DE112019004655T5

DE112019004655T5 - Optisches Multiplexsystem

Info

Publication number: DE112019004655T5
Application number: DE112019004655.1T
Authority: DE
Inventors: Yoko Inoue; Masato Kawasaki; Tatsuya Yamamoto; Kazuki Kuba; Susumu Noda
Original assignee: Kyoto University; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Kyoto University; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-09-18
Filing date: 2019-09-13
Publication date: 2021-07-01
Also published as: JP6808892B2; US11822125B2; JP7086501B2; WO2020059664A1; JP2021064794A; US20210318493A1; CN112673294A; JPWO2020059664A1; CN112673294B

Abstract

Ein optisches Multiplexsystem enthält eine Lichtquelle (1), eine Linse (2) und eine Linsenanordnung (4). Die Lichtquelle (1) enthält eine Vielzahl von Lichtemissions-elementen (11) von oberflächenemittierenden Lasern. Die Linse (2) ist so aufgebaut, dass sie die optischen Pfade der von den Lichtemissionselementen (11) emittierten Laserlicht-Strahlen verändert und sammelt. Die Linsenanordnung (4) beinhaltet eine Vielzahl von Linsenbereichen, die so angeordnet sind, dass sie den jeweiligen optischen Pfaden der von der Linse (2) veränderten Laserlicht-Strahlen entsprechen, und ist so aufgebaut, dass sie die Laserlicht-Strahlen durch die Linsenbereiche verdichtet, um einen gemultiplexten Strahl zu bilden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Multiplexsystem.
STAND DER TECHNIK
Zur Erzielung einer hohen Laserleistung ist ein optisches Multiplexsystem bekannt. Das optische Multiplexsystem ist dazu eingerichtet, eine Vielzahl von aus einer Lichtquelle emittierten Laserlicht-Strahlen zu einem gemultiplexten Strahl zusammenzuführen und dabei den gemultiplexten Strahl an einen Lichtleiter oder ein anderes Übertragungsmittel anzukoppeln (siehe z.B. Patentdokument 1).
Das Patentdokument 1 beschreibt ein optisches Leistungskombinations-System, das so aufgebaut ist, dass es Laserlicht-Strahlen, die von M×N Lichtquellen emittiert werden, unter Verwendung einer Kopplungseinrichtung an eine einzelne Lichtempfangseinrichtung koppelt. Die Kopplungseinrichtung des optisches Leistungskombinations-Systems beinhaltet ein optisches Kollimatorelement, ein anamorphes optisches Element und ein lichtsammelndes optisches Element. Das anamorphe optische Element ist so angeordnet, dass die Vergrößerung in Richtung der Anordnung von M Elementen größer ist als die Vergrößerung in Richtung der Anordnung von N Elementen.
STAND DER TECHNIK
Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2005-114 977 A
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Mit der Erfindung zu lösende Probleme
Im optischen Leistungskombinations-System gemäß dem Patentdokument 1 reduziert das optische Element jedoch die Strahldurchmesser der Laserlicht-Strahlen. Daher werden für jeden Laserlicht-Strahl sowohl der Strahldurchmesser als auch der Strahlabstand im gleichen Verhältnis reduziert.
Im optischen Leistungskombinations-System gemäß dem Patentdokument 1 wird der Strahlabstand nicht relativ reduziert. Das heißt, das Verhältnis zwischen dem Strahldurchmesser und dem Strahlabstand wird nicht verändert. Daher wird bei dem gemultiplexten Strahl die Strahlbelegung im Gesamtstrahldurchmesser nicht verändert. Dadurch ist es schwierig, den Lichtsammelwinkel zu verringern und auch die Licht-Sammeleigenschaft zu erhöhen.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf diese Probleme konzipiert und hat die Aufgabe, ein optisches Multiplexsystem aufzuzeigen, das in der Lage ist, einen gemultiplexten Strahl mit einer hohen Licht-Sammeleigenschaft zu bilden.
Mittel zum Lösen der Probleme
Um die oben genannten Probleme zu lösen, wird gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein optisches Multiplexsystem angegeben, das Folgendes aufweist: eine Lichtquelle mit einer Vielzahl von Lichtemissions-elementen von oberflächenemittierenden Lasern; ein Änderungselement für den optischen Pfad, das so aufgebaut ist, dass es die optischen Pfade von Laserlicht-Strahlen, die von den Lichtemissionselementen emittiert werden, ändert und sammelt; und ein Lichtbündelungselement, das eine Vielzahl von Linsenbereichen enthält, die so angeordnet sind, dass sie den jeweiligen optischen Pfaden der Laserlicht-Strahlen entsprechen, die durch das Änderungselement für den optischen Pfad geändert werden, und das so aufgebaut ist, dass es die Laserlicht-Strahlen durch die Linsenbereiche sammelt, um einen gemultiplexten Strahl zu bilden.
Effekt der Erfindung
Mit dem optischen Multiplexsystem der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen gemultiplexten Strahl mit einer hohen Licht-Sammeleigenschaft zu bilden.
Figurenliste

1 zeigt eine Anordnung eines optischen Multiplexsystems gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 zeigt eine Lichtquelle in der ersten Ausführungsform, gesehen aus der Richtung der optischen Achse A des optischen Multiplexsystems;
3 zeigt eine Linsenanordnung in der ersten Ausführungsform, gesehen aus der Richtung der optischen Achse A des optischen Multiplexsystems;
4 zeigt eine Lichtquelle in einer zweiten Ausführungsform, gesehen aus der Richtung der optischen Achse A des optischen Multiplexsystems;
5 zeigt eine Linsenanordnung in der zweiten Ausführungsform, gesehen aus der Richtung der optischen Achse A des optischen Multiplexsystems;
6 zeigt eine Lichtquelle in einer dritten Ausführungsform, gesehen aus der Richtung der optischen Achse A des optischen Multiplexsystems;
7 zeigt eine Linsenanordnung in der dritten Ausführungsform, gesehen aus der Richtung der optischen Achse A des optischen Multiplexsystems;
8 zeigt eine Anordnung eines optischen Multiplexsystems gemäß einer vierten Ausführungsform;
9 zeigt, wie Laserlicht-Strahlen, die die Linsenanordnung durchlaufen haben, in einem Fall gesammelt werden, in dem die Linsenanordnung in der ersten Ausführungsform eine ungeeignete Form hat;
10 zeigt ein erstes Beispiel für eine geeignete Form der Linsenanordnung in der ersten Ausführungsform, und
11 zeigt ein zweites Beispiel für eine geeignete Form der Linsenanordnung in der ersten Ausführungsform.

