DE102020202816A1

DE102020202816A1 - Micro-optical component and photonic system

Info

Publication number: DE102020202816A1
Application number: DE102020202816.8A
Authority: DE
Inventors: Pedro Andrei Krochin Yepez
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-03-05
Filing date: 2020-03-05
Publication date: 2021-09-09

Abstract

Es wird eine mikrooptische Komponente (1) beschrieben. Die mikrooptische Komponente (1) weist ein Formgedächtnismaterial auf und ist dafür eingerichtet, mittels des Formgedächtnismaterials zwischen zwei oder mehr Betriebszuständen umgeschaltet zu werden.Ferner wird ein photonisches System (2) beschrieben, das eine derartige mikrooptische Komponente (1) aufweist.A micro-optical component (1) is described. The micro-optical component (1) has a shape memory material and is designed to be switched between two or more operating states by means of the shape memory material. Furthermore, a photonic system (2) is described which has such a micro-optical component (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mikrooptische Komponente sowie ein photonisches System, das die mikrooptische Komponente aufweist.The present invention relates to a micro-optical component and a photonic system which has the micro-optical component.

Stand der TechnikState of the art

Eine der größten Herausforderungen im Bereich der Photonik und der integrierten Optik besteht darin, eine schnelle, effiziente und kostensparende Möglichkeit der Lichtkopplung zwischen integrierten optischen Komponenten anzubieten. Bislang ist kein serientaugliches Verfahren etabliert.One of the greatest challenges in the field of photonics and integrated optics is to offer a fast, efficient and cost-saving option for light coupling between integrated optical components. So far, no process suitable for series production has been established.

Um eine effiziente Kopplung zwischen zwei optischen Komponenten zu erreichen, müssen die Modenfelder beider Komponenten in der Größe angepasst und genau aufeinander abgestimmt werden. Die erforderliche Ausrichtungsgenauigkeit zwischen den optischen Komponenten ist proportional zur Größe des Modenfeldes. Komponenten mit größeren Modefeldern haben eine entspanntere Ausrichtung als Komponenten mit kleineren Modefeldern.In order to achieve efficient coupling between two optical components, the mode fields of both components must be adapted in size and precisely matched to one another. The required alignment accuracy between the optical components is proportional to the size of the mode field. Components with larger fashion fields have a more relaxed orientation than components with smaller fashion fields.

Um die Miniaturisierung optischer Systeme zu ermöglichen, wurden mehrere Funktionen in einzelne Chips, sogenannte photonische integrierte Schaltungen (photonic integrated circuits, PICs), integriert. Um noch kleinere Systeme zu realisieren, werden zudem photonische Komponenten aus Materialplattformen mit hohem Brechungsindexkontrast, wie z.B. Silizium auf Isolator, hergestellt. In photonischen integrierten Schaltungen wird das Licht im Kern von sogenannten Wellenleitern geführt. Ein Wellenleiter besitzt einen Kern, durch den Licht geleitet wird und eine Umhüllung, die den Kern umgibt. Je höher der Brechungsindexkontrast zwischen Kern und Mantel ist (je größer der Unterschied im Brechungsindex zwischen Kern und Mantel), desto kleiner können die Abmessungen des Wellenleiterkerns sein. Um kleinere Wellenleiter und damit höhere Integrationsdichten zu erreichen, sind daher Materialplattformen mit hohem Brechungsindexkontrast erwünscht.In order to enable the miniaturization of optical systems, several functions have been integrated into individual chips, so-called photonic integrated circuits (PICs). In order to implement even smaller systems, photonic components are also made from material platforms with a high refractive index contrast, such as silicon on an insulator. In photonic integrated circuits, the light is guided in the core by so-called waveguides. A waveguide has a core through which light is passed and a cladding that surrounds the core. The higher the refractive index contrast between core and cladding (the greater the difference in refractive index between core and cladding), the smaller the dimensions of the waveguide core can be. In order to achieve smaller waveguides and thus higher integration densities, material platforms with a high refractive index contrast are therefore desirable.

Aufgrund des hohen Brechungsindexkontrasts zwischen Silizium und Siliziumdioxid wurden die Abmessungen der das Licht führenden Wellenleiter in photonischen Schaltungen aus Silizium extrem reduziert. Da das Licht im Wellenleiter begrenzt ist, hat das Modenfeld des Lichtstrahls ähnliche Abmessungen wie der Wellenleiterkern selbst. Je kleiner der Kern ist, desto kleiner ist also das Modenfeld des Lichtstrahls. Wie bereits erwähnt, hängen die Ausrichtungstoleranzen zwischen integrierten optischen Komponenten von den Abmessungen des Modenfelds der zu koppelnden Strahlen ab. Um beispielsweise Licht in Silizium-Photonik-Wellenleiter mit Abmessungen im Submikrometerbereich zu koppeln, ist eine submikrometrische Ausrichtung erforderlich.Due to the high refractive index contrast between silicon and silicon dioxide, the dimensions of the light-guiding waveguides in photonic circuits made of silicon have been extremely reduced. Since the light is limited in the waveguide, the mode field of the light beam has similar dimensions to the waveguide core itself. The smaller the core, the smaller the mode field of the light beam. As already mentioned, the alignment tolerances between integrated optical components depend on the dimensions of the mode field of the beams to be coupled. For example, to couple light in submicron silicon photonic waveguides, submicrometric alignment is required.

Um hohe Kopplungswirkungsgrade zu erreichen, verwendet die Silizium-Photonik üblicherweise eine aktive Ausrichtung. Aktive Ausrichtung bedeutet, dass die Komponenten eingeschaltet und relativ zueinander bewegt werden, bis eine maximale Kopplung zwischen beiden Komponenten erreicht ist. Erst wenn der Punkt der maximalen Kopplung gefunden ist, werden die Komponenten fixiert. Dies ist ein zeitaufwendiger Schritt, der die Serienproduktion und damit die Kommerzialisierung integrierter optischer Systeme noch immer behindert. Eine passive Ausrichtung hingegen würde es ermöglichen, die Komponenten direkt an der Position zu platzieren und zu fixieren, an der die maximale Kopplung erreicht wird. Die Tatsache, dass die Komponenten nicht eingeschaltet werden müssen und dass die Positionen der Komponenten nach dem Einsetzen der Komponenten nicht verändert werden dürfen, würde es ermöglichen, die Fertigungszeiten zu verkürzen und damit die Serienproduktion integrierter optischer Systeme zu ermöglichen.To achieve high coupling efficiencies, silicon photonics usually uses active alignment. Active alignment means that the components are switched on and moved relative to one another until maximum coupling is achieved between the two components. The components are only fixed when the point of maximum coupling has been found. This is a time consuming step that still hinders the serial production and thus the commercialization of integrated optical systems. A passive alignment, on the other hand, would make it possible to place and fix the components directly at the position at which the maximum coupling is achieved. The fact that the components do not have to be switched on and that the positions of the components must not be changed after the components have been inserted would make it possible to shorten production times and thus enable the series production of integrated optical systems.

