 705, den zweiten Bragg-Spiegel 163, das Substrat 145 sowie den Positionssensor 157 auf. Gemäß einer Ausführungsform ist der Positionssensor 157 als ein kapazitiver Sensor ausgeformt. Der Positionssensor 157 umfasst gemäß einem Ausführungsbeispiel zwei Kondensatorplatten, von denen eine am ersten Bragg-Spiegel 151 angeordnet ist und die zweite Kondensatorplatte am zweiten Bragg-Spiegel 163 angeordnet ist. Mit der Höhe h des Bragg-Lichtleiters 320 ändert sich auch der Abstand der beiden Kondensatorplatten und somit die zwischen ihnen bestehende elektrische Kapazität. Anschlussleitungen sind der Übersicht halber nicht gezeichnet.
  • 19 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Bragg-Deflektoreinheit 109 und eine Anordnungsvariante des Positionssensors 157 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Bragg-Deflektoreinheit 109 weist den ersten Bragg-Spiegel 151, den zweiten Bragg-Spriegel 163, das Antriebselement 160, den Abstandhalter 710, das Substrat 145, den Bragg-Lichtleiter 320 sowie den Positionssensor 157 auf. Gemäß einer Ausführungsform ist der Positionssensor 157 als ein piezoresistiver Sensor ausgeformt. Bei einer Ansteuerung des ersten Bragg-Spiegels 151 wölbt sich dieser nach oben oder nach unten. Dadurch ändert sich auch die Länge der piezoresisitven Elemente 157 und somit ihr Widerstand. Anschlussleitungen sind der Übersicht halber nicht gezeichnet.
  • 20 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 2000 zum Betreiben einer Strahlablenkungseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 2000 kann unter Verwendung einer Vorrichtung 2050 zum Betreiben einer Strahlablenkungseinheit in entsprechenden Einheiten ausgeführt und/oder angesteuert werden.
  • In einem Schritt 2005 des Verfahrens wird ein Licht auf eine Bragg-Deflektoreinheit der Strahlablenkungseinheit eingelenkt. In einem weiteren Verfahrensschritt 2010 wird ein Antriebselement des zumindest einen Bragg-Lichtleiters angesteuert, um den ersten Bragg-Spiegel in eine Position zu bewegen, die einem gewünschten Ablenkwinkel des Lichts entspricht.
  • Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 4348075 [0003]

Claims (15)

  1. Strahlablenkungseinheit (100) zur Beeinflussung eines Winkels eines aus der Strahlablenkungseinheit (100) ausgekoppelten Lichtstrahls (205), wobei die Strahlablenkungseinheit (100) folgende Merkmale aufweist: - eine Bragg-Deflektoreinheit (109), die einen ersten (151) und einen zweiten (163) Bragg-Spiegel umfasst, die gegenüberliegend angeordnet sind und zwischen denen ein Hohlraum (705) ausgebildet ist, - eine Lichtleiternut (154), die in dem ersten (151) und/oder zweiten (163) Bragg-Spiegel gebildet ist, wobei die Lichtleiternut (154) an den Hohlraum (705) angrenzt; und - zumindest ein an dem ersten Bragg-Spiegel (151) angeordnetes Antriebselement (160) zur Bewegung zumindest eines Teilbereichs des ersten Bragg-Spiegels (151) relativ zum zweiten Bragg-Spiegel (163), um einen Winkel eines im Betrieb der Strahlablenkungseinheit (100) aus der Strahlablenkungseinheit (100) ausgekoppelten Lichtstrahls (205) zu beeinflussen.
  2. Strahlablenkungseinheit (100) gemäß Anspruch 1, bei der der erste (151) und/oder der zweite (163) Bragg-Spiegel je periodisch angeordnete Schichten umfasst, wobei benachbarte Schichten Material mit sich unterscheidenden Brechungsindizes aufweisen, insbesondere wobei die Bragg-Spiegel (151, 163) amorphes Silizium und/oder Siliziumcarbonitrid aufweisen.
  3. Strahlablenkungseinheit (100) gemäß Anspruch 2, bei der der erste (151) Bragg-Spiegel dünner ausgeformt ist, als der zweite (163) Bragg-Spiegel, insbesondere wobei der erste Bragg-Spiegel (151) zumindest vier Schichten und der zweite Bragg-Spiegel (163) zumindest acht Schichten umfasst.
