DE4339083A1 - Optical coupling network arrangement on surface of flat waveguide - Google Patents

Optical coupling network arrangement on surface of flat waveguide

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DE4339083A1
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Abstract

The flat waveguide carries an optical coupling network with a profile whose cross-section has a double spatial frequency ripple. The amplitude of the double spatial frequency ripple is equal to that of a spatial base ripple of a modulated first frequency.The base ripple is in the form of a first regular tooth set. The spatial modulation ripple, which defines a digitised sinusoidal wave, has amplitude which is digitised so that the double spatial frequency ripple is formed from a group of blocks of essentially equal width.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit einem ebenen Wellenleiter, an dessen Oberfläche mindestens ein optisches Kopplungsnetz vorgesehen ist.The present invention relates to a device with a flat waveguide, at least one on the surface optical coupling network is provided.

Die Erfindung bezieht sich, wenn auch nicht beschränkend, auf Positionsmeßsysteme eines Gegenstandes, auf interferentielle refraktometrische Sensoren mit Austrittsfeld und auf Drucksensoren.The invention relates, although not restrictively, to Position measuring systems of an object, on interferential refractometric sensors with exit field and on pressure sensors.

Aus dem Dokument DE 39 28 064 ist eine Meßvorrichtung für die relative Position zweier Gegenstände bekannt. Diese Vorrichtung umfaßt ein bewegliches Lineal mit einem Diffraktionsnetz und eine Leseeinheit, umfassend ein Substrat, an dessen Oberfläche ein ebener Wellenleiter ausgebildet ist, welcher in einem bestimmten Bereich seiner Oberfläche ein Netz mit zwei räumlichen Frequenzen aufweist. Im folgenden wird ein Netz mit zwei räumlichen Frequenzen als doppeltfrequentes Netz bezeichnet.From document DE 39 28 064 is a measuring device for relative position of two objects known. This device includes a movable ruler with a diffraction mesh and a reading unit, comprising a substrate, on the surface of which a planar waveguide is formed, which in a certain area of its surface has a network with two spatial frequencies. The following is a Network with two spatial frequencies as a double-frequency network designated.

In den Fig. 4c bis 4e dieses Dokuments sind verschiedene Ausführungsformen dargestellt, die für das doppeltfrequente Netz dieser Meßvorrichtung vorgesehen sind. Die Fig. 4c entspricht der physischen Überlagerung von zwei digitalisierten Raumfrequenznetzen, nachfolgend als einfache Netze bezeichnet. Die Fig. 4d und 4e entsprechen den Ergebnissen von zwei Logikfunktionen "UND" bzw. "ODER", angewandt auf zwei einfache digitalisierte Netze, dargestellt in den Fig. 4a und 4b.In Figs. 4c to 4e of this document, various embodiments are shown, which are provided for the network doppeltfrequente this measuring device. Fig. 4c corresponds to the physical superimposition of two digitized spatial frequency networks, hereinafter referred to as simple networks. Figures 4d and 4e correspond to the results of two logic functions "AND" and "OR", respectively, applied to two simple digitized networks, shown in Figures 4a and 4b.

Unter einem digitalisierten Netz versteht man im vorliegenden Dokument ein Netz, das ein Profil aufweist, dessen Höhe sich derart ändert, daß es Werte aus einer Gesamtheit von diskreten Werten umfaßt. Das Gleiche gilt für ein digitalisiertes Profil oder eine digitalisierte Welligkeit.A digitized network is understood here Document a network that has a profile whose height is such  changes to include values from a set of discrete values. The same applies to a digitized profile or a digitized one Ripple.

Jede der in dem oben genannten Dokument vorgeschlagenen Lösungen für die Realisierung des doppeltfrequenten Netzes weist den Hauptnachteil auf, daß es technisch schwierig herstellbar ist, weil in jeder dieser Lösungen entweder Vorsprünge oder Senken auftreten, deren Breite deutlich kleiner ist als die räumliche Periode des einen oder anderen der beiden einfachen Netze, welche dazu dienen, daß doppeltfrequente Netz zu bilden. Gegenwärtig kann nur eine Lithographie mit direkter Belichtung durch einen Elektronenstrahl oder durch Röntgenstrahlentransfer möglicherweise die Realisierung solcher doppeltfrequenter Netze ermöglichen, jedoch zu einem hohen Preis.Any of those suggested in the above document Solutions for the implementation of the double-frequency network shows the Main disadvantage of the fact that it is technically difficult to manufacture because in each of these solutions either have protrusions or sinks, whose Width is significantly smaller than the spatial period of one or other of the two simple networks, which serve that to form double-frequency network. Only one lithograph can currently with direct exposure through an electron beam or through X-ray transfer may be the realization of such enable double-frequency networks, but at a high price.