Die Hauptherausforderung für ein serientaugliches passives Ausrichtverfahren für Silizium-Photonikschaltungen besteht darin, dass die Ausrichtungsanforderungen an Silizium-Photonikkomponenten (unter 1 µm) viel höher sind als die maximal möglichen Positioniergenauigkeiten konventioneller, industrieller Platzierungsmaschinen (rund 5 µm).The main challenge for a series-compatible passive alignment process for silicon photonic circuits is that the alignment requirements for silicon photonic components (less than 1 µm) are much higher than the maximum possible positioning accuracy of conventional, industrial placement machines (around 5 µm).

Um eine passive Ausrichtung von Silizium-Photonikschaltungen zu ermöglichen, müssen daher entweder die Positioniergenauigkeiten von industriellen Verteilmaschinen verbessert oder alternativ die Ausrichtungsanforderungen von Silizium-Photonikkomponenten entspannt werden.In order to enable passive alignment of silicon photonic circuits, either the positioning accuracy of industrial distribution machines must be improved or, alternatively, the alignment requirements of silicon photonic components must be relaxed.

Eine Möglichkeit, die Ausrichtungstoleranzen zwischen integrierten optischen Komponenten zu lockern, besteht darin, die Größe der Modenfelder der Lichtstrahlen an ihren Ausgangsfacetten zu erweitern. Zu diesem Zweck wurden bereits Mikrolinsen und andere mikrooptische Komponenten vorgestellt. Polymere mikrooptische Komponenten (wie beispielsweise Mikrolinsen, Mikrospiegel und miniaturisierte Systeme aus mehreren Linsen), die durch Zwei-Photonen-Lithographie hergestellt werden, haben sich als sehr erfolgreich bei der Erweiterung und Anpassung der Modenfelder verschiedener Komponenten erwiesen, was eine sehr effiziente Kopplung zwischen ihnen ermöglicht.One way to relax the alignment tolerances between integrated optical components is to expand the size of the mode fields of the light beams at their output facets. For this purpose, microlenses and other micro-optical components have already been presented. Polymeric micro-optic components (such as microlenses, micromirrors, and miniaturized multi-lens systems) made by two-photon lithography have proven to be very successful in expanding and adapting the mode fields of various components, resulting in a very efficient coupling between them enables.

Während bereits bekannte mikrooptische Komponenten sehr gut in der Erweiterung und Anpassung der Modenfelddurchmesser sind, erfordern sie dennoch eine aktive Ausrichtung, damit die optischen Achsen der Ein- und Ausgangsfacetten der Komponenten gut ausgerichtet sind.While already known micro-optical components are very good at expanding and adapting the mode field diameters, they still require active alignment so that the optical axes of the input and output facets of the components are well aligned.

Eine mikrooptische Komponente und ein photonisches System mit einer derartigen mikrooptischen Komponente, die eine passive Ausrichtung zwischen optischen Komponenten in dem photonischen System ermöglicht, ist sehr erwünscht, da so kurze Fertigungszeiten ermöglicht würden und eine Fertigung im kommerziellen Maßstab möglich wäre.A micro-optic component and a photonic system with such a micro-optic component that enables passive alignment between optical components in the photonic system is very desirable because it would allow short manufacturing times and could be manufactured on a commercial scale.

Die effiziente Kopplung zwischen integrierten optischen Komponenten in miniaturisierten photonischen Systemen und in integrierten optischen Systemen erfordert wie oben erwähnt einerseits eine äußerst genaue Ausrichtung und andererseits die Anpassung der Modenfeldgrößen. Mikrooptische Komponenten werden eingesetzt, um die Modenfeldgrößen der Lichtstrahlen zu erweitern und anzupassen und damit die Ausrichtungsanforderungen zwischen den einzelnen Komponenten zu entspannen.As mentioned above, the efficient coupling between integrated optical components in miniaturized photonic systems and in integrated optical systems requires, on the one hand, extremely precise alignment and, on the other hand, the adaptation of the mode field sizes. Micro-optical components are used to expand and adapt the mode field sizes of the light beams and thus relax the alignment requirements between the individual components.

Die optische Kopplung (Kopplung von Lichtstrahlen zwischen zwei oder mehr optischen Komponenten) ist eine der größten Herausforderungen, die die Serienfertigung von photonischen und integrierten optischen Systemen behindert. Aufgrund der strengen Anforderungen an die Positioniergenauigkeit und Ausrichtung zwischen integrierten optischen Komponenten (wie integrierte Laser und/oder photonisch integrierte Schaltungen) werden mikrooptische Komponenten häufig eingesetzt, um die Ausrichtungsanforderungen zu entspannen.Optical coupling (coupling of light rays between two or more optical components) is one of the greatest challenges that hinders the series production of photonic and integrated optical systems. Because of the stringent requirements for positioning accuracy and alignment between integrated optical components (such as integrated lasers and / or photonic integrated circuits), micro-optical components are often used to relax the alignment requirements.

Mikrooptische Komponenten erweitern die Modenfelder der Lichtstrahlen aus den integrierten Komponenten. Da die Ausrichtungsanforderungen proportional zu den Abmessungen der Modenfelder sind, wurden durch die Erweiterung der Modenfelder die Ausrichtungsanforderungen zwischen den integrierten optischen Komponenten verringert.Micro-optical components expand the mode fields of the light rays from the integrated components. Since the alignment requirements are proportional to the dimensions of the mode fields, the expansion of the mode fields has reduced the alignment requirements between the integrated optical components.

Die bisher vorgestellten mikrooptischen Komponenten haben einen festen Fokus und sind daher nicht robust gegen Fluchtungsfehler zwischen den integrierten Komponenten. Kleine Abweichungen in der Position der integrierten optischen Komponenten können bereits einem ausreichend großen Versatz entsprechen, so dass die Kopplungseffizienz zwischen beiden extrem reduziert wird.The micro-optical components presented so far have a fixed focus and are therefore not robust against misalignment between the integrated components. Small deviations in the position of the integrated optical components can already correspond to a sufficiently large offset, so that the coupling efficiency between the two is extremely reduced.

Photonische Systeme können eine Lichtquelle, wie beispielsweise einen Laser, eine mikrooptische Komponente, wie beispielsweise eine optische Linse, ein Prisma, ein Gitter oder einen Spiegel, sowie eine PIC umfassen. Der Laser, die mikrooptische Komponente, zum Beispiel eine Mikrolinse, und die photonische integrierte Schaltung sind im Optimalfall perfekt aufeinander abgestimmt positioniert. Dann kann ein von der Lichtquelle durch die mikrooptische Komponente hindurch auf die PIC abgestrahltes Licht bestmöglich an einem Auftreffpunkt auf der PIC in die PIC eingekoppelt werden.Photonic systems can include a light source such as a laser, a micro-optical component such as an optical lens, prism, grating or mirror, and a PIC. The laser, the micro-optical component, for example a micro lens, and the photonic integrated circuit are optimally positioned in a perfectly coordinated manner. Then a light emitted from the light source through the micro-optical component onto the PIC can be coupled into the PIC in the best possible way at a point of incidence on the PIC.