Beschreibung der Ausführungsformen
Nachstehend werden Einzelheiten von Ausführungsformen eines in der vorliegenden Anmeldung offenbarten optischen Multiplexsystems unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es ist jedoch zu beachten, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist.
In den folgenden Ausführungsformen wird insbesondere ein optisches Multiplexsystem beschrieben, das so aufgebaut ist, dass es eine Vielzahl von Laserlicht-Strahlen, die von einer Lichtquelle emittiert werden, zu einem gemultiplexten Strahl sammelt bzw. verdichtet.
Licht-Sammeleigenschaften eines optischen Multiplexsystems In einem optischen Multiplexsystem werden Laserlicht-Strahlen, die von in einer Lichtquelle enthaltenen Lichtemissions-Elementen emittiert werden, gemultiplext, um einen gemultiplexten Strahl mit hoher Leistung zu bilden. In diesem Fall ist es, wie oben beschrieben, wichtig, dass der gemultiplexte Strahl eine hohe Licht-Sammeleigenschaft hat.
Ein Strahlparameterprodukt (BPP) ist ein Index zur Bewertung der Licht-Sammeleigenschaft eines Strahls. Das BPP ist definiert als ein Produkt aus einem Strahlradius und einem Lichtsammelwinkel oder ein Produkt aus einem Strahlradius und einem Divergenzwinkel. Wie aus dieser Definition ersichtlich, ist es bei konstantem Strahlradius effektiv, den Lichtsammelwinkel zu verringern, um die Licht-Sammeleigenschaft zu erhöhen.
Das Gleiche gilt auch für den Fall, dass eine Vielzahl von Laserlicht-Strahlen gemultiplext wird. Wenn mehrere Laserlicht-Strahlen räumlich verdichtet werden, um einen gemultiplexten Strahl mit einer hohen Licht-Sammeleigenschaft zu bilden, werden die Laserlicht-Strahlen so verdichtet, dass die Abstände zwischen den benachbarten Laserlicht-Strahlen verkleinert werden. Auf diese Weise kann in dem gemultiplexten Strahl die Strahlbelegung im Strahldurchmesser erhöht werden.
Insbesondere dann, wenn die Abstände zwischen benachbarten Laserlicht-Strahlen Null sind, kann der gemultiplexte Strahl die höchste Strahlbelegung im Strahldurchmesser aufweisen. Das heißt, die äußersten Durchmesser der benachbarten Laserlicht-Strahlen sind miteinander in Kontakt.
Mit anderen Worten, wenn die Strahlbelegung im Strahldurchmesser im gemultiplexten Strahl erhöht wird, kann der Lichtsammelwinkel des gemultiplexten Strahls verringert werden. So kann ein gemultiplexter Strahl mit einer hohen Licht-Sammeleigenschaft erhalten werden.
Ausführungsform 1
Konfiguration eines optischen Multiplexsystems 100
1 zeigt eine Anordnung eines optischen Multiplexsystems 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 zeigt einen Querschnitt mit einer optischen Achse A des optischen Multiplexsystems 100. Unter Bezugnahme auf 1 wird nun der Gesamtaufbau des optischen Multiplexsystems 100 beschrieben.
Das optische Multiplexsystem 100 beinhaltet eine Lichtquelle 1, eine Linse 2 und eine Linsenanordnung 4. Das optische Multiplexsystem 100 kann einen Lichtleiter 5 beinhalten. Die Lichtquelle 1 enthält eine Vielzahl von Lichtemissionselementen 11. Die Linse 2 ist ein Beispiel für ein Änderungselement für den optischen Pfad. Die Linsenanordnung 4 ist ein Beispiel für ein Lichtbündelungselement. Der Lichtleiter 5 ist ein Beispiel für eine Übertragungseinrichtung.
Die Lichtquelle 1 beinhaltet die Lichtemissionselemente 11, die zweidimensionale photonische Kristall-Oberflächenemissionslaser sind. Bei der ersten Ausführungsform sind die Lichtemissionselemente 11 auf einer Oberfläche 31 eines Kühlkörpers 3 angeordnet. In diesem Fall ist die Oberfläche 31 eine einzige Fläche. Ferner sind die Lichtemissionselemente 11 so angeordnet, dass sie in Richtungen parallel zur optischen Achse A ausgerichtet sind. Auf diese Weise wirkt der Kühlkörper 3 einer Erwärmung der Lichtemissionselemente 11 entgegen.
2 zeigt die Lichtquelle 1 mit den Lichtemissionselementen 11 in der Ansicht aus der Richtung der optischen Achse A von 1. Bei der ersten Ausführungsform beinhaltet die Lichtquelle 1 eine Anzahl von 19 Lichtemissionselementen 11. Ferner sind die 19 Lichtemissionselemente 11 in einer hexagonalen Gitterform in Abständen angeordnet. Die Anzahl der Lichtemissionselemente 11 und eine Anordnungsform derselben sind jedoch nicht auf die oben beschriebenen beschränkt.
Wie in 1 gezeigt, steht die optische Achse Ae jedes Lichtemissionselements 11 senkrecht zur Oberfläche 31. Daher emittieren die Lichtemissionselemente 11 Laserlicht-Strahlen in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche 31. Die optischen Achsen Ae der Lichtemissionselemente 11 sind parallel zueinander. Ferner sind die optischen Achsen Ae der Lichtemissionselemente 11 parallel zu der optischen Achse A des optischen Multiplexsystems 100.
Die von der Lichtquelle 1 emittierten Laserlicht-Strahlen treten in die Linse 2 ein. Die Linse 2 hat eine Lichtsammelfunktion. Die Linse 2 ist so angeordnet, dass sie senkrecht zur optischen Achse A des optischen Multiplexsystems 100 steht. Das heißt, die optische Achse Ad der Linse 2 liegt parallel zu der optischen Achse A des optischen Multiplexsystems 100.
Die Linse 2 ändert die Ausbreitungsrichtungen der von der Lichtquelle 1 emittierten Laserlicht-Strahlen. Das heißt, die Linse 2 verändert die optischen Pfade der von der Lichtquelle 1 emittierten Laserlicht-Strahlen. Insbesondere ändert die Linse 2 die Ausbreitungsrichtungen der von der Lichtquelle 1 emittierten Laserlicht-Strahlen in Richtung eines Zentrums 50 einer Einfalloberfläche 51 des Lichtleiters 5. Auf diese Weise werden, wenn die später zu beschreibende Linsenanordnung 4 fehlt, die optischen Pfade der Laserlicht-Strahlen nach dem Durchgang durch die Linse 2 auf das Zentrum 50 der Einfalloberfläche 51 des Lichtleiters 5 konzentriert.
Die Laserlicht-Strahlen, deren optische Pfade durch die Linse 2 verändert worden sind, treten in die Linsenanordnung 4 ein. Die Linsenanordnung 4 ist so angeordnet, dass sie senkrecht zur optischen Achse A des optischen Multiplexsystems 100 steht. Die Linsenanordnung 4 beinhaltet eine Vielzahl von Linsenbereichen 40, die in derselben Ebene angeordnet sind (3).
Die Vielzahl der Lichtemissionselemente 11 der Lichtquelle 1 und die Vielzahl der Linsenbereiche 40 der Linsenanordnung 4 haben eine Eins-zu-Eins-Entsprechung. Die Linsenbereiche 40 der Linsenanordnung 4 sind an Positionen angeordnet, die den jeweiligen optischen Pfaden der Laserlicht-Strahlen entsprechen, deren optische Pfade durch die Linse 2 verändert worden sind.
3 zeigt die Linsenanordnung 4 in der Ansicht aus Richtung der optischen Achse A von 1. Bei der ersten Ausführungsform beinhaltet die Lichtquelle 1 eine Anzahl von 19 Lichtemissionselementen 11. Daher beinhaltet die Linsenanordnung 4 auch 19 Linsenbereiche 40. Jeder Linsenbereich 40 hat eine Lichtsammelfunktion. Ferner sind die Linsenbereiche 40 so angeordnet, dass sie in derselben Ebene nebeneinander liegen. Der effektive Bereich der Linsenanordnung 4 ist kleiner als der Lichtemissionsbereich der Lichtquelle 1.
Wie in 1 gezeigt, durchlaufen die in die jeweiligen Linsenbereiche 40 der Linsenanordnung 4 eingetretenen Laserlicht-Strahlen die Linsenanordnung 4, wobei sie auf der Einfalloberfläche 51 des Lichtleiters 5 zu einem gemultiplexten Strahl verdichtet werden.
Der Lichtleiter 5 ist ein Lichtleiter zum Senden. Der Lichtleiter 5 überträgt den gemultiplexten Strahl. Das heißt, der Lichtleiter 5 koppelt und überträgt den gesammelten Laserlicht-Strahl. Weiterhin ist bei der ersten Ausführungsform der Lichtleiter 5 ein Multimode-Lichtleiter. Im Multimode-Lichtleiter wird das Licht in eine Vielzahl von Moden aufgeteilt, um sich im Kern auszubreiten.
Ein Multimode-Lichtleiter ist ein Stufen-Index-Typ und ein Graded-Index-Typ. Der Stufen-Index-Typ entspricht einem Lichtleiter mit einem einheitlichen KernBrechungsindex. Der Graded-Index-Typ entspricht einem Lichtleiter mit einem gleichmäßig verteilten Kernbrechungsindex. Die Spezifikation des Lichtleiters 5 kann unter Berücksichtigung der Eigenschaften und der Anzahl der Lichtemissionselemente 11 entsprechend gewählt werden.
Zweidimensionaler photonischer Kristall-Oberflächenemissionslaser Im Folgenden werden die bei der ersten Ausführungsform verwendeten zweidimensionalen photonischen Kristall-Oberflächenemissionslaser beschrieben. Der zweidimensionale photonische Kristall-Oberflächenemissionslaser ist ein Halbleiterlaser vom oberflächenemittierenden Typ, bei dem in der Nähe der aktiven Schicht eine periodische Struktur mit etwa einer Schwingungswellenlänge vorgesehen ist. Diese periodische Struktur wird als „photonische Kristallstruktur“ bezeichnet.
Im Allgemeinen kann ein Halbleiterlaser eine höhere Leistung erzielen, indem man seinen Lichtemissionsbereich erhöht. Ein in der Praxis eingesetzter oberflächenemittierender Laser mit vertikaler Kavität (mit vertikalem Resonator) hat jedoch das Problem, dass sich die Licht-Sammeleigenschaft verringert, wenn der Lichtemissionsbereich erhöht wird. Daher kann der oberflächenemittierende Laser mit vertikaler Kavität nicht gleichzeitig eine hohe Leistung und eine hohe Licht-Sammeleigenschaft erreichen.
