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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein optisches System zum Empfangen und/oder Abstrahlen von Licht zumindest einer Wellenlänge.
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Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Empfangen und/oder Abstrahlen von Licht zumindest einer Wellenlänge.
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Stand der Technik
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Aus der
US 2016/0049765 A1 sind sogenannte optische Phasenarrays bekannt geworden. Hierbei erfolgt die Strahlablenkung ohne mechanische Bewegung: eine Mehrzahl von vertikalen Ermittlern ist in einem zweidimensionalen Array angeordnet und wird über einen Wellenleiter mit Licht versorgt. Der Abstand zwischen den einzelnen Emittern bestimmt, wie stark ein Strahl abgelenkt wird. Durch Kontrolle der Phase des Lichts an jedem Ermittler, wobei gleichzeitig alle Emitter abstrahlen, und einer Interferenz des abgestrahlten Lichts im Fernfeld kann ein beliebiges Muster erzeugt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein optisches System zum Empfangen und/oder Abstrahlen von Licht zumindest einer Wellenlänge bereit, umfassend eine Mehrzahl von Abstrahl-/Empfangseinrichtungen, wobei jede Abstrahl-/Empfangseinrichtung an einer anderen Position angeordnet ist, und wobei jede Abstrahl-/Empfangseinrichtung getrennt schaltbar ist, und eine für die Mehrzahl von Abstrahl-/Empfangseinrichtungen gemeinsame Optik.
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In einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Empfangen und/oder Abstrahlen von Licht zumindest einer Wellenlänge bereit, wobei das Empfangen und/oder Abstrahlen von Licht zumindest einer Wellenlänge mittels einer Mehrzahl von Abstrahl-/Empfangseinrichtungen erfolgt, wobei jede Abstrahl-/Empfangseinrichtung an einer anderen Position angeordnet wird, und wobei jede Abstrahl-/Empfangseinrichtung getrennt geschaltet wird und wobei für die Mehrzahl der Abstrahl-/Empfangseinrichtungen eine gemeinsame Optik angeordnet wird.
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Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass beispielsweise jeder ausgesandte Lichtstrahl durch eine einzige Abstrahl-/Empfangseinrichtung und nicht durch die Interferenz mehrerer Abstrahl-/Empfangseinrichtungen im Fernfeld entsteht. Dadurch werden verschiedene Beugungsordnungen vermieden. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Phase des Lichts an der Abstrahl-/Empfangseinrichtung nicht eingestellt werden muss, was die Empfindlichkeit gegenüber Umwelteinflüssen, beispielsweise die Temperaturresistenz, des optischen Systems insgesamt verbessert. Ebenso muss die Phase des Lichts in den für die Abstrahl-/Empfangseinrichtung zuführenden Wellenleitern nicht eingestellt werden. Darüber hinaus ist ein Vorteil, dass das Schalten von Licht einfacher und kostengünstiger bereitgestellt werden kann. Ebenso ist der Energieverbrauch durch das Schalten geringer verglichen mit dem Energieverbrauch durch entsprechende Phasenschieber eines optischen Phasenarrays. Ein weiterer Vorteil ist, dass das optische System äußerst flexibel ist, da beispielsweise die Größe der Abstrahl-/Empfangseinrichtungen frei gewählt werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Anzahl der benötigten elektrischen Kontakte verglichen mit einem optischen Phasenarray reduziert ist.