Obwohl dies die gewünschte Form für den Aufbau photonischer Systeme ist, ist es aufgrund der strengen Positionierungsanforderungen oft nicht möglich, diese perfekte Ausrichtung zu erreichen und die Komponenten sind in Bezug zueinander leicht verstellt. Darüber hinaus kann sich während des Betriebs auch die Position der integrierten optischen Komponenten ändern. Schon kleine Verschiebungen in der Position können zu Fehlstellungen führen, die groß genug sind, um die optische Kopplungseffizienz, zum Beispiel zwischen Lichtquelle und PIC, deutlich zu reduzieren. Diese Positionsverschiebungen können während des Betriebs der Geräte aus verschiedenen Gründen auftreten, wie z.B. durch thermische Ausdehnung der Komponenten oder der Substrate, auf denen die Komponenten getragen sind, aber auch durch Kriechen des Klebstoffs (Verbindungsmaterial) zwischen den Komponenten und dem Substrat.Although this is the desired shape for building photonic systems, the stringent positioning requirements often make it impossible to achieve this perfect alignment and the components are slightly misaligned with respect to one another. In addition, the position of the integrated optical components can also change during operation. Even small shifts in the position can lead to misalignments that are large enough to significantly reduce the optical coupling efficiency, for example between the light source and the PIC. These positional shifts can occur during operation of the devices for a variety of reasons, such as thermal expansion of the components or the substrates on which the components are supported, but also creep of the adhesive (bonding material) between the components and the substrate.

Da die Verschiebung, auch Drift genannt, nicht im Voraus vorhergesagt werden kann, würde ein robustes System eine Kompensation der durch diese Drifts verursachten möglichen Fehlstellungen ermöglichen. Die Bewegung der integrierten Komponenten auf einer Oberfläche eines Trägersubstrats ist hierfür keine praktikable Option, da eine Bewegung mit einer Genauigkeit von einem Mikrometer, wie sie von photonischen Anwendungen gefordert wird, sehr schwierig zu erreichen ist und derzeit in so kleinen Dimensionen nicht realisierbar ist.Since the shift, also called drift, cannot be predicted in advance, a robust system would enable compensation for the possible misalignments caused by these drifts. Moving the integrated components on a surface of a carrier substrate is not a practicable option for this, since a movement with an accuracy of one micrometer, as required by photonic applications, is very difficult to achieve and is currently not feasible in such small dimensions.

Abstimmbare diffraktive optische Komponenten, die aus Formgedächtnispolymeren hergestellt werden, wurden bereits vorgestellt. Refraktive optische Komponenten (Linsen / Spiegel), die aus Formgedächtnispolymeren hergestellt werden, wurden ebenfalls vorgestellt. Bei refraktiven optischen Komponenten ist eine Formgedächtnislinse für Implantate im menschlichen Auge vorgesehen. Vor der Implantation würden die Linsen die Form eines Stabes annehmen, der es ermöglicht, sie leicht in das Auge einzuführen, und ihre „Linsenform“, ihren Betriebszustand, erst dann annehmen, wenn sie vollständig in das Auge eingeführt sind.Tunable diffractive optical components made from shape memory polymers have already been presented. Refractive optical components (lenses / mirrors) made from shape memory polymers were also presented. In the case of refractive optical components, a shape memory lens is provided for implants in the human eye. Prior to implantation, the lenses would take the form of a rod that would allow them to be easily inserted into the eye, and would not take their “lens shape,” their operational state, until they were fully inserted into the eye.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird eine mikrooptische Komponente zur Verfügung gestellt, wobei die mikrooptische Komponente ein Formgedächtnismaterial aufweist und dafür eingerichtet ist, mittels des Formgedächtnismaterials zwischen zwei oder mehr Betriebszuständen umgeschaltet zu werden.According to the invention, a micro-optical component is provided, the micro-optical component having a shape memory material and being set up to be switched between two or more operating states by means of the shape memory material.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße mikrooptische Komponente hat den Vorteil, dass eine gute optische Kopplung zwischen Komponenten eines photonischen Systems durch das Umschalten erreicht werden kann, weil vorzugsweise für mehrere oder besonders vorzugsweise für alle denkbaren Veränderungen, die die optische Kopplung im Betrieb beeinflussen können, ein jeweils passender Betriebszustand der mikrooptischen Komponente bereitgestellt werden kann, um diese Veränderungen zu kompensieren.The micro-optical component according to the invention has the advantage that a good optical coupling between components of a photonic system can be achieved by switching, because preferably for several or particularly preferably for all conceivable changes that can affect the optical coupling during operation, a suitable operating state of the micro-optical component can be provided to compensate for these changes.

Bevorzugt ist, dass die mikrooptische Komponente eine aus der Gruppe bestehend aus optischer Linse, Prisma, Gitter und Spiegel ist. Auch Mikrolinsen, Mikrospiegel und miniaturisierte Systeme, die aus mehreren Linsen gebildet sind, können mikrooptische Komponenten sein. Mikrooptische Komponenten sind vorzugsweise durch Zwei-Photonen-Lithographie hergestellt. Derartige mikrooptische Komponenten sorgen üblicherweise für die optische Kopplung in photonischen Systemen und können ihre Aufgabe besser erfüllen, wenn sie zwei oder mehr Betriebszustände einnehmen können.It is preferred that the micro-optical component is one from the group consisting of optical lens, prism, grating and mirror. Microlenses, micromirrors and miniaturized systems that are formed from several lenses can also be micro-optical components. Micro-optical components are preferably made by two-photon lithography. Such micro-optical components usually ensure the optical coupling in photonic systems and can do their job better if they can assume two or more operating states.

Manche Ausführungsformen sehen vor, dass die zwei oder mehr Betriebszustände dafür eingerichtet sind, einen Positionsdrift auszugleichen. Wie eingangs erläutert, stellt der Positionsdrift eine erhebliche Herausforderung bei mikrooptischen Komponenten dar. Können die zwei oder mehr Betriebszustände den Positionsdrift ausgleichen, so kann dauerhaft eine gute optische Kopplung in photonischen Systemen erreicht werden, in denen die mikrooptische Komponente verwendbar ist.Some embodiments provide that the two or more operating states are set up to compensate for a position drift. As explained at the beginning, the positional drift represents a considerable challenge with micro-optical components. If the two or more operating states can compensate for the positional drift, a good optical coupling can be achieved in the long term in photonic systems in which the micro-optical component can be used.

Die zwei oder mehr Betriebszustände stellen vorzugsweise unterschiedliche Fokuspunkte der mikrooptischen Komponente bereit. Dadurch kann der Fokuspunkt der mikrooptischen Komponente während des Betriebs geändert werden. Dies ist besonders für Consumer- und/oder Automotive-Anwendungen von Vorteil, wo große Temperaturvariationen toleriert werden müssen, weil diese Variationen nicht nur unerwünschte Änderungen in der Form der mikrooptischen Komponenten hervorrufen können, sondern auch Drifts in der Position der verwendeten integriert-optischen Komponenten. Beide Effekte würden die optische Kopplungseffizienz verringern, was zu ineffizienten Systemen führt. Bisher werden Änderungen der Form der mikrooptischen Komponenten während des Betriebs und/oder Drifts in der Position der Komponenten nicht kompensiert. The two or more operating states preferably provide different focal points of the micro-optical component. This allows the focus point of the micro-optical component to be changed during operation. This is particularly advantageous for consumer and / or automotive applications, where large temperature variations have to be tolerated, because these variations can not only cause undesired changes in the shape of the micro-optical components, but also drifts in the position of the integrated optical components used . Both effects would reduce the optical coupling efficiency, leading to inefficient systems. So far, changes in the shape of the micro-optical components during operation and / or drifts in the position of the components have not been compensated for.