Im Gegensatz dazu ist der zweidimensionale photonische Kristall-Oberflächenemissionslaser in der Lage, die Licht-Sammeleigenschaft prinzipiell beizubehalten, auch wenn der Lichtemissionsbereich erhöht wird. Daher kann man von einem zweidimensionalen photonischen Kristall-Oberflächenemissionslaser als Laserlichtquelle eine hohe Leistung und hohe Licht-Sammeleigenschaft erwarten.
Als typische Merkmale des zweidimensionalen photonischen Kristall-Oberflächenemissionslasers beträgt die Größe des Lichtemissionsbereichs mehrere hundert µm im Durchmesser. Weiterhin liegt die Strahlqualität bei einem M²-Wert von etwa 1 bis etwa 5. Wenn zum Beispiel die Oszillationswellenlänge 940 nm beträgt, die Größe des Lichtemissionsbereichs 300 µm im Durchmesser ist und die Strahlqualität 2 im M²-Wert ist, beträgt der Divergenzwinkel des emittierten Strahls etwa 0,5 Grad im Vollwinkel. Der zweidimensionale photonische Kristall-Oberflächenemissionslaser hat einen großen Lichtemissionsbereich und eine gute Strahlqualität, so dass ein Emissionsstrahl mit einer hohen Geradeauslaufeigenschaft erhalten werden kann. Die Formulierung „gute Strahlqualität“ bedeutet, dass der M²-Wert klein ist.
Weiterhin wird in dem zweidimensionalen photonischen Kristall-Oberflächenemissionslaser dann, wenn beispielsweise die Größe des Lichtemissionsbereichs auf einen Durchmesser von 1 mm erhöht wird, erwartet, dass eine Leistung der Klasse 10 W erhalten werden kann. Daher kann der zweidimensionale photonische Kristall-Oberflächenemissionslaser eine Laserlichtquelle mit hoher Leistung und einer hohen Licht-Sammeleigenschaft sein.
Anordnungsintervall der Lichtemissionselemente
Um den Halbleiterlaser bei hoher Leistung zufriedenstellend zu betreiben, ist es wichtig, Maßnahmen gegen die Wärmeentwicklung zu treffen. Im Halbleiterlaser werden 40 % bis 60 % der zugeführten Leistung in Wärme umgewandelt. Mit steigender Leistung nimmt die Wärmeentwicklung weiter zu. Daher werden die Lichtemissionselemente des Halbleiterlasers mit hoher Leistung vorzugsweise auf einer Kühlstruktur montiert, die einen Unterbau oder einen Kühlkörper enthält.
In der Kühlstruktur wird die von den Lichtemissionselementen erzeugte Wärme übertragen, verteilt und abgestrahlt. Wenn die erzeugte Wärme zunimmt, wird die Kühlstruktur vergrößert. Wenn ein zweidimensionaler photonischer Kristall-Oberflächenemissionslaserverwendet wird, um eine Leistung von 10 W zu erzielen, kann man errechnen, dass das Anordnungsintervall der Lichtemissionselemente 11 für die Wärmeabstrahlung etwa mehrere mm betragen muss.
Weiterhin ist der zweidimensionale photonische Kristall-Oberflächenemissionslaser so aufgebaut, dass um eine lichtemittierende Fläche herum eine Elektrodenstruktur zur Energieversorgung vorgesehen ist. Wenn die Elektrode aus einem Metall besteht, das kein Licht durchlässt, müssen die benachbarten Lichtemissionselemente 11 so angeordnet werden, dass sie den Laserlichtstrahl an dieser Stelle nicht blockieren.
Aus dem oben genannten Grund ist es bei der Anordnung der Lichtemissionselemente 11 der zweidimensionalen photonischen oberflächenemittierenden Laser erforderlich, dass die Lichtemissionselemente 11 so angeordnet werden, dass sie nahe beieinander liegen, wobei die erforderlichen Abstände zwischen den benachbarten Lichtemissionselementen 11 gewährleistet sein müssen. Mit anderen Worten, es müssen die Lichtemissionselemente 11 in Abständen angeordnet werden. Wie oben unter Bezugnahme auf 2 beschrieben, sind die Lichtemissionselemente 11 bei der ersten Ausführungsform in Abständen angeordnet.
Betrieb des optischen Multiplexsystems 100
Als Nächstes wird der Betrieb des optischen Multiplexsystems 100 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. Wie in 2 dargestellt, sammelt das optische Multiplexsystems 100 die Vielzahl von Laserlicht-Strahlen, die von den Lichtemissionselementen 11 emittiert werden, die in Abständen angeordnet sind, um dadurch den gemultiplexten Strahl zu bilden. In diesem Fall wird die Licht-Sammeleigenschaft des gemultiplexten Strahls dadurch verbessert, dass die Strahlbelegung im Durchmesser des gemultiplexten Strahls erhöht wird.
Zunächst werden die im optischen Multiplexsystem 100 verwendeten Bezugszeichen beschrieben. Dabei wird auch auf 1 verwiesen. Die Brennweite der Linse 2 wird mit F₂ bezeichnet. Ferner wird, obwohl in 1 nicht dargestellt, die Brennweite der Linsenanordnung 4 mit F₄ bezeichnet.
Der Abstand von jedem Lichtemissionselement 11 der Lichtquelle 1 zu der Linse 2 wird mit L₁ bezeichnet. Der Abstand von der Linse 2 zur Linsenanordnung 4 wird mit L₂ bezeichnet. Der Abstand, der erforderlich ist, um die Laserlicht-Strahlen, die die Linsenanordnung 4 durchlaufen haben, zu sammeln, wird mit L₃ bezeichnet.
Der Durchmesser jedes Laserlicht-Strahls, der in die Linsenanordnung 4 eintritt, wird mit W₂ bezeichnet. Der Durchmesser des Laserlicht-Strahls entspricht einem Strahldurchmesser. Die Größe jedes Linsenbereichs 40 der Linsenanordnung 4 wird mit D₄ bezeichnet.
D4 ist z. B. ein Durchmesser jedes Linsenbereichs 40. Das Anordnungsintervall der auf der Oberfläche 31 des Kühlkörpers 3 angeordneten Lichtemissionselemente 11 wird mit P bezeichnet.
Ferner wird, obwohl in 1 nicht gezeigt, ein mittlerer Lichtstrahl von jedem der 19 Laserlicht-Strahlen, die von den 19 Lichtemissionselementen 11 emittiert werden, mit An bezeichnet. Das Suffix n ist n = 1, 2, ..., N. N ist die Anzahl der Lichtemissionselemente 11, die bei der ersten Ausführungsform N = 19 ist. Der mittlere Lichtstrahl bezieht sich auf eine Mittellinie, die durch den Mittelpunkt des Strahldurchmessers im Laserlicht-Strahl verläuft.
Bei der ersten Ausführungsform und der später zu beschreibenden zweiten bis vierten Ausführungsform ist der Strahldurchmesser jedes Laserlicht-Strahls als ein solcher Durchmesser definiert, dass die umfasste Leistung der Licht-Intensitätsverteilung 86,5 % beträgt. Weiterhin bedeutet der „Laserlicht-Strahl“ hier Licht mit dem so definierten Strahldurchmesser. In diesem Fall bezieht sich der äußerste Durchmesser des Laserlicht-Strahls auf einen Durchmesser, bei dem die umfasste Leistung der Licht-Intensitätsverteilung 86,5 % beträgt. Der Strahldurchmesser des gemultiplexten Strahls ist in ähnlicher Weise definiert.
Als Nächstes wird die Funktionsweise des optischen Multiplexsystems 100 beschrieben. Die Lichtemissionselemente 11 emittieren die Laserlicht-Strahlen parallel zur optischen Achse A des optischen Multiplexsystems 100. Die Laserlicht-Strahlen treten senkrecht in die Linse 2 ein. Das heißt, die von den Lichtemissionselementen 11 emittierten Laserlicht-Strahlen verlaufen parallel zur optischen Achse Ad der Linse 2. In diesem Fall handelt es sich bei den Lichtemissionselementen 11 um zweidimensionale photonische Kristall-Oberflächenemissionslaser.
Die Laufrichtungen der mittleren Lichtstrahlen An der Laserlicht-Strahlen, die in die Linse 2 eingetreten sind, werden geändert, bevor die Laserlicht-Strahlen aus der Linse 2 austreten. Konkret werden die mittleren Lichtstrahlen An der aus der Linse 2 austretenden Laserlicht-Strahlen zu einem Punkt verdichtet, der sich um den Abstand F₂ von der Linse 2 entfernt befindet. Das heißt, die mittleren Lichtstrahlen An der Laserlicht-Strahlen werden an der Position, die von der Linse 2 um den Abstand F₂ entfernt ist, gesammelt.
Bei der ersten Ausführungsform ist die Einfalloberfläche 51 des Lichtleiters 5 an der von der Linse 2 um den Abstand F₂ entfernten Position angeordnet. Daher werden bei fehlender Linsenanordnung 4 die mittleren Lichtstrahlen An der aus der Linse 2 austretenden Laserlicht-Strahlen in der Mitte 50 der Einfalloberfläche 51 des Lichtleiters 5 verdichtet.
Weiterhin nähern sich in den aus der Linse 2 austretenden Laserlicht-Strahlen die benachbarten Laserlicht-Strahlen auf ihrem Weg einander an. Dann, an der Position, die von der Linse 2 um den Abstand L₂ entfernt ist, sind die äußersten Durchmesser der benachbarten Laserlicht-Strahlen in Kontakt miteinander.
Die Linsenanordnung 4 ist an der Position angeordnet, die um den Abstand L₂ von der Linse 2 beabstandet ist. Mit anderen Worten, die Linsenanordnung 4 ist an einer Position angeordnet, an der die äußersten Durchmesser der benachbarten, aus der Linse 2 austretenden Laserlicht-Strahlen miteinander in Kontakt sind. Die Laserlicht-Strahlen treten dann in die entsprechenden Linsenbereiche 40 der Linsenanordnung 4 ein.
In der Linsenanordnung 4 sind die 19 Linsenbereiche 40 integral angeformt. Wenn die Linsenanordnung 4 durch integrales Formen hergestellt wird, ist eine Haltestruktur zwischen den Linsenbereichen 40 nicht erforderlich. Des Weiteren kann ein unwirksamer Bereich, der keinen Linseneffekt hat, reduziert oder eliminiert werden.
Bei der ersten Ausführungsform ist die Größe D₄ jedes Linsenbereichs 40 der Linsenanordnung 4 so festgelegt, dass sie gleich dem Strahldurchmesser W₂ des eintretenden Laserlichtstrahls ist. Dadurch treten die benachbarten Laserlicht-Strahlen, die in die Linsenanordnung 4 eingetreten sind, so aus der Linsenanordnung 4 aus, dass ihre äußersten Durchmesser miteinander in Kontakt sind.