Darüber hinaus erzeugt die Lösung der Fig. 4c, die der physischen Addition von zwei einfachen Netzen entspricht, ein Profil auf zwei Niveaus, was zu einer noch schwierigeren und teueren Realisierung führt.In addition, the solution of FIG. 4c, which corresponds to the physical addition of two simple networks, creates a profile on two levels, which leads to an even more difficult and expensive implementation.

Ein Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der vorbeschriebenen Vorrichtung zu beheben.A purpose of the present invention is to overcome the disadvantages of Fix device described above.

Die vorliegende Erfindung hat demgemäß zum Gegenstand eine Vorrichtung, umfassend ein Substrat, an dessen Oberfläche ein ebener Wellenleiter ausgebildet ist, der eine Hauptebene definiert, welcher ebene Wellenleiter ein erstes optisches Kopplungsnetz aufweist, welche Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß das erste Kopplungsnetz ein Profil aufweist gemäß einem Querschnitt dieses ersten Kopplungsnetzes mit einer doppelt raumfrequenten räumlichen Welligkeit, deren Amplitude gleich der Amplitude einer räumlichen Basiswelligkeit ist mit einer ersten räumlichen Frequenz, moduliert mit der Amplitude einer räumlichen Modulationswelligkeit mit einer zweiten räumlichen Frequenz, die kleiner ist als die erste räumliche Frequenz.The present invention accordingly relates to a Device comprising a substrate, on the surface of which a flat one Waveguide is formed, which defines a main plane, which plane waveguide has a first optical coupling network, which Device is characterized in that the first coupling network According to a cross section, this profile has this first coupling network with a double spatial frequency spatial ripple, its amplitude is equal to the amplitude of a basic spatial ripple with a first spatial frequency, modulated with the amplitude of a spatial Modulation ripple with a second spatial frequency that is smaller is as the first spatial frequency.

Aus diesen Merkmalen ergibt sich ein doppeltfrequentes optisches Kopplungsnetz, das eine Gleichförmigkeit in dem Abstand der Spitzen und Vertiefungen dieses Netzes aufweist, welcher Abstand definiert wird durch die räumliche Frequenz der räumlichen Basiswelligkeit.A double frequency results from these characteristics optical coupling network that is uniform in the distance of the Peaks and valleys of this network has what distance is defined by the spatial frequency of the spatial  Base ripple.

Andere Zwecke, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich besser aus der Lektüre der folgenden Beschreibung, die Bezug nimmt auf die beigefügten Zeichnungen, welche als nichtbeschränkende Beispiele zu verstehen sind und in welchen:Other purposes, features and advantages of the invention will be apparent better read the following description that makes reference to the accompanying drawings, which are given as non-limiting examples are to be understood and in which:

  • - die Fig. 1 eine schematische Darstellung ist, die es ermöglicht, optische Eigenschaften zu beschreiben, denen die Vorrichtung gemäß der Erfindung genügt; FIG. 1 is a schematic illustration which makes it possible to describe optical properties which the device according to the invention satisfies;
  • - die Fig. 2 eine schematische Darstellung im Querschnitt einer ersten Ausführungsform eines räumliche doppeltfrequenten Netzes gemäß der Erfindung ist; . - Figure 2 is a schematic representation in cross-section a first embodiment of a spatial double-frequency network according to the invention;
  • - die Fig. 3 und 4 Profile im Querschnitt einer zweiten und einer dritten Ausführungsform eines doppeltfrequenten Netzes gemäß der Erfindung sind wie auch die räumlichen Basiswelligkeiten und die räumlichen Modulationswelligkeiten, die zur Definition dieser Profile dienen; . - Figures 3 and 4 profiles in the cross-section of a second and a third embodiment of a double-frequency network according to the invention as well as the spatial and spatial Basiswelligkeiten Modulationswelligkeiten, which serve for the definition of these profiles;
  • - die Fig. 5 schematisch im Schnitt eine erste Ausführungsform einer Positionsmeßvorrichtung gemäß der Erfindung darstellt;- Figure 5 schematically represents in section a first embodiment of a position measuring device according to the invention.
  • - die Fig. 6 im Schnitt schematisch eine zweite Ausführungsform einer Positionsmeßvorrichtung gemäß der Erfindung darstellt;Schematically according to illustrating the Fig 6 a section of a second embodiment of a position measuring device of the invention -;.
  • - die Fig. 7 eine Draufsicht in Richtung 7 aus Fig. 6 auf eine Leseeinheit der zweiten Ausführungsform einer Positionsmeßvorrichtung ist; . A plan view in the direction 7 of Figure 6, the Figure 7 to a read unit of the second embodiment of a position--;.
  • - die Fig. 8 schematisch einen Separator einer geführten Welle in zwei Raumwellen zeigt;- schematically shows a separator of a guided wave into two waves of the room Fig. 8;
  • - die Fig. 9 schematisch eine Ausführungsform eines Sensors gemäß der Erfindung darstellt.- Figure 9 schematically represents an embodiment of a sensor according to the invention..