Deshalb sind mikrooptische Komponenten, deren Form und damit insbesondere deren Fokuspunkt aktiv gesteuert und modifiziert werden können, höchst bevorzugt, da dies Verringerung der optischen Kopplung aufgrund der genannten Effekte vermeiden würde. Bevorzugt ist, dass jeder der zwei oder mehr Betriebszustände einer vorbestimmten Form des Formgedächtnismaterials entspricht. Besonders bevorzugt ist, dass jede vorbestimmte Form einem vorbestimmten Fokuspunkt der mikrooptischen Komponente entspricht. Ein bevorzugter Fokuspunkt entspricht einer Brennweite der mikrooptischen Komponente.Therefore, micro-optical components, the shape of which, and thus in particular their focal point, can be actively controlled and modified, are highly preferred, since this would avoid a reduction in the optical coupling due to the effects mentioned. It is preferred that each of the two or more operating states corresponds to a predetermined shape of the shape memory material. It is particularly preferred that each predetermined shape corresponds to a predetermined focal point of the micro-optical component. A preferred focal point corresponds to a focal length of the micro-optical component.

Das Formgedächtnismaterial ist in manchen Ausführungsformen dafür eingerichtet, durch einen externen Reiz zwischen den Betriebszuständen umgeschaltet zu werden. Durch derartiges aktives Ändern der Form der mikrooptischen Komponente kann vorzugsweise ihr Fokuspunkt aktiv modifiziert werden, was erlaubt, unerwünschte Änderungen in der Form der mikrooptischen Komponente, beispielsweise aufgrund einer sich verändernden Umgebungstemperatur, zu kompensieren oder auch Drifts in der Position der mikrooptischen Komponente zu kompensieren oder auch Positionierungsanforderungen zwischen integrierten optischen Komponenten zu entspannen.In some embodiments, the shape memory material is designed to be switched between the operating states by an external stimulus. By actively changing the shape of the micro-optical component in this way, its focal point can preferably be actively modified, which allows undesired changes in the shape of the micro-optical component, for example due to a changing ambient temperature, to be compensated or drifts in the position of the micro-optical component to be compensated for also relax positioning requirements between integrated optical components.

Der externe Reiz ist vorzugsweise Wärme und/oder elektrischer Strom. Der externe Reiz kann abhängig von dem verwendeten Formgedächtnismaterial ausgewählt werden, so dass ein optimales Umschalten zwischen den Betriebszuständen ermöglicht wird. Bevorzugt ist, dass jedem Betriebszustand eine jeweilige Stärke des externen Reizes zugeordnet ist. So kann durch Anwenden der jeweiligen Stärke gezielt in einen zugeordneten Betriebszustand, insbesondere eine zugeordnete Form bzw. auf einen zugeordneten Fokuspunkt, umgeschaltet werden. Anders ausgedrückt, der externe Reiz kann so gewählt sein, dass die mikrooptische Komponente dazu gezwungen wird, ihre gegenwärtige Form so zu ändern, dass sie eine vorbestimmte, dem zugeordneten Betriebszustand entsprechende Form einnimmt. Die mikrooptische Vorrichtung ist entsprechend vorzugsweise mit einem Heizelement oder einem elektrischen Anschluss bereitgestellt, um die Wärme oder den elektrischen Strom gezielt an das Formgedächtnismaterial zuzuführen.The external stimulus is preferably heat and / or electrical current. The external stimulus can be selected depending on the shape memory material used, so that an optimal switch between the operating states is made possible. It is preferred that a respective strength of the external stimulus is assigned to each operating state. Thus, by applying the respective strength, it is possible to switch to an assigned operating state, in particular an assigned shape or to an assigned focus point. In other words, the external stimulus can be selected in such a way that the micro-optical component is forced to change its current shape in such a way that it assumes a predetermined shape corresponding to the associated operating state. The micro-optical device is accordingly preferably provided with a heating element or an electrical connection in order to supply the heat or the electrical current to the shape memory material in a targeted manner.

In einigen Ausführungsformen ist das Formgedächtnismaterial ein Polymer. Formgedächtnispolymere können in unterschiedlichen Formen fixiert werden, also unterschiedliche Betriebszustände einnehmen, insbesondere durch externe Reize, und auch wieder in ihre Ausgangsform zurückkehren. So können zwei oder mehr Betriebszustände auf einfache Weise bereitgestellt werden.In some embodiments, the shape memory material is a polymer. Shape memory polymers can be fixed in different shapes, i.e. they can assume different operating states, in particular through external stimuli, and also return to their original shape. In this way, two or more operating states can be provided in a simple manner.

Die mikrooptische Komponente kann vorzugsweise ein Trägersubstrat umfassen. Bevorzugt ist, dass die mikrooptische Komponente einstückig mit dem Trägersubstrat gebildet ist. So kann insbesondere auf gut handhabbaren Trägersubstraten mittels geeigneter Verfahren, wie beispielsweise Lithographie, eine derartige mikrooptische Komponente hergestellt werden.The micro-optical component can preferably comprise a carrier substrate. It is preferred that the micro-optical component is formed in one piece with the carrier substrate. In particular, such a micro-optical component can be produced on easily manageable carrier substrates by means of suitable processes, such as, for example, lithography.

Erfindungsgemäß wird weiter ein photonisches System zur Verfügung gestellt, das eine mikrooptische Komponente aufweist, wobei die mikrooptische Komponente ein Formgedächtnismaterial aufweist und dafür eingerichtet ist, mittels des Formgedächtnismaterials zwischen zwei oder mehr Betriebszuständen umgeschaltet zu werden.According to the invention, a photonic system is also provided which has a micro-optical component, the micro-optical component having a shape memory material and being set up to be switched between two or more operating states by means of the shape memory material.

Das erfindungsgemäße photonische System hat den Vorteil, dass eine gute optische Kopplung zwischen Komponenten des photonischen Systems durch das Umschalten erreicht werden kann, weil vorzugsweise für mehrere oder besonders vorzugsweise für alle denkbaren Veränderungen, die die optische Kopplung beeinflussen können, ein jeweils passender Betriebszustand der mikrooptischen Komponente bereitgestellt werden kann, um diese Veränderungen zu kompensieren.The photonic system according to the invention has the advantage that a good optical coupling between components of the photonic system can be achieved by switching, because preferably for several or particularly preferably for all conceivable changes that can affect the optical coupling, a respectively suitable operating state of the micro-optical Component can be provided to compensate for these changes.