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Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Abstrahl-/Empfangseinrichtungen regelmäßig, insbesondere matrixförmig oder baumförmig, angeordnet. Vorteil hiervon ist, dass die regelmäßige beziehungsweise geordnete Anordnung platzsparend ist und eine einfache Ansteuerung zur getrennten Schaltung der Abstrahl-/Empfangseinrichtungen ermöglicht wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfasst zumindest eine der Abstrahl-/Empfangseinrichtungen einen Schalter und eine Einkoppel-/Auskoppeleinrichtung, welche auf einem gemeinsamen Träger angeordnet ist. Vorteil hiervon ist, dass auf einfache Weise eine Vielzahl von getrennt schaltbaren Abstrahl/- Empfangseinrichtungen angeordnet werden kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist ein optisches Subsystem für zumindest eine der Abstrahl-/Empfangseinrichtungen angeordnet, insbesondere wobei ein optisches Subsystem zumindest eine Mikrolinse umfasst. Ein optisches Subsystem umfasst insbesondere dabei ein oder mehrere optische Elemente zur Strahlbeeinflussung eines Lichtstrahls. Auf diese Weise wird die Flexibilität erhöht. Ein weiterer Vorteil ist, dass mittels der Mikrolinse vom optischen System empfangenes Licht, das auf das zugrundeliegende Wellenleiternetzwerk und auf die Schalter einfallen würde, auf eine kleinere Fläche konzentriert wird. Mit anderen Worten erhöht das optische Subsystem den Füllfaktor und damit die optische Effizienz des optischen Systems.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist eine Rückkoppeleinrichtung zur Messung und Einstellung einer Betätigungsgröße zur Schaltung einer Mehrzahl von Abstrahl-/Empfangseinrichtungen angeordnet, insbesondere umfassend eine Fotodiode. Mittels eines Rückkoppel- oder auch Feedback-Systems kann beispielsweise die zum optimalen Schalten benötigte Betätigungsgröße, beispielsweise Spannung oder Stromstärke, für einen oder mehrere Schalter eingestellt werden. Dadurch können Fertigungsschwankungen oder äußere Einflüsse, beispielsweise Temperaturschwankungen, ausgeglichen werden, was die Zuverlässigkeit und Robustheit des optischen Systems erhöht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der Schalter in Form eines thermo-optischen Schalters, in Form eines Mach-Zehnder-Interferometers oder in Form eines Ringresonators ausgebildet. Damit kann auf flexible Weise ein Schalter bereitgestellt werden, der für unterschiedlichste optische Systeme einsetzbar ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist ein Detektor angeordnet zum Empfangen von ausgesandtem und rückreflektiertem Licht. Der Detektor kann dabei ein Teil eines Chips sein oder kann als separates Bauelement außerhalb des Chips angeordnet sein. Mittels des Detektors kann beispielsweise zurückreflektiertes Licht empfangen werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass damit beispielsweise auch eine unterstützende Funktionsüberwachung der Schalterzustände bereitgestellt werden kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist eine Lichtquelle angeordnet, insbesondere eine Laserlichtquelle. Als Laserlichtquelle kann beispielsweise ein Laser mit einer Wellenlänge von 1550 nm verwendet werden, insbesondere bei Verwendung im Zusammenhang mit Siliziumwellenleitern. Das Licht kann dabei über Kantenkoppler in einen oder mehrere Wellenleiter eingekoppelt werden. Ebenso kann die Lichtquelle auch auf einem Chip integriert sein.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist zumindest ein Schalter als MEMS-Schalter mit einem beweglichen Element ausgebildet, welches mittels eines Aktuators an einen Wellenleiter ankoppelbar ist. Vorteil hiervon ist, dass damit beispielsweise Auskoppeleinrichtungen, beispielsweise Antennen, direkt an einen lichtführenden Wellenleiter angekoppelt werden können.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen, und aus dazugehöriger Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.
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Figurenliste
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Dabei zeigt
- 1 eine vereinfachte Darstellung eines optischen Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 ein optisches System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 3 ein optisches System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 4 ein optisches System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 5 ein optisches System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 6 ein optisches System gemäß 5 in einer Ansteuerung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 7 ein Teil eines optischen Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 8 ein optisches System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 9 verschiedene Schalter eines optischen Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines optischen Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 1 ist ein Chip 11 gezeigt, auf dem eine Mehrzahl von sogenannten Einheitszellen 4 als Abstrahl-/Empfangseinrichtungen angeordnet sind. Jede der Einheitszellen 4 weist dabei einen Ein-/Auskoppler 2 auf, beispielsweise eine Antenne, der mit einem Schalter 3 zum Schalten des Ein-/Auskopplers 2 verbunden ist (in 1 nicht dargestellt). Im Folgenden wird lediglich die Bezeichnung „Auskoppler“, „auskoppeln“ und dergleichen verwendet, da der Strahlenweg in optischen Systemen grundsätzlich umkehrbar ist; mit anderen Worten kann jeder Einkoppler als Auskoppler und umgekehrt verwendet werden.