Weiterhin geht jeder mittlere Lichtstrahl An der Laserlicht-Strahlen durch die Mitte des entsprechenden Linsenbereichs 40 in der Linsenanordnung 4. Somit verläuft jeder mittlere Lichtstrahl A_n der Laserlicht-Strahlen gerade innerhalb der Linsenanordnung 4. Die mittleren Lichtstrahlen A_n der Laserlicht-Strahlen, die die Linsenbereiche 40 der Linsenanordnung 4 durchlaufen haben, werden an einer Brennpunktposition der Linsenanordnung 4 gesammelt.
Weiterhin tritt jeder Laserlicht-Strahl in den entsprechenden Linsenbereich 40 der Linsenanordnung 4 ein. Jeder Laserlicht-Strahl tritt nur in den entsprechenden Linsenbereich 40 der Linsenanordnung 4 ein. Daher durchläuft jeder Laserlicht-Strahl die Linsenanordnung 4 so, dass sein Energieverlust auf ein Minimum reduziert wird. Die Laserlicht-Strahlen, die die Linsenanordnung 4 durchlaufen haben, werden im Zentrum 50 der Einfalloberfläche 51 des Lichtleiters 5 zu dem gemultiplexten Strahl verdichtet. Ihre Energie wird im Zentrum 50 der Einfalloberfläche 51 des Lichtleiters 5 konzentriert.
Bei der ersten Ausführungsform sind die Bedingungen des optischen Multiplexsystems 100 so eingestellt, dass die Summe der Abstände L₂ und L₃ gleich der Brennweite F₂ ist.
Die Bedingungen des optischen Multiplexsystems 100 werden in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Lichtquelle 1 und den gewünschten Eigenschaften des gemultiplexten Strahls eingestellt. Die „Eigenschaften der Lichtquelle 1 und des gemultiplexten Strahls“ sind z.B. die Anzahl der zu multiplexenden Lichtemissionselemente, die Strahlqualität, der Strahldurchmesser und die Schwingungswellenlänge.
Nachdem diese Werte ermittelt sind, können die Strahldurchmesser W₂ der in die Linsenanordnung 4 eintretenden Laserlicht-Strahlen berechnet werden. Auf diese Weise kann die Größe D₂ der Linsenbereiche 40 in der Linsenanordnung 4 und das Anordnungsintervall P der Lichtemissionselemente 11 bestimmt werden.
In dem wie oben beschriebenen optischen Multiplexsystem 100 werden die von den Lichtemissionselementen 11 emittierten Laserlicht-Strahlen an einem Punkt gebündelt und dadurch zum gemultiplexten Strahl. An der Stelle, an der die Laserlicht-Strahlen zu einem Punkt gesammelt werden, bildet jeder Laserlicht-Strahl einen kleinsten Punkt.
Bei der ersten Ausführungsform überlagern sich die 19 Lichtsammelflecken der 19 Laserlicht-Strahlen, die von den 19 Lichtemissionselementen 11 emittiert werden, an einem Punkt. Das heißt, die Lichtsammelflecken der Laserlicht-Strahlen überlagern sich gegenseitig. Hierbei sind die Energien der von den 19 Lichtemissionselementen 11 emittierten Laserlicht-Strahlen mit geringem Verlust auf einen Punkt konzentriert.
Weiterhin treten die Laserlicht-Strahlen nach dem Durchgang durch die Linsenanordnung 4 so aus, dass die äußersten Durchmesser der benachbarten Laserlicht-Strahlen miteinander in Kontakt sind. Dadurch kann die Strahlbelegung im Strahldurchmesser des gemultiplexten Strahls erhöht werden. Das heißt, die Licht-Sammeleigenschaft des gemultiplexten Strahls kann erhöht werden.
Wenn eine tatsächliche Linse mit einer entsprechenden Dicke verwendet wird, sind die mittleren Lichtstrahlen A_n der Laserlicht-Strahlen, die schräg in die Linse eintreten, leicht parallel zwischen der Vorder- und Rückseite der Linse versetzt. Einem solchen Fall kann durch Einstellen des Anordnungsabstandes P der Lichtemissionselemente 11 auf dem Kühlkörper 3 begegnet werden.
Durch Einstellen des Anordnungsintervalls P der Lichtemissionselemente 11 kann der mittlere Lichtstrahl An der Laserlicht-Strahlen nach dem Durchgang durch die Linsenanordnung 4 an einer angenommenen Position verdichtet werden. In diesem Fall ist die angenommene Position das Zentrum 50 auf der Einfalloberfläche 51 des Lichtleiters 5. Nach der Einstellung des Anordnungsintervalls P der Lichtemissionselemente 11 ist das Anordnungsintervall P über alle Lichtemissionselemente 11 ungleichmäßig. Diese Anordnung stellt jedoch kein Problem dar.
In der obigen Beschreibung ist der „Strahldurchmesser“ als eine solche Breite definiert, dass die umfasste Leistung der Licht-Intensitätsverteilung 86,5 % beträgt. Die Definition des Strahldurchmessers ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der Strahldurchmesser kann in Abhängigkeit von der geforderten Lichtnutzungseffizienz bzw. Strahlqualität des gemultiplexten Strahls definiert werden.
Weiterhin muss nicht jeder Linsenbereich 40 in der Linsenanordnung 4 kreisförmig ausgebildet sein, wie in 3 dargestellt. Zum Beispiel kann jeder Linsenbereich 40 in einer sechseckigen Form mit einem kreisförmigen Linsenbereich geformt sein. Zum Beispiel kann jeder Linsenbereich 40 zu einer sechseckigen Form geformt werden, in die eine kreisförmige Linse eingeschrieben ist. Ferner kann eine Teilseite der sechseckigen Form eine Bogenform aufweisen.
Kopplung an den Lichtleiter
Der Lichtleiter 5 ist so angeordnet, dass das Zentrum 50 seiner Einfalloberfläche 51 mit der Position übereinstimmt, an der die von den Lichtemissionselementen 11 emittierten Laserlicht-Strahlen an einem Punkt verdichtet werden, um zu dem gemultiplexten Strahl geformt zu werden. Die Mitte 50 der Einfalloberfläche 51 des Lichtleiters 5 entspricht der Position, an der die von den Lichtemissionselementen 11 emittierten Laserlicht-Strahlen zur Bildung des gemultiplexten Strahls verdichtet werden.
Im Lichtleiter 5 stehen ein Lichtsammelfleck-Durchmesser des Laserlicht-Strahls und der Kerndurchmesser des Lichtleiters in einem entsprechenden, nachfolgend beschriebenen Verhältnis. Der Lichtsammelfleck-Durchmesser des Laserlicht-Strahls ist der Strahldurchmesser des gemultiplexten Strahls. Weiterhin haben im Lichtleiter 5 die NA bei der Lichtverdichtung des optischen Multiplexsystems 100 und die zulässige NA des Lichtleiters 5 eine entsprechende Beziehung, die im Folgenden beschrieben wird. „NA“ bezieht sich auf die numerische Apertur.
Vorzugsweise gewährleistet der Kerndurchmesser des Lichtleiters 5 einen Kopplungswirkungsgrad von 90 % bis 99,5 %, bezogen auf die Gesamtleistung des gemultiplexten Strahls.
Wenn ein großer Kerndurchmesser gewählt wird, liegt der Strahlkopplungswirkungsgrad an der Einfalloberfläche 51 des Lichtleiters 5 nahe bei 100 %. Der in den Lichtleiter 5 eingetretene Laserlicht-Strahl wird jedoch bei der Ausbreitung innerhalb der Faser bzw. des Lichtleiters 5 an der Grenzfläche zwischen dem Kern und dem Mantel reflektiert. Daher wird der Laserlicht-Strahl auf einen Querschnitt senkrecht zur Übertragungsrichtung gestreut. Hierdurch wird die Licht-Sammeleigenschaft des Laserlicht-Strahls verringert.
Wenn hingegen ein kleiner Kerndurchmesser gewählt wird, erhöht sich der Energieverlust des Laserlicht-Strahls, der sich innerhalb des Lichtleiters 5 ausbreitet. Außerdem wird der Laserlicht-Strahl, der nicht in den Kern des Lichtleiters 5 eingetreten ist, zum Mantel oder darum herum abgestrahlt. Dadurch verursacht der nicht in den Kern des Lichtleiters 5 eingetretene Laserlicht-Strahl eine Erwärmung oder ein Abbrennen in der Umgebung der Einfalloberfläche 51.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die zulässige NA des Lichtleiters 5 das 1,2-fache bis 3-fache der NA beim Sammeln des gemultiplexten Strahls beträgt. Wenn die zulässige NA des Lichtleiters 5 zu groß ist, kommt es z.B. je nach Einbauzustand des Lichtleiters 5 leicht zu einer Einkopplung in eine Mode höherer Ordnung. Daher wird die Licht-Sammeleigenschaft beim Senden des Laserlicht-Strahls verschlechtert.
Wenn die zulässige NA des Lichtleiters gleich oder kleiner ist als die NA beim Sammeln des gemultiplexten Strahls, kommt es beim Einkoppeln oder bei der Übertragung des Laserlicht-Strahls zu Energieverlusten. Infolgedessen kann es zu einer Beschädigung des Lichtleiters 5 oder zu einer Beschädigung umgebender Bauteile durch einen Bereich kommen, aus dem Licht austritt.
Auf diese Weise werden die Laserlicht-Strahlen effizient mit dem Lichtleiter 5 gekoppelt. Die Laserlicht-Strahlen breiten sich dann innerhalb des Lichtleiters 5 aus, so dass eine Reduzierung der Strahlqualität unterdrückt wird. Aus einer Austrittsfläche des Lichtleiters 5 wird ein gemultiplexter Strahl mit hoher Leistung und einer hohen Licht-Sammeleigenschaft ausgegeben.
Wenn die Anzahl der Lichtemissionselemente 11 von etwa 2 bis etwa 20 beträgt, ist es bevorzugt, einen Lichtleiter mit großer Modenfläche als Lichtleiter 5 zu verwenden. Ein Lichtleiter mit großer Modenfläche ist eine Art von Multimode-Lichtleiter. Der Large-Mode-Area-Lichtleiter hat einen großen Kerndurchmesser von mehreren zehn µm und eine kleine zulässige NA von etwa 0,15 oder weniger. Der Large-Mode-Area- Lichtleiter erlaubt die Übertragung nur in einem Modus niedriger Ordnung. Während der gemultiplexte Strahl in dem Lichtleiter übertragen wird, wird die Kopplung zu einer Mode hoher Ordnung unterdrückt. Dadurch kann die Licht-Sammeleigenschaft des ausgegebenen Laserlicht-Strahls hoch gehalten werden.
Spezifische numerische Beispiele
Als Nächstes werden spezifische numerische Beispiele in dem optischen Multiplexsystem 100 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
Numerisches Beispiel 1
Tabelle 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für das optische Multiplexsystem 100. Die Lichtemissionselemente 11 der Lichtquelle 1 sind in einer hexagonalen Gitterform angeordnet. Tabelle 1