  4. Strahlablenkungseinheit (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem eine Höhe (h) des Hohlraums (705) in einem Bereich von 0,4 µm bis 0,6 µm liegt und/oder wobei die Lichtleiternut (154) ein rundes Querschnittsprofil aufweist.
  5. Strahlablenkungseinheit (100) gemäß Anspruch 4, bei der der Hohlraum (705) der Bragg-Deflektoreinheit (109) eine größere Länge in Längserstreckungsrichtung als eine Breite aufweist, wobei sich die Lichtleiternut (154) in die Längserstreckungsrichtung erstreckt, insbesondere wobei sich die Lichtleiternut (154) zumindest über die Hälfte des Hohlraums (705) in Längserstreckungsrichtung erstreckt und/oder wobei die Länge des Hohlraums (705) zumindest dem Zehnfachen der Breite des Hohlraums (705) entspricht.
  6. Strahlablenkungseinheit (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der ein Einkoppelabschnitt (148) im ersten (151) und/oder zweiten (163) Bragg-Spiegel angeordnet ist, wobei im Einkoppelabschnitt (148) die Dicke und/oder die Anzahl von Schichten des betreffenden Bragg-Spiegels (151, 163) geringer ist, als in einem weiteren Bereich des entsprechenden Bragg-Spiegels (151, 163).
  7. Strahlablenkungseinheit (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Antriebselement (160) als ein Paar von gegenüberliegen piezoelektrischen Schichten ausgeformt ist.
  8. Strahlablenkungseinheit (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der ein Positionssensor (157) vorgesehen ist, der ausgebildet ist, um eine aktuelle Position des ersten Bragg-Spiegels (151) in Bezug zum zweiten Bragg-Spiegel (163) zu messen, insbesondere wobei der Positionssensor (157) als eine Photodiode und/oder als ein kapazitiver Sensor und/oder als ein piezoresistiver Sensor ausgeformt ist.
  9. Strahlablenkungseinheit (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer Lichtschaltereinheit (106) zum Ansteuern eines Einleitens eines Lichts (205) in die Bragg-Deflektoreinheit (109).
  10. Strahlablenkungseinheit (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Lichtlenkelement (112), wobei bei der die Bragg-Deflektoreinheit (109) in einer Brennebene des Lichtlenkelements (112) angeordnet ist, insbesondere wobei der Bragg-Lichtleiter (320) parallel zu einer Symmetrieachse einer Linse (315) des Lichtlenkelements (112) orientiert ist.
  11. Strahlablenkungseinheit (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit den folgenden Merkmalen: - eine weitere Bragg-Deflektoreinheit, die einen weiteren ersten (166) und einen weiteren zweiten (169) Bragg-Spiegel umfasst, die gegenüberliegend angeordnet sind und zwischen denen ein weiterer Hohlraum ausgebildet ist; - eine weitere Lichtleiternut (172), die in dem weiteren ersten (166) und/oder weiteren zweiten (169) Bragg-Spiegel gebildet ist, wobei die weitere Lichtleiternut (172) an den weiteren Hohlraum angrenzt; und - zumindest ein an dem weiteren ersten Bragg-Spiegel (166) angeordnetes weiteres Antriebselement (178) zur Bewegung zumindest eines Teilbereichs des weiteren ersten Bragg-Spiegels (166) relativ zum weiteren zweiten Bragg-Spiegel (169).
  12. Verfahren (2000) zum Betreiben einer Strahlablenkungseinheit (100), gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Verfahren (2000) die folgenden Schritte aufweist: - Einlenken (2005) eines Lichts (205) auf zumindest eine Bragg-Deflektoreinheit (109); und - Ansteuern (2010) des Antriebselements (160) des zumindest einen Bragg-Lichtleiters (320), um den ersten Bragg-Spiegel (151) in eine Position zu bewegen, die einem gewünschten Ablenkwinkel (Θ) des Lichts (205) entspricht.
  13. Vorrichtung (2050), die eingerichtet ist, um die Schritte des Verfahrens (2000) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche in entsprechenden Einheiten auszuführen und/oder anzusteuern.
  14. Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, das Verfahren (2000) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche auszuführen und/oder anzusteuern.
  15. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 14 gespeichert ist.
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