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Die Einheitszellen 4 sind weiter an unterschiedlichen Positionen Px1, ..., Pxn auf dem Chip 11 angeordnet. Jede Einheitszelle 4 emittiert einen Lichtstrahl 100,101 in Richtung eines Linsensystems 20, welches oberhalb des Chips 11 angeordnet ist. Das Linsensystem 20 lenkt dann die ausgesandten Strahlen 100, 101 entsprechend ihrer Position Px1, ..., Pxn in Lichtstrahlen 100', 101' ab. Mit anderen Worten ist mittels der Einheitszellen 4 ein Schalten der Lichtintensität zwischen verschiedenen Positionen Px1, ... Pxn möglich und die Optik, bereitgestellt durch das Linsensystem 20, bildet dann die jeweilige Position Px1, ... Pxn auf einen entsprechenden Winkel θ ab.
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Das Linsensystem 20 ist dabei so ausgelegt beziehungsweise ausgebildet, dass die in der Bildebene durch den Chip erzeugte Intensitätsverteilung nach unendlich abgebildet wird. Die laterale Position eines Auskopplers 2 beziehungsweise einer emittierenden Antenne wird in den Winkel θ übersetzt. Der Winkelbereich wird durch die im weiteren Strahlenweg angeordnete Optik festgelegt und kann mehr als 180° betragen, beispielsweise ein sogenanntes Fisheye-Objektiv bereitstellen. Die effektive Apertur/Strahlbreite, und somit auch die Divergenz des Ausgangsstrahls, wird ebenso durch die Wahl des Objektivs beeinflusst. Je nach Anwendung kann so für einen Chip 11 eine optimale Linse beziehungsweise Anordnung von Linsen 20 gewählt werden. Zudem können die Abstrahleigenschaften der einzelnen Antennen 2 an die Eigenschaften des Linsensystems 20 angepasst werden. So können zum Beispiel die Antennen 2 im Randbereich eine andere Abstrahlung erzeugen, als Antennen 2 im Zentrum des Chips 11.
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2 zeigt ein optisches System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 2 ist auf der linken Seite oben eine Draufsicht und auf der linken Seite unten eine seitliche Ansicht eine Einheitszelle 4 gezeigt. Die Einheitszelle 4 weist dabei einen Schalter 3 und einen Auskoppler 2 auf. Der Schalter 3 weist einen Eingang 3a und zwei Ausgänge 3b, 3c auf, wobei einer der Ausgänge 3c mit dem Auskoppler 2 verbunden ist. Mittels des Schalters 3 kann so der Eingang 3a einerseits mit dem Auskoppler 2, andererseits mit einem Ausgang 3b der Eingangszelle 4 verbunden werden. Mit anderen Worten kann mittels des Schalters 3 entweder der Auskoppler 2 geschaltet werden, sodass Licht über den Eingang 3a mittels des Auskopplers 2 ausgekoppelt, also abgestrahlt wird, oder der Schalter 3 leitet das am Eingang 3a anliegende Lichtsignal ohne Auskopplung zu dem Ausgang 3b durch.
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Auf der rechten Seite von 2 ist nun in der Draufsicht ein optisches System 1 gezeigt, welche eine Vielzahl von Einheitszellen 4 aufweist. Die Einheitszellen 4 sind dabei matrixförmig angeordnet mit unterschiedlichen Positionen (Px, Py) für jede der Einheitszellen 4. Eine gemeinsame Lichtquelle 5 beaufschlagt über einen Wellenleiter 6 die jeweiligen Einheitszellen 4 mit Licht zumindest einer Wellenlänge, genauer steuern entsprechende Schalter 3 zunächst entsprechende Spalten der matrixförmigen Anordnung der Einheitszellen 4 an, wobei dann die Schalter der jeweiligen Einheitszelle 4 in der angesteuerten Spalte das Licht bei entsprechender Schaltung auskoppeln können.
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Als Lichtquelle 5 kann ein Laser verwendet werden. Für Wellenleiter 6 aus Silizium kann zum Beispiel ein Laser mit einer Wellenlänge von 1550 nm verwendet werden. Licht einer oder mehrerer Lichtquelle/n wird über Gitterkoppler in einen oder mehrere Wellenleiter 6 eingekoppelt. Alternative Einkoppelmethoden zum Beispiel mittels Edge-Koppler oder Ähnlichem, sind möglich. Die Lichtquelle 5 kann aber auch auf dem Chip 11 integriert sein.