Symbol Wert

W₀ 1 mm

M² 2

N 19

P 1,6 mm

F₄ 3,3 mm

F₂ 60 mm

L₁ 2mm

L₂ 57 mm

L₃ 2,7 mm

D₄ 0,15 mm
In der Tabelle 1 wird der Strahldurchmesser jedes Lichtemissionselements 11 der Lichtquelle 1 durch W₀ dargestellt. Die Strahlqualität ist durch M² dargestellt. Die Anzahl der Lichtemissionselemente 11 wird durch N dargestellt.
Im Falle der Spezifikation gemäß Tabelle 1 sind die Eigenschaften des optischen Multiplexsystems 100 wie folgt. Die Größe des Lichtsammelflecks beträgt etwa 48 µmim Durchmesser. Die NA mit der Lichtsammlung beträgt etwa 0,13. Die Eigenschaften des Lichtleiters 5 sind beispielhaft wie folgt. Der Kerndurchmesser des Lichtleiters 5 beträgt ca. 50 µm im Durchmesser. Die zulässige NA des Lichtleiters beträgt NA = 0,16.
Zahlenbeispiel 2
Tabelle 2 zeigt ein zweites Beispiel für die Spezifikation des optischen Multiplexsystems 100. Die Lichtemissionselemente 11 der Lichtquelle 1 sind in einer hexagonalen Gitterform angeordnet. Tabelle 2