Indem nachstehend auf Fig. 1 Bezug genommen wird, werden kurz die optischen Eigenschaften erläutert, die in der vorliegenden Erfindung ausgenutzt werden.By now be made to FIG. 1, the optical properties will be briefly explained, which are utilized in the present invention.

Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist derart ausgebildet, daß sie in der Lage ist, gleichzeitig eine erste Raumwelle 2 und eine zweite Raumwelle 4 mit einer ersten geführten Welle 8 bzw. einer zweiten geführten Welle 10 zu koppeln, die sich in einem ebenen Wellenleiter 6 ausbreiten. Die erste Raumwelle 2 und die zweite Raumwelle 4 haben eine erste bzw. zweite räumliche Frequenz F2 bzw. F2 im Vakuum. Diese ersten und zweiten Raumwellen 2 und 4 breiten sich relativ zu einer Richtung 12 senkrecht auf die Hauptebene des ebenen Wellenleiters 6 unter einem ersten bzw. einem zweiten Auftreffwinkel R1 bzw. R2 aus. Die optische Kopplung zwischen den Raumwellen 2 und 4 und den geführten Wellen 8 und 10 wird realisiert durch ein Doppelraumfrequenznetz 14.The device according to the present invention is designed such that it is capable of simultaneously coupling a first spatial wave 2 and a second spatial wave 4 to a first guided wave 8 and a second guided wave 10, respectively, which are located in a flat waveguide 6 spread. The first spatial wave 2 and the second spatial wave 4 have a first and a second spatial frequency F2 and F2 in a vacuum. These first and second spatial waves 2 and 4 propagate perpendicular to the main plane of the plane waveguide 6 relative to a direction 12 at a first and a second impact angle R1 and R2, respectively. The optical coupling between the spatial waves 2 and 4 and the guided waves 8 and 10 is realized by a double spatial frequency network 14 .

Die erste und die zweite geführte Welle 8 bzw. 10 haben eine dritte bzw. vierte räumliche Frequenz F3 bzw. F4, welche letzteren gleich F1 * N1 bzw. F2 * N2 sind, wobei N1 bzw. N2 der erste bzw. zweite wirksame Refraktionsindex der geführten Wellen 8 und 10 in dem ebenen Wellenleiter 6 ist, während das Zeichen * in der vorliegenden Beschreibung eine Multiplikation definiert.The first and second guided waves 8 and 10 have a third and fourth spatial frequency F3 and F4, respectively, the latter being equal to F1 * N1 and F2 * N2, N1 and N2 being the first and second effective refractive index, respectively guided waves 8 and 10 in the plane waveguide 6 , while the character * defines a multiplication in the present description.

Um eine optische Kopplung zu ermöglichen, muß das räumliche Doppelfrequenznetz 14 in seiner Spektralzerlegung mindestens fünfte und sechste räumliche Frequenzen R1 und R2 besitzen, die in dem besonderen und keineswegs beschränkenden Falle, wo die Raumwellen 2 und 4 sich im Vakuum ausbreiten, die folgende Synchronismusbedingung erfüllen:In order to enable optical coupling, the spatial double-frequency network 14 must have at least fifth and sixth spatial frequencies R1 and R2 in its spectral decomposition, which in the special and by no means limiting case where the spatial waves 2 and 4 propagate in a vacuum, fulfill the following synchronism condition :

F1 * |sin R1| + R1 = F3 = F1 * N1
F2 * |sin R2| + R2 = F4 = F2 * N2.F1 * | sin R1 | + R1 = F3 = F1 * N1
F2 * | sin R2 | + R2 = F4 = F2 * N2.