Bevorzugt ist, dass das photonische System eine Lichtquelle aufweist. Ebenfalls bevorzugt ist, dass das photonische System eine photonische integrierte Schaltung aufweist. Vorzugsweise ist die Lichtquelle dafür eingerichtet, die photonische integrierte Schaltung zu bestrahlen. Die mikrooptische Komponente ist vorzugsweise mittels des Formgedächtnismaterials dafür eingerichtet, einen Auftreffpunkt der Lichtquelle auf der photonischen integrierten Schaltung konstant zu halten. Der Auftreffpunkt ist der Ort an der photonischen integrierten Schaltung, an dem von der Lichtquelle ausgesendetes Licht auf die photonische integrierte Schaltung auftrifft und in diese eingekoppelt wird. Zu diesem Zweck ist bevorzugt, dass jedem Betriebszustand eine vorbestimmte Form des Formgedächtnismaterials zugeordnet ist, um den Auftreffpunkt auf der photonischen integrierten Schaltung konstant zu halten. Mit anderen Worten ist bevorzugt, dass das photonische System mittels des Formgedächtnismaterials dafür eingerichtet ist, dass der Fokuspunkt der mikrooptischen Komponente mit der PIC mitwandert, so dass der Auftreffpunkt konstant bleibt. So kann dauerhaft eine gute optische Kopplung zwischen der Lichtquelle und der PIC sichergestellt werden.It is preferred that the photonic system has a light source. It is likewise preferred that the photonic system has a photonic integrated circuit. The light source is preferably set up to irradiate the photonic integrated circuit. The micro-optical component is preferably set up by means of the shape memory material to keep a point of incidence of the light source on the photonic integrated circuit constant. The point of impact is the location on the photonic integrated circuit at which light emitted by the light source strikes the photonic integrated circuit and is coupled into it. For this purpose, it is preferred that a predetermined shape of the shape memory material is assigned to each operating state in order to keep the point of impact on the photonic integrated circuit constant. In other words, it is preferred that the photonic system is set up by means of the shape memory material so that the focal point of the micro-optical component moves with the PIC, so that the point of impact remains constant. In this way, a good optical coupling between the light source and the PIC can be ensured over the long term.

Bevorzugt ist, dass die mikrooptische Komponente dafür eingerichtet ist, eine laterale Fehlstellung zwischen der Lichtquelle und der PIC zu kompensieren. Bevorzugt ist ebenfalls, dass die mikrooptische Komponente dafür eingerichtet ist, eine longitudinale Fehlstellung zwischen der Lichtquelle und der PIC zu kompensieren. Bevorzugt ist ebenfalls, dass die mikrooptische Komponente dafür eingerichtet ist, eine Winkelfehlstellung zwischen der Lichtquelle und der PIC zu kompensieren. Eine bevorzugte Lichtquelle ist ein Laser. Das Umschalten erfolgt vorzugsweise kontinuierlich, um den Auftreffpunkt ständig konstant zu halten. In Ausführungsformen kann jedoch auch eine stufenweise Umschaltung zwischen den Betriebszuständen erfolgen. Bevorzugt ist, dass einer oder mehrere der Betriebszustände der Kompensation der lateralen Fehlstellung zugeordnet sind. Bevorzugt ist, dass einer oder mehrere der Betriebszustände der Kompensation der longitudinalen Fehlstellung zugeordnet sind. Bevorzugt ist, dass einer oder mehrere der Betriebszustände der Kompensation der Winkelfehlstellung zugeordnet sind. Bevorzugt ist, dass einer der Betriebszustände einer optimalen Ausrichtung der Komponenten des photonischen Systems zugeordnet sind, bei der keine Kompensation notwendig ist.It is preferred that the micro-optical component is set up to compensate for a lateral misalignment between the light source and the PIC. It is also preferred that the micro-optical component is set up to compensate for a longitudinal misalignment between the light source and the PIC. It is also preferred that the micro-optical component is set up to compensate for an angular misalignment between the light source and the PIC. A preferred light source is a laser. Switching is preferably carried out continuously in order to keep the point of impact constant at all times. In embodiments, however, a step-by-step switchover between the operating states can also take place. It is preferred that one or more of the operating states are assigned to the compensation of the lateral misalignment. It is preferred that one or more of the operating states are assigned to the compensation of the longitudinal misalignment. It is preferred that one or more of the operating states are assigned to the compensation of the angular misalignment. It is preferred that one of the operating states is assigned to an optimal alignment of the components of the photonic system in which no compensation is necessary.

In manchen Ausführungsformen weist das photonische System eine Überwachungseinheit auf, die dafür eingerichtet ist, Positionen der Lichtquelle, der mikrooptischen Komponente und der photonischen integrierten Schaltung zu überwachen und abhängig davon die mikrooptische Komponente in einen zugeordneten Betriebszustand umzuschalten. So kann der Betriebszustand aktiv gesteuert werden. Die Überwachungseinheit ist vorzugsweise dafür eingerichtet, der mikrooptischen Komponente Wärme und/oder elektrischen Strom zuzuführen. Zu diesem Zweck kann die Überwachungseinheit dafür eingerichtet sein, ein Heizelement oder eine Stromquelle des photonischen Systems zu steuern, die mit der mikrooptischen Komponente wirkverbunden sind.In some embodiments, the photonic system has a monitoring unit which is set up to monitor positions of the light source, the micro-optical component and the photonic integrated circuit and, depending on this, switch the micro-optical component into an associated operating state. In this way, the operating status can be actively controlled. The monitoring unit is preferably set up to supply heat and / or electrical current to the micro-optical component. For this purpose, the monitoring unit can be set up to control a heating element or a power source of the photonic system, which are operatively connected to the micro-optical component.

Vor endgültiger Inbetriebnahme des photonischen Systems kann es notwendig sein, für die jeweiligen Betriebszustände den jeweils erzeugten Fokuspunkt einmalig zu bestimmen, um die jeweiligen Betriebszustände den zugehörigen Fehlstellungen zuordnen zu können. Dazu kann das System vorzugsweise vorläufig in Betrieb genommen werden und die Kopplungseffizienz kann überwacht werden, während die Form des Formgedächtnismaterials umgeschaltet wird, also zwischen den zwei oder mehr Betriebszuständen umgeschaltet wird. Daraufhin kann vorzugsweise ein Mapping zwischen Stärke des externen Reizes und Ort des jeweils erzeugten Fokuspunkts erstellt werden. Auch wenn dies kein vollständig passives Verfahren ist, kann auf diese Weise ein Zusammenbau photonischer Systeme in großer Menge erfolgen, weil die Komponenten direkt an ihrer Endposition montiert werden können und danach nur die Form der mikrooptischen Komponenten geändert wird, um die optische Kopplung zu optimieren. So kommt man näher an kommerzielle Herstellungsbedingungen für photonische Systeme.Before the photonic system is finally put into operation, it may be necessary to determine the focal point generated in each case once for the respective operating states in order to be able to assign the respective operating states to the associated misalignments. For this purpose, the system can preferably be put into operation temporarily and the coupling efficiency can be monitored while the shape of the shape memory material is switched over, that is to say switched between the two or more operating states. A mapping can then preferably be created between the strength of the external stimulus and the location of the focal point generated in each case. Even if this is not a completely passive method, the assembly of photonic systems in large quantities can be done in this way, because the components can be mounted directly in their final position and then only the shape of the micro-optical components is changed in order to optimize the optical coupling. This brings one closer to commercial manufacturing conditions for photonic systems.