Symbol Wert

W₀ 0,2 mm

M² 1,5

N 19

P 0,7 mm

F₄ 5,5 mm

F₂ 35 mm

L₁ 2 mm

L2 28,5 mm

L₃ 6,4 mm

D₄ 0,26 mm
Im Falle der Spezifikation gemäß Tabelle 2 sind die Eigenschaften des optischen Multiplexsystems 100 wie folgt. Die Größe des Lichtsammelflecks beträgt etwa 44 µmim Durchmesser. Die NA mit der Lichtsammlung beträgt etwa 0,1. Die Eigenschaften des Lichtleiters 5 sind beispielhaft wie folgt. Der Kerndurchmesser des Lichtleiters 5 beträgt ca. 50 µm im Durchmesser. Die zulässige NA des Lichtleiters beträgt NA = 0,12.
Effekte der ersten Ausführungsform
Wie oben beschrieben, beinhaltet das optische Multiplexsystem 100 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Lichtquelle, ein Änderungselement für den optischen Pfad und ein Lichtbündelungselement. Die Lichtquelle beinhaltet eine Vielzahl von Lichtemissionselementen. Die Lichtemissionselemente sind zweidimensionale photonische Kristall-Oberflächenemissionslaser.
Das Änderungselement für den optischen Pfad ist so aufgebaut, dass es die optischen Pfade der von den Lichtemissionselementen emittierten Laserlicht-Strahlen verändert und sammelt bzw. verdichtet. Das Lichtbündelungselement ist aufgebaut, um die aus dem Änderungselement für den optischen Pfad austretenden Laserlicht-Strahlen durch eine Vielzahl von Linsenbereichen zu einem gemultiplexten Strahl zu sammeln.
Mit den vorgenannten Merkmalen ist das optische Multiplexsystem 100 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein optisches Multiplexsystem mit einer hohen Licht-Sammeleigenschaft. Ferner ist das optische Multiplexsystem 100 ein optisches Multiplexsystem mit hoher Leistung.
Weiterhin ist das Lichtbündelungselement an einer Position angeordnet, an der die äußersten Durchmesser benachbarter Laserlichtstrahlen, die aus dem Änderungselement für den optischen Pfad austreten, miteinander in Kontakt sind. Auf diese Weise kann die Licht-Sammeleigenschaft des gemultiplexten Strahls weiter erhöht werden.
Weiterhin wird die Größe von jedem der in dem Lichtbündelungselement enthaltenen Linsenbereiche so bestimmt, dass die Größe gleich dem Strahldurchmesser von jedem der in die Linsenbereiche eintretenden Laserlicht-Strahlen ist. Außerdem treten die Laserlicht-Strahlen so aus dem Lichtbündelungselement aus, dass ihre äußersten Durchmesser miteinander in Kontakt sind. Auf diese Weise wird die Licht-Sammeleigenschaft des gemultiplexten Strahls weiter erhöht.
Weiterhin wird eine Linse als Änderungselement für den optischen Pfad verwendet. Auf diese Weise kann der optische Pfad der Laserlicht-Strahlen mit einfachen Mitteln bei hoher Genauigkeit verändert werden.
Weiterhin wird eine Linsenanordnung als Lichtbündelungselement verwendet. Auf diese Weise kann der unwirksame Bereich zwischen den Linsenbereichen minimiert werden, so dass die Laserlicht-Strahlen näher zueinander gebracht werden können. Dadurch kann die Licht-Sammeleigenschaft des gemultiplexten Strahls erhöht werden.
Weiterhin sind die Lichtemissionselemente in einer hexagonalen Gitterform angeordnet. Ferner sind die Lichtemissionselemente in der dichtest möglichen Weise angeordnet. Daher treten die Laserlicht-Strahlen als gemultiplexter Strahl so in das Änderungselement für den optischen Pfad ein, dass die Laserlicht-Strahlen möglichst dicht beieinander liegen. Auch auf diese Weise lässt sich ein gemultiplexter Strahl mit einer hohen Licht-Sammeleigenschaft leicht erzielen. Der Begriff „dicht“ steht allgemein für einen gedrängten und dicht gepackten Zustand.
Weiterhin wird als Lichtleiter eine Faser mit großer Modenfläche verwendet. Auf diese Weise kann die Licht-Sammeleigenschaft des vom Lichtleiter ausgegebenen Laserlichtstrahls hoch gehalten werden.
Ausführungsform 2
Anordnung mit quadratischer Gitterform
4 zeigt eine Anordnung von Lichtemissionselementen 11, die in einer Lichtquelle 201 in einem optischen Multiplexsystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten sind. Ferner zeigt 5 eine Anordnung von Linsenbereichen 240 in einer Linsenanordnung 204 bei der zweiten Ausführungsform.
Bei der zweiten Ausführungsform beinhaltet die Lichtquelle 201 eine Anzahl von 16 Lichtemissionselementen 11. Die 16 Lichtemissionselemente 11 sind in einer quadratischen Gitterform auf der Oberfläche 31 des Kühlkörpers 3 angeordnet. Beispielsweise ist die Oberfläche 31 eine einzige Fläche.
Die durch die Anordnung mit der quadratischen Gitterform bei der zweiten Ausführungsform erzielte Strahlbelegung ist geringer als die durch die Anordnung mit der hexagonalen Gitterform bei der ersten Ausführungsform erzielte Strahlbelegung. Wenn jedoch 4 und 5 der zweiten Ausführungsform verglichen werden, ist die Strahlbelegung in 5 im Vergleich zu 4 erhöht.
Daher kann bei der zweiten Ausführungsform dann, wenn die Anordnung mit der hexagonalen Gitterform als Anordnung der Lichtemissionselemente 11 aufgrund verschiedener Einschränkungen nicht angenommen werden kann, wie z.B. der Leistung einer Vorrichtung, die verwendet wird, wenn die Lichtemissionselemente 11 angeordnet werden, der Elektrodenstruktur der Lichtquelle 1 oder der erforderlichen Anzahl von Lichtemissionselementen 11, die Strahlbelegung in gewissem Umfang erhöht werden, um die Licht-Sammeleigenschaft des gemultiplexten Strahls zu erhöhen.
Ausführungsform 3
Anordnung in Bogenform
6 zeigt eine Anordnung von Lichtemissionselementen 11, die in einer Lichtquelle 301 in einem optischen Multiplexsystem gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten sind. Ferner zeigt 7 eine Anordnung von Linsenbereichen 340 in einer Linsenanordnung 304 bei der dritten Ausführungsform.
Bei der dritten Ausführungsform beinhaltet die Lichtquelle 301 eine Anzahl von 10 Lichtemissionselementen 11. Die 10 Lichtemissionselemente 11 sind in einem (Kreis-) Umfang unter gleichen Winkeln auf der Oberfläche 31 des Kühlkörpers 3 angeordnet. Die Oberfläche 31 ist beispielsweise eine einzige Fläche.
Die Strahlbelegung, die durch die Anordnung mit dem Umfang unter gleichen Winkeln bei der dritten Ausführungsform erhalten wird, ist geringer als die Strahlbelegung, die durch die Anordnung mit der hexagonalen Gitterform bei der ersten Ausführungsform erhalten wird. Wenn jedoch 6 und 7 der dritten Ausführungsform verglichen werden, ist die Strahlbelegung in 7 im Vergleich zu 6 erhöht.
Daher kann bei der dritten Ausführungsform, wenn die Anordnung mit der hexagonalen Gitterform als Anordnung der Lichtemissionselemente 11 aufgrund verschiedener Einschränkungen, wie z.B. der Leistung einer Vorrichtung, die verwendet wird, wenn die Lichtemissionselemente 11 angeordnet werden, der Elektrodenstruktur der Lichtquelle 1 oder der erforderlichen Anzahl von Lichtemissionselementen 11, nicht angenommen werden kann, die Strahlbelegung in gewissem Umfang erhöht werden, um die Licht-Sammeleigenschaft des gemultiplexten Strahls zu erhöhen.
Ausführungsform 4
Polyederprisma
8 zeigt einen Querschnitt entlang einer Ebene, die die optische Achse A in einem optischen Multiplexsystem 400 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält.
Das optische Multiplexsystem 400 beinhaltet die Lichtquelle 1, ein Polyederprisma 402 und die Linsenanordnung 4. Das optische Multiplexsystem 400 kann den Lichtleiter 5 beinhalten.
Bei der vierten Ausführungsform wird das Polyederprisma 402 anstelle der Linsenanordnung 2 der ersten Ausführungsform verwendet. Andere Komponenten des optischen Multiplexsystems 400 sind identisch oder ähnlich zu denen des optischen Multiplexsystems 100. Daher sind die gleichen oder ähnlichen Komponenten wie die des optischen Multiplexsystems 100 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und ihre Beschreibung entfällt.
Der Abstand von jedem Lichtemissionselement 11 der Lichtquelle 1 zu dem Polyederprisma 402 wird mit L₄₀₁ bezeichnet. Ferner wird der Abstand von dem Polyederprisma 402 zu der Linsenanordnung 4 mit L₄₀₂ bezeichnet. Des Weiteren wird der Abstand von der Linsenanordnung 4 zur Einfalloberfläche 51 des Lichtleiters 5 mit L₄₀₃ bezeichnet.
Das Polyederprisma 402 ist zwischen der Lichtquelle 1 und der Linsenanordnung 4 angeordnet. Das Polyederprisma 402 weist Prismenflächen Pn auf, die den jeweiligen Lichtemissionselementen 11 entsprechen. Das Suffix n ist n = 1, 2, 3, ..., N. N ist die Anzahl der Lichtemissionselemente 11. Weiterhin entspricht das Suffix n auch dem Suffix n des mittleren Lichtstrahls An. Das heißt, das Suffix n der Prismenflächen P_n ist identisch mit dem Suffix n des Zentrums-Lichtstrahls An.
Das Polyederprisma 402 hat eine Einfalloberfläche 421 und eine Austrittsfläche 422. Die Einfalloberfläche 421 des Polyederprismas 402 ist eine ebene Fläche, die senkrecht zur optischen Achse A des optischen Multiplexsystems 400 steht. Die Austrittsfläche 422 des Polyederprismas 402 beinhaltet die Prismenflächen P_n. Die Prismenflächen P_n sind Flächen, die den jeweiligen N Lichtemissionselementen 11 entsprechen, und sie sind unterschiedlich zueinander ausgerichtet.
In diesem Fall werden die Neigungen der Prismenflächen Pi bis P_n in Bezug auf die optische Achse A so bestimmt, dass sich die mittleren Lichtstrahlen A_n der von den Lichtemissionselementen 11 emittierten Laserlichtstrahlen auf der optischen Achse A bei einer Brennweite F₄₀₂ des Polyederprismas 402 miteinander kreuzen. Die Position auf der optischen Achse A bei der Brennweite F₄₀₂ aus dem Polyederprisma 402 entspricht einer Lichtsammelposition. Bei der vierten Ausführungsform entspricht die Lichtsammelposition der Mitte 50 der Einfalloberfläche 51 des Lichtleiters 5.
Die von den Lichtemissionselementen 11 emittierten Laserlicht-Strahlen treten senkrecht in die Einfalloberfläche 421 des Polyederprismas 402 ein. Die Laserlicht-Strahlen, die in das Polyederprisma 402 eingetreten sind, treten aus den entsprechenden Prismenflächen P_n aus.
Die aus dem Polyederprisma 402 austretenden Laserlicht-Strahlen bewegen sich in Richtung der oben erwähnten Lichtsammelposition. Wenn die Linsenanordnung 4 fehlt, werden die mittleren Lichtstrahlen An der aus dem Polyederprisma 402 austretenden Laserlicht-Strahlen im Zentrum 50 der Einfalloberfläche 51 des Lichtleiters 5 verdichtet.
In den aus dem Polyederprisma 402 austretenden Laserlicht-Strahlen nähern sich die benachbarten Laserlicht-Strahlen auf ihrem Weg einander an. An der Position, die um den Abstand L₄₀₂ vom Polyederprisma 402 entfernt ist, berühren sich dann die äußersten Durchmesser der benachbarten Laserlicht-Strahlen.
Die Linsenanordnung 4 ist an der Position angeordnet, die um den Abstand L₄₀₂ vom Polyederprisma 402 entfernt ist. Mit anderen Worten, es ist die Linsenanordnung 4 an einer Position angeordnet, an der die äußersten Durchmesser der benachbarten Laserlicht-Strahlen, die aus dem Polyederprisma 402 austreten, miteinander in Kontakt sind. Dann treten die Laserlicht-Strahlen in die entsprechenden Linsenbereiche 40 der Linsenanordnung 4 ein.
Jeder Laserlicht-Strahl durchläuft die Linsenanordnung 4 so, dass sein Energieverlust auf ein Minimum reduziert wird. Die Laserlicht-Strahlen, die die Linsenanordnung 4 durchlaufen haben, werden im Zentrum 50 der Einfalloberfläche 51 des Lichtleiters 5 zu dem gemultiplexten Strahl verdichtet. Ihre Energie konzentriert sich im Zentrum 50 der Einfalloberfläche 51 des Lichtleiters 5.