Da gemäß Definition R1 und R2 gleich 1/P1 bzw. 1/P2 sind mit P1 bzw. P2 ersten und zweiten räumlichen Perioden, kann die Synchronismusbedingung geschrieben werden:Since according to definition R1 and R2 are equal to 1 / P1 and 1 / P2 respectively P1 or P2 first and second spatial periods, the Synchronism condition are written:

1/P1 = F1 * [N1 - |sin R1|]
1/P2 = F2 * [N2 - |sin R2|].1 / P1 = F1 * [N1 - | sin R1 |]
1 / P2 = F2 * [N2 - | sin R2 |].

Man stellt fest, daß jede der vorstehend wiedergegebenen mathematischen Beziehungen in äquivalenter Weise die Kopplung einer Raumwelle mit einer geführten Welle oder umgekehrt einer geführten Welle mit einer Raumwelle beschreibt. Man muß jedoch verstehen, daß die Wellen 8 und 10 sich in einer Richtung entgegengesetzt der in Fig. 6 dargestellten Richtung ausbreiten können und dies unabhängig von dem Vorzeichen der Winkel R1 bzw. R2.It is found that each of the mathematical relationships set out above describes in an equivalent manner the coupling of a spatial wave with a guided wave or vice versa of a guided wave with a spatial wave. It must be understood, however, that the shafts 8 and 10 can propagate in a direction opposite to the direction shown in Fig. 6, regardless of the sign of the angles R1 and R2, respectively.

Zwei Fälle sind besonders interessant für die später zu beschreibenden Anwendungen. Im ersten Fall ist vorgesehen, daß F1 = F2 und N1 = N2, wobei der ebene Wellenleiter 6 vorzugsweise monomodisch ist. Im zweiten Fall ist vorgesehen, daß F1 = F2 und R1 = R2, wobei der ebene Wellenleiter 6 demgemäß multimodisch ist.Two cases are particularly interesting for the applications to be described later. In the first case it is provided that F1 = F2 and N1 = N2, the plane waveguide 6 preferably being monomodic. In the second case, it is provided that F1 = F2 and R1 = R2, the plane waveguide 6 accordingly being multimodal.

Indem nachstehend auf Fig. 2 Bezug genommen wird, soll eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben werden, mit deren Hilfe das theoretische Konzept dargestellt wird, das bei der vorliegenden Erfindung ausgenutzt wird.Referring now to FIG. 2, a first embodiment of a device according to the invention will be described, by means of which the theoretical concept is used which is used in the present invention.

In dieser Fig. 2 ist im Schnitt eine Vorrichtung dargestellt, umfassend einen ebenen Wellenleiter 6, der auf einem Substrat 18 angeordnet ist, wobei auf der Oberfläche des ebenen Wellenleiters 6 ein optisches Kopplungsnetz 20 vorgesehen ist. Das Profil 22 des Netzes 20 weist eine räumliche Welligkeit 24 auf, deren Amplitude Y mathematisch definiert ist durch die folgende Formel:In this Fig. 2 in section shows a device comprising a planar waveguide 6, which is disposed on a substrate 18, wherein an optical coupling network 20 is provided on the surface of the planar waveguide 6. The profile 22 of the network 20 has a spatial ripple 24 , the amplitude Y of which is mathematically defined by the following formula:

Diese räumliche Welligkeit 24 entspricht einer räumlichen Basiswelligkeit vom Sinustyp mit einer ersten räumlichen Frequenz (R1 + R2)/2, amplitudenmoduliert durch eine räumliche Modulationswelligkeit 26 vom Sinustyp mit einer zweiten räumlichen Frequenz (R1 - R2)/2. Der Faktor A definiert einen konstanten Wert. Diese räumlichen Basis- und Modulationswelligkeiten definieren erste bzw. zweite räumlichen Perioden λ1 bzw. λ2.This spatial ripple 24 corresponds to a basic spatial ripple of the sine type with a first spatial frequency (R1 + R2) / 2, amplitude-modulated by a spatial modulation ripple 26 of the sine type with a second spatial frequency (R1 - R2) / 2. The factor A defines a constant value. These spatial basic and modulation ripples define first and second spatial periods λ1 and λ2, respectively.