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Die Schalter 3 der Einheitszelle 4 weisen allgemein einen oder mehreren Eingänge 3a und mehreren Ausgänge 3b, 3c auf: In 2 weisen die Schalter 3 einen Eingang 3a und zwei Ausgänge 3b, 3c auf. Ein derartiger Schalter 3 hat zwei Zustände, entweder eingehendes Licht wird auf Ausgang 3b geleitet, oder es wird auf Ausgang 3c geleitet. Alternative mehrkanalige Schalter 3 sind denkbar. Die Schalter 3 sind hier bidirektional ausgebildet.
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In der integrierten Optik können Schalter 3 mit einer Mach-Zehnder-Geometrie und Phasenschiebern realisiert werden. Alternativ lassen sich auch Ringresonatoren als Schalter verwenden wie dies in der nachfolgenden 8 gezeigt. Weiterhin ist das Schalten zwischen Wellenleitern 6 auch durch MEMS-Strukturen als Schalter 3 möglich, was in der nachfolgenden 9 gezeigt ist.
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Eine Auskoppelstruktur - kurz Auskoppler 2 - streut das Licht aus einem Wellenleiter 6 in den Raum über oder unterhalb einer Ebene, beispielsweise einer Chipebene. Die Divergenz, der Winkel zur Chip-Normalen und das Strahlprofil lassen sich dabei über die Geometrie einstellen.
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Das Licht aus dem Eingangswellenleiter 6 wird wie vorstehend ausgeführt durch ein Netzwerk von Wellenleitern 6 und Schaltern 3 zu den Auskopplern 2 geleitet. Dies kann wie in 2 gezeigt über eine Matrixanordnung realisiert werden. Alternativ kann das Netzwerk auch als Baumstruktur, wie in der nachfolgenden 3 gezeigt, ausgebildet werden.
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Um den Füllfaktor der zum Senden und Empfangen von Licht verwendeten Fläche auf dem Chip zu erhöhen, und um die Abstrahlcharakteristik der einzelnen Auskoppler zu optimieren, können Arrays aus Mikrolinsen 7 über den Auskopplern 2 angeordnet werden. Mikrolinsen 7 werden zum Beispiel auch für die virtuelle Vergrößerung der lichtempfindlichen Flächen in Kamerasensoren eingesetzt.
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3 zeigt ein optisches System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 3 zeigt nun im Gegensatz zur 2 eine baumförmige Ausbildung eines optischen Systems 1. Hierbei sind mehrere Schalter 3 hintereinander beziehungsweise in einer Baumstruktur hintereinander in mehreren Ebenen E1, E2, E3 angeordnet, wobei nur die letzte Ebene - in 3 die Ebene E3 - letztlich die Auskoppler 2 aufweist. Zum Schalten eines einzelnen Auskopplers 2 werden dann die Eingänge 3a beziehungsweise die Ausgänge 3b, 3c der Schalter 3 in der Baumstruktur entlang des jeweiligen Pfads entsprechend geschaltet. Sämtliche Auskoppler 2 sind letztendlich über Wellenleiter 6 mit der Lichtquelle 5 verbunden.
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4 zeigt einen Schalter eines optischen Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 5 zeigt ein optisches System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Schaltern der 4.
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In 4 und 5 ist im Wesentlichen ein optisches System 1 gemäß 2 gezeigt. Im Unterschied zum optischen System 1 gemäß 2 ist beim optischen System 1 gemäß 5 beziehungsweise der in 4 gezeigte Schalter 3 der Einheitszelle 4 nun als thermo-optischer Mach-Zehnder-Interferometer-Schalter ausgebildet, der mit einer Auskoppelantenne 2 verbunden ist. Mittels eines thermo-optischer Phasenschiebers beziehungsweise durch Anlegen einer elektrischen Spannung - bezeichnet als „+“ und „-“ in der 4 - kann wird die Phase des geführten Lichts in einem der Interferometerarme verändert. Die Arme respektive Wellenleiter werden dann wieder zusammengeführt. Über den einstellbaren Phasenunterschied lässt sich die Lichtintensität zwischen den beiden Ausgängen 3b, 3c schalten.