Weitere Ausführungsformen und erreichbare Vorteile des photonischen Systems ergeben sich aus den oben genannten Ausführungsformen der mikrooptischen Komponente, auf die an dieser Stelle vollumfänglich Bezug genommen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.Further embodiments and achievable advantages of the photonic system result from the above-mentioned embodiments of the micro-optical component, to which reference is made in full at this point in order to avoid repetition.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.Advantageous developments of the invention are given in the subclaims and described in the description.

FigurenlisteFigure list

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 einen schematischen Querschnitt durch eine mikrooptische Komponente und ein photonisches System gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
2 eine Draufsicht auf einen ersten Betriebszustand der Ausführungsform aus 1,
3 eine Draufsicht auf einen zweiten Betriebszustand der Ausführungsform aus 1,
4 eine Draufsicht auf einen dritten Betriebszustand der Ausführungsform aus 1 und
5 eine Draufsicht auf einen vierten Betriebszustand der Ausführungsform aus 1.

An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawings and the following description. Show it:

1 a schematic cross section through a micro-optical component and a photonic system according to an embodiment of the invention,
2 a plan view of a first operating state of the embodiment 1 ,
3 a plan view of a second operating state of the embodiment 1 ,
4th a plan view of a third operating state of the embodiment 1 and
5 a plan view of a fourth operating state of the embodiment 1 .

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In der 1 ist eine mikrooptische Komponente 1 gemäß einer ersten Ausführungsform gezeigt, die in einem erfindungsgemäßen photonischen System 2 verbaut ist.In the 1 is a micro-optical component 1 according to a first embodiment shown in a photonic system according to the invention 2 is installed.

Die mikrooptische Komponente 1 weist ein Formgedächtnismaterial auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Formgedächtnismaterial ein Polymer. Die mikrooptische Komponente 1 ist dafür eingerichtet, mittels des Formgedächtnismaterials zwischen zwei oder mehr Betriebszuständen umgeschaltet zu werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die mikrooptische Komponente 1 eine optische Linse. Es versteht sich, dass in nicht gezeigten Ausführungsformen die mikrooptische Komponente 1 jedoch auch beispielsweise ein Prisma, ein Gitter oder ein Spiegel sein können.The micro-optical component 1 has a shape memory material. In the exemplary embodiment shown, the shape memory material is a polymer. The micro-optical component 1 is set up to be switched between two or more operating states by means of the shape memory material. In the exemplary embodiment shown, the micro-optical component is 1 an optical lens. It goes without saying that in embodiments not shown, the micro-optical component 1 however, it can also be, for example, a prism, a grating or a mirror.

Das photonische System 2 weist zusätzlich zu der mikrooptischen Komponente 1 eine Lichtquelle 3, hier beispielhaft einen Laser, und eine photonische integrierte Schaltung 4, auch PIC genannt, auf. Die mikrooptische Komponente 1, die Lichtquelle 3 und die photonische integrierte Schaltung 4 sind auf einem gemeinsamen Trägersubstrat 5 angeordnet. In dem Trägersubstrat 5 ist eine Überwachungseinheit 6 angeordnet, die dafür eingerichtet ist, Positionen der Lichtquelle 3, der mikrooptischen Komponente 1 und der PIC 4 zu überwachen und abhängig davon die mikrooptische Komponente 1 in einen zugeordneten Betriebszustand umzuschalten. Die genaue Funktionsweise der Überwachungseinheit 6 wird im Folgenden noch erläutert. Es versteht sich, dass die Überwachungseinheit 6 alternativ auch auf dem Trägersubstrat 5 angeordnet sein kann.The photonic system 2 exhibits in addition to the micro-optical component 1 a light source 3 , here by way of example a laser and a photonic integrated circuit 4th , also called PIC. The micro-optical component 1 , the light source 3 and the photonic integrated circuit 4th are on a common carrier substrate 5 arranged. In the carrier substrate 5 is a monitoring unit 6th arranged, which is set up for positions of the light source 3 , the micro-optical component 1 and the PIC 4th to monitor and, depending on this, the micro-optical component 1 to switch to an assigned operating state. The exact functionality of the monitoring unit 6th is explained in the following. It goes without saying that the monitoring unit 6th alternatively also on the carrier substrate 5 can be arranged.

Die mikrooptische Komponente 1 ist zwischen der Lichtquelle 3 und der photonischen integrierten Schaltung 4 angeordnet. Die Lichtquelle 3 ist dafür eingerichtet, die photonische integrierte Schaltung 4 zu bestrahlen, durch die mikrooptische Komponente 1 hindurch. Mittels des Formgedächtnismaterials ist die mikrooptische Komponente 1 dafür eingerichtet, einen Auftreffpunkt 7 der Lichtquelle 3 auf der photonischen integrierten Schaltung 4 konstant zu halten. Am Auftreffpunkt 7 wird das auftreffende Licht, das von der Lichtquelle 3 abgestrahlt wird, in die photonische integrierte Schaltung 4 eingekoppelt. Die zwei oder mehr Betriebszustände stellen unterschiedliche Fokuspunkte der mikrooptischen Komponente 1 bereit. Durch Umschalten zwischen den unterschiedlichen Fokuspunkten der mikrooptischen Komponente 1 wird der Auftreffpunkt 7 auf der photonischen integrierten Schaltung 4 konstant gehalten.The micro-optical component 1 is between the light source 3 and the photonic integrated circuit 4th arranged. The light source 3 is set up for the photonic integrated circuit 4th to irradiate through the micro-optical component 1 through. The micro-optical component is by means of the shape memory material 1 set up a point of impact 7th the light source 3 on the photonic integrated circuit 4th keep constant. At the point of impact 7th is the incident light that comes from the light source 3 is radiated into the photonic integrated circuit 4th coupled. The two or more operating states represent different focal points of the micro-optical component 1 ready. By switching between the different focal points of the micro-optical component 1 becomes the point of impact 7th on the photonic integrated circuit 4th kept constant.

Die zwei oder mehr Betriebszustände sind nämlich dafür eingerichtet, einen Positionsdrift auszugleichen, wie anhand der 2 bis 5 erläutert wird. Beispielhaft wird die Erfindung anhand eines Positionsdrifts der PIC 4 erläutert, es ist jedoch vorstellbar, auf ähnliche Weise einen Positionsdrift der Lichtquelle 3 oder der mikrooptischen Komponente 1 zu kompensieren.The two or more operating states are specifically set up to compensate for a position drift, as on the basis of FIG 2 until 5 is explained. The invention is exemplified on the basis of a positional drift of the PIC 4th explained, however, it is conceivable, in a similar manner, a positional drift of the light source 3 or the micro-optical component 1 to compensate.