Bei der vierten Ausführungsform sind die Bedingungen des optischen Multiplexsystems 400 so vorgegeben, dass die Summe der Abstände L₄₀₂ und L₄₀₃ gleich der Brennweite F₄₀₂ ist. Die Bedingungen des optischen Multiplexsystems 400 sind wie die Brennweite F₄₀₂, die Brennweite F₄₀₄ der Linsenanordnung 4, der Abstand L₄₀₁, der Abstand L₄₀₂ und der Abstand L₄₀₃.
Die Bedingungen des optischen Multiplexsystems 400 werden in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Lichtquelle 1 und den gewünschten Eigenschaften des gemultiplexten Strahls vorgegeben. Wie oben beschrieben, kann ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform ein gemultiplexter Strahl mit einer hohen Licht-Sammeleigenschaft erzielt werden.
Die Einfalloberfläche 421 des Polyederprismas 402 ist nicht auf eine ebene Fläche beschränkt. Zum Beispiel kann die Einfalloberfläche ein Polyeder sein.
Weiterhin ist das Änderungselement für den optischen Pfad bei der vorliegenden Erfindung eine Linse 2 bei der ersten bis dritten Ausführungsform und ein Polyederprisma 402 bei der vierten Ausführungsform. Das Änderungselement für den optischen Pfad ist jedoch nicht auf diese beiden Elemente beschränkt. Beispielsweise kann ein diffraktives optisches Element als Änderungselement für den optischen Pfad verwendet werden. Durch die Verwendung des diffraktiven optischen Elements kann die Dicke des Änderungselements für den optischen Pfad reduziert werden.
In den oben erwähnten Ausführungsformen wird in einigen Fällen ein Begriff verwendet, der eine Positionsbeziehung zwischen Elementen angibt, wie „parallel“ oder „senkrecht“, oder ein Begriff, der eine Form eines Elements angibt, aber es ist beabsichtigt, dass diese Begriffe Bereiche beinhalten, die Fertigungstoleranzen, Montagevariationen u. dgl. berücksichtigen. Wenn also in den Ansprüchen eine Positionsrelation zwischen Elementen oder eine Form eines Elements beschrieben wird, sollen die Ansprüche die Bereiche unter Berücksichtigung der Fertigungstoleranzen, der Montageabweichungen und dergleichen auch beinhalten.
Verfahren zum Gestalten der Form der Linsenanordnung
Abschließend wird ergänzend ein Verfahren zur Gestaltung der Form der Linsenanordnung 4 bei der oben erwähnten ersten Ausführungsform beschrieben. Bei der ersten Ausführungsform ist es zur Erhöhung der Licht-Sammeleigenschaft des gemultiplexten Strahls erforderlich, dass die Form der Linsenanordnung 4 und die Formen der Linsenoberflächen der in der Linsenanordnung 4 enthaltenen Linsenbereiche 40 entsprechend gestaltet sind. Das nachfolgend beschriebene Auslegungs- oder Designverfahren kann in ähnlicher Weise auch auf die zweite bis vierte Ausführungsform angewendet werden.
9 veranschaulicht, wie die Laserlicht-Strahlen, die durch die Linsenanordnung 4 hindurchgegangen sind, in dem Fall verdichtet werden, in dem die Linsenanordnung 4 bei der ersten Ausführungsform eine ungeeignete Form aufweist. In 9 haben in den Linsenbereichen 40, die in der Linsenanordnung 4 enthalten sind, der auf der optischen Achse A angeordnete Linsenbereich 40Ri und die außerhalb der optischen Achse A angeordneten Linsenbereiche 40R₂ und 40R₃ alle die gleiche Form und liegen in derselben Ebene.
In 9 bildet der Laserlicht-Strahl, der den auf der optischen Achse A angeordneten Linsenbereich 40 R₁ durchlaufen hat, einen kleinsten Punkt an der Einfalloberfläche 51 des Lichtleiters 5. Im Gegensatz dazu bilden die Laserlicht-Strahlen, die die abseits der optischen Achse A angeordneten Linsenbereiche 40 R₂ und 40 R₃ durchlaufen haben, kleinste Flecken, bevor sie an der Einfalloberfläche 51 ankommen. Außerdem kreuzen sich die Laserlicht-Strahlen nicht in einem Punkt, sondern sind verschoben.
Wenn der Laserlichtstrahl schräg zur optischen Achse des Linsenbereichs 40 in den Linsenbereich 40 eintritt, kann es zu Aberrationen, wie etwa Feldkrümmung, Astigmatismus oder Koma (Asymmetrie-Fehler) kommen. Bei dem optischen Multiplexsystem mit Aberrationen wird der Lichtsammelfleck nachteilig vergrößert. Dadurch wird der Strahldurchmesser an der Einfalloberfläche 51 des Lichtleiters 5 vergrößert und somit die Licht-Sammeleigenschaft des gemultiplexten Strahls verringert.
Als Verfahren zur Korrektur dieser Aberrationen sind Verfahren bekannt, bei denen eine Vielzahl von Linsen kombiniert oder eine Linsenoberfläche zu einer asphärischen Fläche geformt werden. In einer Anordnung, die eine Linsenanordnung verwendet, ist ein Verfahren, eine Vielzahl von Linsen zur Korrektur der Aberrationen zu verwenden, aus den folgenden Gründen jedoch nicht geeignet. Die Linsenanordnung ist ein teures optisches Element, und die relativen Positionen der Vielzahl von Linsenanordnungen müssen mit hoher Genauigkeit eingestellt werden. Von den oben erwähnten Aberrationen ist die Feldkrümmung bekanntlich eine Aberration, die nicht durch eine Linsenanordnung korrigiert werden kann.
In diesem Fall ist es sinnvoll, eine Linsenanordnung zu verwenden, um die Lichtsammelpositionen der Laserlicht-Strahlen, die die Linsenbereiche durchlaufen haben, anzupassen und dadurch einen gemultiplexten Strahl mit einer hohen Licht-Sammeleigenschaft zu erhalten. Die Form der Linsenanordnung bezieht sich hier auf die Formen der beiden Oberflächen und die Dicke der einzelnen Linsenbereiche sowie auf die relativen Positionen der Linsenbereiche in der Linsenanordnung. Damit alle Linsenbereiche die gleichen Vergrößerungen haben, müssen die Linsenbereiche außerdem die gleichen Brennweiten haben.
Geeignete Form der Linsenanordnung: Erstes Beispiel
10 zeigt ein erstes Beispiel für eine geeignete Form der Linsenanordnung 4 bei der ersten Ausführungsform.
In 10 sind die optischen Achsen der Linsenbereiche 40 der Linsenanordnung 4 parallel zu der optischen Achse A des optischen Multiplexsystems 100.
In jedem Linsenbereich 40 ist zumindest eine Linsenoberfläche (in diesem Fall eine Linsenoberfläche auf der Seite der Lichtquelle) eine asphärische Oberfläche und korrigiert andere Aberrationen als die Feldkrümmung. Insbesondere die vor der optischen Achse A angeordneten Linsenbereiche 40 R₂ und 40 R₃ unterdrücken Astigmatismus und Koma. Wenn beide Flächen jedes Linsenbereichs 40 als asphärische Flächen ausgebildet sind, können die Aberrationen besser korrigiert werden.
In 10 sind die Linsenoberflächen auf der Lichtquellenseite der Linsenbereiche 40R₁, 40 R₂und 40 R₃ jeweils mit S1_R1, S1_R2 und S1_R3 bezeichnet. Ferner werden Linsenoberflächen auf der Seite des Lichtsammelpunkts der Linsenbereiche 40R₁, 40R₂ und 40R₃ mit S2_R1, S2_R2 bzw. S2_R3 bezeichnet.
Ferner werden die Krümmungen der Linsenoberflächen S1_R1, S1_R2 und S1_R3 auf der Seite der Lichtquelle mit C_1R1, C_1R2 bzw. C_1R3 bezeichnet. Ferner werden die Krümmungen der Linsenoberflächen S2_R1, S2_R2 und S2_R3 auf der Seite des Lichtsammelpunkts mit C_2R1, C_2R2 bzw. C_2R3 bezeichnet.
Hierbei sind die Krümmungen C_2R1, C_2R2 und C_2R3 so ausgelegt, dass sie die folgende Relation erfüllen. $C_{2 R1} < C_{2 R2} < C_{2R3}$
Im Allgemeinen ist für jeden Linsenbereich 40 die Krümmung der Linsenoberfläche auf der Seite des Lichtsammelpunkts so ausgelegt, dass sie mit zunehmendem Abstand zwischen der optischen Achse des Linsenbereichs und der optischen Achse A des optischen Multiplexsystems 100 größer wird.
Wenn die Krümmung der Linsenoberfläche auf der Seite des Lichtsammelpunkts vergrößert wird, kann im Fall einer konstanten Brennweite ein langes Auflagemaß aufgenommen werden. Wenn die Linsenanordnung 4 wie oben beschrieben ausgeführt ist, wird der Abstand von der Linsenoberfläche auf der Seite des Lichtsammelpunkts zur Lichtsammelposition vergrößert, wenn der Linsenbereich 40 von der optischen Achse A des optischen Multiplexsystems 100 getrennt wird.
Das heißt, je weiter der Linsenbereich 40 von der optischen Achse A des optischen Multiplexsystems 100 entfernt ist, desto stärker ist die Krümmung der Linsenoberfläche auf der Seite des Lichtsammelpunkts, so dass sich die Verlängerung des Auflagemaßes und die durch die Feldkrümmung verursachte Vorwärtsneigung an der Lichtsammelposition gegenseitig aufheben können. Dadurch bilden die Laserlicht-Strahlen, die die Linsenbereiche 40 durchlaufen haben, kleinste Flecken an der gleichen Position.
Im oben beschriebenen Fall ist der vordere Fokus reduziert. Bei der ersten Ausführungsform beträgt der Abstand L₂ jedoch ein Mehrfaches bis ein Zehnfaches des Abstandes L₃. Daher hat eine solch winzige Abstandsänderung des vorderen Fokus, die durch die Feldkrümmung verursacht wird, nur einen geringen Effekt.
Wenn die Form der Linsenanordnung 4 wie oben beschrieben gestaltet ist, können die Aberrationen korrigiert werden, um zufriedenstellende Lichtsammelflecken zu erhalten, und die Positionen, an denen die kleinsten Flecken gebildet werden, können ausgerichtet werden. Dadurch kann die Licht-Sammeleigenschaft des gemultiplexten Strahls erhöht werden.
Geeignete Form der Linsenanordnung: Zweites Beispiel
11 zeigt ein zweites Beispiel für eine geeignete Form der Linsenanordnung 4 bei der ersten Ausführungsform.
In 11 sind die optischen Achsen der Linsenbereiche 40 der Linsenanordnung 4 parallel zu der optischen Achse A des optischen Multiplexsystems 100. Weiterhin haben die Linsenbereiche 40 die gleiche Form. Das heißt, in den Linsenbereichen 40 haben alle Linsenoberflächen auf der Seite der Lichtquelle die gleiche Form, und alle Linsenoberflächen auf der Seite des Lichtsammelpunkts haben ebenfalls die gleiche Form.
In jedem Linsenbereich 40 ist mindestens eine Linsenoberfläche (in diesem Fall die Linsenoberfläche auf der Seite der Lichtquelle) eine asphärische Fläche und korrigiert andere Aberrationen als die Feldkrümmung.
Ferner ist für jeden der Linsenbereiche 40R₁, 40R₂ und 40R₃ der Linsenbereich mehr zur Seite des Lichtsammelpunkts vorstehend, da der Linsenbereich näher am Umfangsrand der Linsenanordnung 4 positioniert ist. Das heißt, der Linsenbereich steht in der Reihenfolge der Linsenbereiche 40R₁, 40R₂ und 40R₃ zur Seite des Lichtsammelpunkts vor. Das heißt, je weiter die optische Achse des Linsenbereichs von der optischen Achse A des optischen Multiplexsystems 100 entfernt ist, desto weiter ist der Linsenbereich zur Seite des Lichtsammelpunkts entlang der optischen Achse A des optischen Multiplexsystems 100 verschoben angeordnet.
Mit anderen Worten, für jeden Linsenbereich 40 wird der Oberflächenscheitelpunkt der Linsenoberfläche auf der Seite des Lichtsammelpunkts des Linsenbereichs 40 näher an der Seite des Lichtsammelpunkts entlang der optischen Achse A des optischen Multiplexsystems 100 angeordnet, wenn der Abstand zwischen der optischen Achse des Linsenbereichs 40 und der optischen Achse A des optischen Multiplexsystems 100 vergrößert wird. Auf diese Weise wird die durch die Feldkrümmung verursachte Vorwärtsneigung der Bildebene korrigiert.
Wenn der Linsenbereich 40 mehr zur Seite des Lichtsammelpunkts vorsteht, da der Linsenbereich 40 näher am Umfangsrand liegt, wird der Abstand zwischen dem Linsenbereich 40 und der Linse 2 leicht verringert. Ähnlich wie im Fall des oben erwähnten ersten Beispiels hat diese Anordnung jedoch nur einen geringen Effekt.
Wenn die Form der Linsenanordnung 4 wie oben beschrieben gestaltet ist, können die Aberrationen korrigiert werden, um zufriedenstellende Lichtsammelflecken zu erhalten, und die Positionen, an denen die kleinsten Flecken gebildet werden, können ausgerichtet werden. Dadurch kann die Licht-Sammeleigenschaft des gemultiplexten Strahls erhöht werden.
Bezugszeichenliste