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Im Detail zeigt 5 ein optisches System 1 mit einer gemeinsamen Lichtquelle 5, die über Wellenleiter 6 mit einer matrixförmigen Anordnung von Einheitszellen 4 verbunden ist. Durch ein entsprechendes Signal für den entsprechenden Schalter 3, hier in 5 der Schalter 3 in der zweiten Spalte von links, „+1“ wird diese mit Licht der Lichtquelle 5 beaufschlagt. Durch Betätigung des entsprechenden Schalters 3 in der zweiten Zeile der matrixförmigen Anordnung von Einheitszellen 4 wird dann Licht 100 über den Auskoppler 2 der Einheitszelle 4 an dieser Position emittiert.
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Mit anderen Worten wird hier Licht einer Lichtquelle 5, beispielsweise eines Lasers, insbesondere über einen Gitterkoppler in einen Wellenleiter 6, beispielsweise einen Siliziumwellenleiter, eingekoppelt. Mit diesem Wellenleiter 6 sind eine Reihe von Schaltern 3 verbunden, von denen jeder das Licht auf einen weiteren Wellenleiter 6 lenken kann. Jeder dieser Wellenleiter 6 führt das Licht zu einer Spalte aus Einheitszellen 4 respektive Pixeln, die jeweils Schalter 3 und Auskoppler 2 aufweisen. Die Schalter 3 sind hier als Mach-Zehnder-Interferometer ausgeführt. Dabei sind Schalter 3 und Auskoppler 2 über den ersten Ausgang 3c miteinander verbunden. Über die Auskoppler-Geometrie lässt sich die Richtung und das Strahlprofil des auszukoppelnden Lichts einstellen. Der zweite Schalterausgang 3b führt das Licht weiter zum nächsten Pixel. Die Pixel sind - wie ausgeführt - als Matrix angeordnet. Typische Größen für die Pixel liegen im Bereich von 1 µm -100 µm Kantenlänge. Die einzelnen Schalter 3, die die Spalten der matrixförmigen Anordnung mit Licht beaufschlagen, lassen sich insbesondere über elektrische Zuleitungen schalten. So kann das gesamte Licht jeweils zu einem Auskoppler 2 geführt werden. Alternativ lassen sich auch mehrere Antennen/Pixel gleichzeitig schalten. Eine Möglichkeit der elektrischen Ansteuerung ist in 5 gezeigt. Durch eine derartige Matrixansteuerung lässt sich die Anzahl der benötigten Zuleitungen minimieren, indem jede Spalte und jede Zeile eine separate Zuleitung aufweist. Bei entsprechender Beaufschlagung der Zuleitung einer Spalte und einer Zeile kann dann gezielt eine Einheitszelle 4 geschaltet werden.
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6 zeigt ein Teil eines optischen Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 6 ist ein Teil eines optischen Systems 1 gemäß 2 gezeigt. Genauer ist eine Zeile der matrixförmigen Anordnung von Einheitszellen 4 des optischen Systems 1 gemäß 2 gezeigt. Am Ende der Zeile ist ein Detektor in Form einer Fotodiode 9 angeordnet zum Detektieren von Licht.
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Im Detail können an das Netzwerk von Wellenleitern 6 und Schaltern 3 auch ein oder mehrere Detektoren 9 angeschlossen sein, beispielsweise eine Fotodiode. Analog zu einer Laserlichtquelle kann ein Detektor 9 entweder ein Teil eines Chips sein, oder er kann als eigenes Bauelement außerhalb des Chips ausgebildet sein. Im zweiten Fall kann das Licht durch einen der bereits beschriebenen Auskoppler 2 vom Chip auf den oder die Detektoren 9 gelenkt werden. Dieses Licht kann einen ersten Beitrag enthalten, der von der Lichtquelle 5 durch das Netzwerk aus Wellenleitern 6 und Schaltern 3 direkt auf den oder die Detektoren 9 gelangt, sowie einen zweiten Beitrag, der von der Umgebung auf den Chip zurück reflektiert und durch Einkoppelantennen wieder in das Netzwerk von Wellenleiter 6 eingekoppelt wird. Die Detektoren 9 können dann zum Empfang dieses rückreflektierten Lichts verwendet werden, und können ebenfalls durch Detektion des direkten Lichts eine unterstützende Funktion zur Überwachung der Schalterzustände und der Lichtquelle 5 wahrnehmen, sind also ein Element eines Feedback-Systems. Für den Empfang des rückreflektierten Lichts kann es vorteilhaft sein, wenn der Detektor 9 an derselben Stelle wie die Lichtquelle 5 an das Netzwerk aus Wellenleitern angekoppelt ist. Die Fotodiode 9 ist weiter mit einem Rückmeldesystem oder Feedback-System 30 verbunden. Das Rückmeldesystem 30 ist wiederum mit jeder Einheitszellen 4 verbunden und kann entsprechende Signalpegel S1, S2, ..., Sn zum Schalten der Schalter, hier mit 3-1, 3-2, ..., 3-n einstellen.