2 zeigt in einer Draufsicht einen ersten Zustand des photonischen Systems 2 aus 1, bei dem zwischen der Lichtquelle 3, der mikrooptischen Komponente 1 und der PIC 4 eine optimale Ausrichtung vorliegt. Die mikrooptische Komponente 1 befindet sich dabei in einem ersten Betriebszustand, der der optimalen Ausrichtung zugeordnet ist, und stellt dabei einen ersten Fokuspunkt bereit, um von der Lichtquelle 3 kommendes Licht, das durch die mikrooptische Komponente 1 fällt, am Auftreffpunkt 7 in die PIC 4 einzukoppeln. 2 shows a plan view of a first state of the photonic system 2 the end 1 , where between the light source 3 , the micro-optical component 1 and the PIC 4th there is an optimal alignment. The micro-optical component 1 is in a first operating state, which is assigned to the optimal alignment, and provides a first focal point in order to get away from the light source 3 incoming light passing through the micro-optical component 1 falls, at the point of impact 7th into the PIC 4th to couple.

3 zeigt einen zweiten Zustand des photonischen Systems 2, bei dem zwischen der Lichtquelle 3, der mikrooptischen Komponente 1 und der PIC 4 eine laterale Fehlstellung vorliegt. Die PIC 4 hat sich in Bezug auf die mikrooptische Komponente 1 und die Lichtquelle 3 lateral, also seitlich, verlagert, beispielsweise aufgrund veränderter thermischer Umgebungsbedingungen. Die mikrooptische Komponente 1 befindet sich dabei in einem zweiten Betriebszustand, der der lateralen Fehlstellung zugeordnet ist, und stellt dabei einen zweiten Fokuspunkt bereit, um von der Lichtquelle 3 kommendes Licht, das durch die mikrooptische Komponente 1 fällt, am Auftreffpunkt 7 in die PIC 4 einzukoppeln. Dabei ist zu beachten, dass zweiter Fokuspunkt bedeutet, dass der Fokuspunkt der mikrooptischen Komponente 1 sich im Vergleich zu 2 geändert hat. Der Auftreffpunkt 7 auf der PIC bleibt auf diese Weise jedoch konstant. Ohne Kompensation läge der Fokuspunkt hingegen seitlich vom Auftreffpunkt 7, so dass das Licht am Auftreffpunkt 7 nicht eingekoppelt werden könnte. 3 shows a second state of the photonic system 2 , where between the light source 3 , the micro-optical component 1 and the PIC 4th there is a lateral misalignment. The PIC 4th has changed in terms of the micro-optical component 1 and the light source 3 laterally, i.e. laterally, displaced, for example due to changed thermal environmental conditions. The micro-optical component 1 is in a second operating state, which is assigned to the lateral misalignment, and provides a second focal point to be removed from the light source 3 incoming light passing through the micro-optical component 1 falls, at the point of impact 7th into the PIC 4th to couple. It should be noted that the second focal point means that the focal point of the micro-optical component 1 compared to 2 has changed. The point of impact 7th however, remains constant on the PIC in this way. Without compensation, however, the focal point would be to the side of the point of impact 7th so that the light is at the point of impact 7th could not be coupled.

4 zeigt einen dritten Zustand des photonischen Systems 1, bei dem zwischen der Lichtquelle 3, der mikrooptischen Komponente 1 und der PIC 4 eine longitudinale Fehlstellung vorliegt. Die PIC 4 hat sich in Bezug auf die mikrooptische Komponente 1 und die Lichtquelle 3 longitudinal, also in Längsrichtung, verlagert, beispielsweise aufgrund veränderter thermischer Umgebungsbedingungen. In 4 hat sich die PIC 4 konkret auf die mikrooptische Komponente 1 und die Lichtquelle 3 zubewegt, so dass sich ein Abstand zwischen mikrooptischer Komponente 1 und PIC 4 sowie Lichtquelle 3 und PIC 4 um einen gleichen Betrag verkürzt hat. Die mikrooptische Komponente 1 befindet sich dabei in einem dritten Betriebszustand, der der longitudinalen Fehlstellung zugeordnet ist, und stellt dabei einen dritten Fokuspunkt bereit, um von der Lichtquelle 3 kommendes Licht, das durch die mikrooptische Komponente 1 fällt, am Auftreffpunkt 7 in die PIC 4 einzukoppeln. Dabei ist zu beachten, dass dritter Fokuspunkt bedeutet, dass der Fokuspunkt der mikrooptischen Komponente 1 sich im Vergleich zu 2 und 3 geändert hat. Der Auftreffpunkt 7 auf der PIC 4 bleibt auf diese Weise jedoch konstant. Ohne Kompensation läge der Fokuspunkt hingegen innerhalb der PIC 4, so dass das Licht am Auftreffpunkt 7 defokussiert wäre. 4th shows a third state of the photonic system 1 , where between the light source 3 , the micro-optical component 1 and the PIC 4th there is a longitudinal misalignment. The PIC 4th has changed in terms of the micro-optical component 1 and the light source 3 longitudinally, i.e. in the longitudinal direction, displaced, for example due to changed thermal environmental conditions. In 4th has the PIC 4th specifically on the micro-optical component 1 and the light source 3 moved so that there is a distance between micro-optical components 1 and PIC 4th as well as light source 3 and PIC 4th reduced by the same amount. The micro-optical component 1 is in a third operating state, which is assigned to the longitudinal misalignment, and provides a third focal point to be removed from the light source 3 incoming light passing through the micro-optical component 1 falls, at the point of impact 7th into the PIC 4th to couple. It should be noted that the third focal point means that the focal point of the micro-optical component 1 compared to 2 and 3 has changed. The point of impact 7th on the PIC 4th however remains constant in this way. Without compensation, however, the focus point would lie within the PIC 4th so that the light is at the point of impact 7th would be defocused.

5 zeigt einen vierten Zustand des photonischen Systems 2, bei dem zwischen der Lichtquelle 3, der mikrooptischen Komponente 1 und der PIC 4 eine Winkelfehlstellung vorliegt. Die PIC 4 hat sich in Bezug auf die mikrooptische Komponente 1 und die Lichtquelle 3 rotatorisch verlagert, beispielsweise aufgrund veränderter thermischer Umgebungsbedingungen. In 4 hat sich die PIC 4 konkret in Bezug auf die mikrooptische Komponente 1 und die Lichtquelle 3 im Uhrzeigersinn verdreht. Die mikrooptische Komponente 1 befindet sich dabei in einem vierten Betriebszustand, der der longitudinalen Fehlstellung zugeordnet ist, und stellt dabei einen vierten Fokuspunkt bereit, um von der Lichtquelle 3 kommendes Licht, das durch die mikrooptische Komponente 1 fällt, am Auftreffpunkt 7 in die PIC 4 einzukoppeln. Dabei ist zu beachten, dass vierter Fokuspunkt bedeutet, dass der Fokuspunkt der mikrooptischen Komponente 1 sich im Vergleich zu 2, 3 und 4 geändert hat. Der Auftreffpunkt 7 auf der PIC 4 bleibt auf diese Weise jedoch konstant. Ohne Kompensation läge der Fokuspunkt hingegen wiederum seitlich vom Auftreffpunkt 7, so dass das Licht am Auftreffpunkt 7 nicht eingekoppelt werden könnte. 5 shows a fourth state of the photonic system 2 , where between the light source 3 , the micro-optical component 1 and the PIC 4th there is an angular misalignment. The PIC 4th has changed in terms of the micro-optical component 1 and the light source 3 shifted rotationally, for example due to changed thermal environmental conditions. In 4th has the PIC 4th specifically with regard to the micro-optical component 1 and the light source 3 twisted clockwise. The micro-optical component 1 is in a fourth operating state, which is assigned to the longitudinal misalignment, and thereby provides a fourth focal point to be removed from the light source 3 incoming light passing through the micro-optical component 1 falls, at the point of impact 7th into the PIC 4th to couple. It should be noted that the fourth focal point means that the focal point of the micro-optical component 1 compared to 2 , 3 and 4th has changed. The point of impact 7th on the PIC 4th however remains constant in this way. Without compensation, however, the focal point would again be to the side of the point of impact 7th so that the light is at the point of impact 7th could not be coupled.