100, 400: optisches Multiplexsystem
1,201,301: Lichtquelle
11: Lichtemissionselement
2: Linse (Änderungselement für den optischen Pfad)
402: Polyederprisma (Änderungselement für den optischen Pfad)
4, 204, 304: Linsenanordnung (Lichtbündelungselement)
40, 240, 340: Linsenbereich
5: Lichtleiter
51: Einfalloberfläche

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

JP 2005114977 A [0004]

Claims

Optisches Multiplexsystem (100; 400), das Folgendes aufweist: - eine Lichtquelle (1; 201; 301) mit einer Vielzahl von Lichtemissionselementen (11) von oberflächenemittierenden Lasern; - ein Änderungselement für den optischen Pfad (2; 402), das so aufgebaut ist, dass es die optischen Pfade der von den Lichtemissionselementen emittierten Laserlicht-Strahlen verändert und konzentriert; und - ein Lichtbündelungselement (4; 204; 304), das eine Vielzahl von Linsenbereichen (40; 240; 340) enthält, die so angeordnet sind, dass sie den jeweiligen optischen Pfaden der Laserlicht-Strahlen entsprechen, die durch das Änderungselement für den optischen Pfad verändert werden, und das so aufgebaut ist, dass es die Laserlicht-Strahlen durch die Linsenbereiche (40; 240; 340) verdichtet, um einen gemultiplexten Strahl zu bilden.
Optisches Multiplexsystem nach Anspruch 1, wobei die optischen Achsen der Lichtemissionselemente (11) parallel zueinander sind.
Optisches Multiplexsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Lichtemissionselemente (11) auf einer einzigen Fläche (31) angeordnet sind.
Optisches Multiplexsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Lichtbündelungselement (4) die Laserlicht-Strahlen an einem vorgegebenen Punkt durch die Linsenbereiche (40; 240; 340) bündelt.
Optisches Multiplexsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Lichtbündelungselement (4) an einer Stelle angeordnet ist, an der die äußersten Durchmesser benachbarter Laserlicht-Strahlen, die aus dem Änderungselement (2) für den optischen Pfad austreten, miteinander in Kontakt sind.
Optisches Multiplexsystem nach Anspruch 5, wobei die Größe von jedem der in dem Lichtbündelungselement (4) enthaltenen Linsenbereiche (40; 240; 340) so bestimmt ist, dass die Größe gleich einem äußersten Durchmesser von jedem der in die Linsenbereiche (40; 240; 340) eintretenden Laserlicht-Strahlen ist, und wobei die Laserlicht-Strahlen aus dem Lichtbündelungselement (4) so austreten, dass die äußersten Durchmesser der benachbarten Laserlicht-Strahlen miteinander in Kontakt sind.
Optisches Multiplexsystem nach Anspruch 6, wobei das Änderungselement für den optischen Pfad eine Linse (2) ist, die zwischen der Lichtquelle (1) und dem Lichtbündelungselement (4) angeordnet ist.
Optisches Multiplexsystem nach Anspruch 6, wobei das Änderungselement (402) für den optischen Pfad ein zwischen der Lichtquelle und dem Lichtbündelungselement (4) angeordnetes Polyederprisma ist.
Optisches Multiplexsystem nach Anspruch 6, wobei das Änderungselement (402) für den optischen Pfad ein zwischen der Lichtquelle und dem Lichtbündelungselement angeordnetes diffraktives optisches Element ist.
Optisches Multiplexsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das Lichtbündelungselement eine Linsenanordnung (4; 204; 304) mit den Linsenbereichen (40; 240; 340) ist.
Optisches Multiplexsystem nach Anspruch 10, wobei in den Linsenbereichen (40; 240; 340) die optische Achse jedes Linsenbereichs parallel zur optischen Achse des optischen Multiplexsystems ist.
Optisches Multiplexsystem nach Anspruch 10 oder 11, wobei für jeden der Linsenbereiche (40; 240; 340) mindestens eine Linsenoberfläche des Linsenbereichs (40; 240; 340) eine asphärische Fläche ist.
Optisches Multiplexsystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei für jeden der Linsenbereiche (40; 240; 340) die Krümmung der Linsenoberfläche auf der Seite des Lichtsammelpunkts des Linsenbereichs (40; 240; 340) in Abhängigkeit vom Abstand zwischen der optischen Achse des Linsenbereichs und der optischen Achse des optischen Multiplexsystems variiert.
Optisches Multiplexsystem nach Anspruch 13, wobei für jeden der Linsenbereiche (40; 240; 340) die Krümmung der Linsenoberfläche auf der Seite des Lichtsammelpunkts des Linsenbereichs zunimmt, wenn der Abstand zwischen der optischen Achse des Linsenbereichs (40; 240; 340) und der optischen Achse des optischen Multiplexsystems zunimmt.
Optisches Multiplexsystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei für jeden der Linsenbereiche (40; 240; 340) der Oberflächenscheitelpunkt der Linsenoberfläche auf der Seite des Lichtsammelpunkts des Linsenbereichs (40; 240; 340) in Richtung entlang der optischen Achse des optischen Multiplexsystems in Abhängigkeit vom Abstand zwischen der optischen Achse des Linsenbereichs (40; 240; 340) und der optischen Achse des optischen Multiplexsystems in seiner Position variiert.
Optisches Multiplexsystem nach Anspruch 15, wobei für jeden der Linsenbereiche (40; 240; 340) der Oberflächenscheitelpunkt der Linsenoberfläche auf der Seite des Lichtsammelpunkts des Linsenbereichs (40; 240; 340) näher an der Seite des Lichtsammelpunkts entlang der optischen Achse des optischen Multiplexsystems positioniert wird, wenn der Abstand zwischen der optischen Achse des Linsenbereichs und der optischen Achse des optischen Multiplexsystems vergrößert wird.
Optisches Multiplexsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 16, wobei die Lichtemissionselemente (11) in einer hexagonalen Gitterform angeordnet sind.
Optisches Multiplexsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 17, wobei das optische Multiplexsystem ferner einen Lichtleiter (5) aufweist, der so aufgebaut ist, dass er den gemultiplexten Strahl, der durch das Lichtbündelungselement (4) gebildet wird und von einer Einfalloberfläche (51) des Lichtleiters (5) in diesen eintritt, in diesen überträgt, wobei der Lichtleiter ein Large-Mode-Area-Lichtleiter ist.
Optisches Multiplexsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei es sich bei den oberflächenemittierenden Lasern um zweidimensionale photonische Kristall-Oberflächenemissionslaser handelt.