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Die Funktionsweise ist dabei wie folgt: Um die zum optimalen Schalten benötigte Spannung/Stromstärke, je nach Art des Schalters 3, einzustellen, sind - wie hierfür eine Zeile dargestellt - Fotodioden 9 am Ende jeder Zeile oder Spalte angeordnet. Bei ausgeschalteten Pixeln misst die jeweilige die Fotodiode 9 ein maximales Signal. So wird das für maximale Transmission im Ausgang 3b benötigte Signal S1, S2, ... für alle in der Zeile/Spalte befindlichen Schalter 3-1, 3-2, ... ermittelt. Mit dieser Ausgangssituation lässt sich nun für jeden Schalter 3-1, 3-2, ... das optimale Signal T1, T2, ... zum Schalten bestimmen. Dann liegt an der Fotodiode ein Minimum an. Diese ermittelten Werte können gespeichert werden und ermöglichen somit optimales Schalten. Dadurch können Fertigungsschwankungen und äußere Einflüsse, zum Beispiel Temperaturschwankungen ausgeglichen werden.
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7 zeigt ein optisches System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 7 ist im Wesentlichen ein optisches System 1 gemäß 2 gezeigt. Im Unterschied zum optischen System 1 gemäß 2 ist beim optischen System 1 gemäß 7 nun jedem Auskoppler 2 eine Mikrolinse 7 zugeordnet. Mittels der Mikrolinsen 7 wird der Füllfaktor des optischen Systems 1 erhöht, da damit das Licht, welches auf die Schalter 3 beziehungsweise auf die hier nicht gezeigten Wellenleiter fällt, reduziert wird. Mit anderen Worten erhöhen die Mikrolinsen 7 den Füllfaktor und damit die optische Effizienz. Dies wird durch die virtuellen Bilder 8 - in 4 unten gezeigt - deutlich, da diese größer sind als die laterale Erstreckung der Auskoppler 2. Oberhalb der Anordnung der Mikrolinsen 7 ist dann ein Linsensystem beziehungsweise eine gemeinsame Optik 20 wie in 1 dargestellt, angeordnet.
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8 zeigt ein optisches System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 8 ist eine weitere Ausführungsform eines optischen Systems 1 gezeigt. Hierbei wird zum Transport des Lichts von der Lichtquelle 5 ein Bus-Wellenleiter 6 verwendet, an den über Ringresonatoren als Schalter 3 entsprechende Auskoppler 2 angekoppelt werden können, die mittels eines elektrischen Signals entsprechend betätigt werden können.
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9 zeigt verschiedene Schalter eines optischen Systems gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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In 9 ist auf der linken Seite eine Einheitszelle 4 mit einem Schalter 3 gezeigt, welcher einen Aktuator 12 aufweist. Mittels des Aktuators 12 kann ein Ausgang 3c des Schalters, der mit einem Eingang des Auskopplers 2 verbunden ist, an den Wellenleiter 6 angekoppelt werden. Hierbei erfolgt die Ankopplung in der x-y-Ebene. Eine weitere Ausführungsformen eines Schalters 3 ist auf der rechten Seite der 9 gezeigt. Hierbei erfolgt mittels des Aktuators 12 ein vertikales Schalten des Ausgangs 3c, welcher mit dem Auskoppler 2 verbunden ist, sodass der Eingang des Auskopplers 2 mit dem Wellenleiter 6 in der z-x-Ebene verbunden ist.
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Zusammenfassend weist zumindest eine der Ausführungsformen der Erfindung zumindest einen der folgenden Vorteile auf:
- • Kostengünstiges, nicht-mechanisches System zur Strahlablenkung.
- • Vermeidung von verschiedenen Beugungsordnungen.
- • Geringe Anfälligkeit gegen Umwelteinflüsse.
- • Einfache Implementierung.
- • Geringerer Energieverbrauch.
- • Einfache Skalierung.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2016/0049765 A1 [0003]