Das Formgedächtnismaterial der mikrooptischen Komponente 1 ist dafür eingerichtet, durch einen externen Reiz zwischen den Betriebszuständen umgeschaltet zu werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der externe Reiz Wärme. Mit der mikrooptischen Komponente 1 ist daher ein Heizelement 8 des photonischen Systems 2 wirkverbunden, das dafür eingerichtet ist, durch die Überwachungseinheit 6 gesteuert zu werden. Das Heizelement 8 ist dafür angeordnet, auf das Formgedächtnismaterial einzuwirken, so dass das Formgedächtnismaterial je nach zugeführter Temperatur eine vorbestimmte Form einnimmt. Jede vorbestimmte Form entspricht einem der Betriebszustände. Die Überwachungseinheit 6 ist, wie bereits erwähnt, dafür eingerichtet, Positionen der Lichtquelle 3, der mikrooptischen Komponente 1 und der photonischen integrierten Schaltung 4 zu überwachen und abhängig davon die mikrooptische Komponente 1 in einen zugeordneten Betriebszustand umzuschalten, nämlich insbesondere, um den Auftreffpunkt 7 konstant zu halten. Konkret heißt dies in Bezug auf die 2 bis 5, dass die Überwachungseinheit die Fehlstellung der PIC 4 erkennt und dann durch Betreiben des Heizelements 8 die mikrooptische Komponente 1 in den zur jeweiligen Fehlstellung passenden Betriebszustand umschaltet. So bleibt der Auftreffpunkt 7 konstant, trotz Drifts der PIC 4 auf dem Trägersubstrat 5, und eine gute optische Kopplung zwischen Lichtquelle 3 und PIC 4 bleibt erhalten. Mit anderen Worten ist das photonische System mittels des Formgedächtnismaterials dafür eingerichtet, dass der Fokuspunkt der mikrooptischen Komponente 1 mit der PIC 4 mitwandert, so dass der Auftreffpunkt 7 konstant bleibt.The shape memory material of the micro-optical component 1 is set up to be switched between the operating states by an external stimulus. In the exemplary embodiment shown, the external stimulus is heat. With the micro-optical component 1 is therefore a heating element 8th of the photonic system 2 operatively connected, which is set up for this, by the monitoring unit 6th to be controlled. The heating element 8th is arranged to act on the shape memory material so that the shape memory material assumes a predetermined shape depending on the supplied temperature. Each predetermined shape corresponds to one of the operating states. The monitoring unit 6th is, as already mentioned, set up for the positions of the light source 3 , the micro-optical component 1 and the photonic integrated circuit 4th to monitor and, depending on this, the micro-optical component 1 to switch to an associated operating state, namely in particular to the point of impact 7th keep constant. Specifically, this means in relation to the 2 until 5 that the monitoring unit detects the misalignment of the PIC 4th detects and then by operating the heating element 8th the micro-optical component 1 switches to the operating state appropriate to the respective malposition. So the point of impact remains 7th constant, despite drifts in the PIC 4th on the carrier substrate 5 , and good optical coupling between light sources 3 and PIC 4th remains. In other words, the photonic system is set up by means of the shape memory material so that the focal point of the micro-optical component 1 with the PIC 4th migrates with it, so that the point of impact 7th remains constant.

In nicht gezeigten Ausführungsformen ist statt dem Heizelement 8 ein Stromgeber vorgesehen, um, gesteuert durch die Überwachungseinheit 6, auf das Formgedächtnismaterial einzuwirken. Dies ist dann der Fall, wenn das Formgedächtnismaterial der mikrooptischen Komponente 1 nicht dafür eingerichtet ist, mittels Wärme, sondern mittels elektrischen Stroms zwischen den zwei oder mehr Betriebszuständen umgeschaltet zu werden.In embodiments not shown, instead of the heating element 8th a current generator is provided to, controlled by the monitoring unit 6th to act on the shape memory material. This is the case when the shape memory material is the micro-optical component 1 is not set up to be switched between the two or more operating states by means of heat, but by means of electrical current.

Als Anwendungsgebiete für die erfindungsgemäße mikrooptische Komponente kommt nicht nur das photonische System 2 in Frage, sondern generell auch andere optische Systeme, die mikrooptische Komponenten wie beispielsweise Linsen, Gitter, Prismen und Spiegel zum fokussieren und projizieren von Licht nutzen und größeren Temperaturschwankungen ausgesetzt sind.The photonic system is not the only area of application for the micro-optical component according to the invention 2 in question, but generally also other optical systems that use micro-optical components such as lenses, gratings, prisms and mirrors to focus and project light and are exposed to greater temperature fluctuations.

Claims

Micro-optical component (1), characterized in that the micro-optical component (1) has a shape memory material and is set up to be switched between two or more operating states by means of the shape memory material.

Micro-optical component (1) according to Claim 1 , wherein the micro-optical component (1) is one from the group consisting of an optical lens, prism, grating and mirror.

Micro-optical component (1) according to Claim 1 or 2 , wherein the two or more operating states are set up to compensate for a position drift.

Micro-optical component (1) according to one of the preceding claims, wherein the two or more operating states provide different focal points of the micro-optical component (1).

Micro-optical component (1) according to one of the preceding claims, wherein the shape memory material is set up to be switched between the operating states by an external stimulus.

Micro-optical component (1) according to Claim 5 , where the external stimulus is heat and / or an electrical current.

Micro-optical component (1) according to one of the preceding claims, wherein the shape memory material is a polymer.

Photonic system (2) which has a micro-optical component (1) according to one of the Claims 1 until 7th having.

Photonic system (2) according to Claim 8 , which has a light source (3) and a photonic integrated circuit (4), wherein the light source (3) is set up to irradiate the photonic integrated circuit (4), wherein the micro-optical component (1) is set up for this by means of the shape memory material to keep a point of impact (7) of the light source (3) on the photonic integrated circuit (4) constant.

Photonic system (2) according to Claim 9 , which has a monitoring unit (6) which is set up to monitor positions of the light source (3), the micro-optical component (1) and the photonic integrated circuit (4) and, depending on this, the micro-optical component (1) in an associated operating state to switch.