Man stellt fest, daß die Amplitude Y der räumlichen Welligkeit 24 sich mathematisch in folgender Weise schreiben läßt:It is found that the amplitude Y of the spatial ripple 24 can be mathematically written in the following way:

Y = (A/2) * [sin (R1 * X) + sin (R2 * X)] (II).Y = (A / 2) * [sin (R1 * X) + sin (R2 * X)] (II).

Demgemäß entspricht die räumliche Welligkeit 24 der mathematischen Überlagerung einer ersten Sinuswelligkeit der räumlichen Frequenz R1 und einer zweiten Sinuswelligkeit der räumlichen Frequenz R2, wobei R1 bzw. R2 die räumlichen Frequenzen des ersten bzw. zweiten einfachen Netzes definieren, welche jeweils das Koppeln einer Raumwelle mit einer geführten Welle und umgekehrt ermöglichen, wie dies vorstehend mit Hilfe der Fig. 1 beschrieben wurde.Accordingly, the spatial ripple 24 corresponds to the mathematical superposition of a first sine ripple of the spatial frequency R1 and a second sine ripple of the spatial frequency R2, R1 and R2 respectively defining the spatial frequencies of the first and second simple networks, each of which couples a spatial wave with a guided wave and vice versa, as described above with the aid of FIG. 1.

Die räumliche Welligkeit 24 weist demgemäß eine Spektralzer­ legung auf, bei der nur die beiden räumlichen Frequenzen R1 und R2 mit einer gleichen Amplitude erscheinen.The spatial ripple 24 accordingly has a spectral decomposition in which only the two spatial frequencies R1 and R2 appear with the same amplitude.

Man stellt jedoch fest, daß das Profil 22 gegenwärtig technisch schwierig zu realisieren ist. Aus diesem Grunde ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein räumliches Doppelfrequenzkopp­ lungsnetz bereitzustellen, das technisch für einen relativ geringen Herstellungspreis realisierbar ist.However, it is found that the profile 22 is currently technically difficult to implement. For this reason, it is an object of the present invention to provide a spatial double frequency coupling network that can be technically implemented for a relatively low manufacturing price.

Es ist möglich, eine konventionelle Digitalisierung des Profils 22 des Netzes 20 vorzuschlagen, indem man das Profil 22 beidseits der X-Achse digitalisiert und dabei darauf achtet, daß die Oberfläche jeder resultierenden Senke oder Öffnung identisch ist mit derjenigen der Keule 29 oder 28, welche sie repräsentiert.It is possible to propose a conventional digitization of the profile 22 of the network 20 by digitizing the profile 22 on both sides of the X-axis taking care that the surface of each resulting depression or opening is identical to that of the lobe 29 or 28 which it represents.

Eine solche konventionelle Digitalisierung erzeugt jedoch eine Struktur mit zahlreichen unterschiedlichen Niveaus, was zu relativ hohen Herstellungskosten führt.However, such conventional digitization creates one Structure with numerous different levels, resulting in relatively high levels Manufacturing costs leads.

Um diese Herstellungskosten merkbar zu reduzieren, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, die Basiswelligkeit und die Modulationswellig­ keit getrennt zu digitalisieren, welche in der mathematischen Beziehung (I) vorstehend erscheinen, danach diese beiden digitalisierten Basis- und Modulationswelligkeiten zu multiplizieren, um eine neue Welligkeit Y′ zu erzeugen, die äquivalent der Welligkeit Y ist. Dies wird nachstehend mit Hilfe der Fig. 3 und 4 beschrieben.In order to reduce these manufacturing costs noticeably, it is provided according to the invention to digitize the base ripple and the modulation ripple separately, which appear in the mathematical relationship (I) above, then to multiply these two digitized base and modulation ripples by a new ripple Y. 'To generate, which is equivalent to the ripple Y. This is described below with the aid of FIGS. 3 and 4.

In der oberen Graphik der Fig. 3 ist eine Modulationswellig­ keit 32 dargestellt, die auf drei Niveaus digitalisiert ist. Diese Modulationswelligkeit 32 entspricht der Digitalisierung der Funktion 1 + sin (FM * X), wobei FM gleich 1/λ2 ist und λ2 die räumliche Periode dieser Modulationswelligkeit definiert.In the upper graph of FIG. 3, a modulation wave speed 32 is shown, which is digitized on three levels. This modulation ripple 32 corresponds to the digitization of the function 1 + sin (FM * X), where FM is 1 / λ2 and λ2 defines the spatial period of this modulation ripple.

In der mittleren Graphik der Fig. 3 ist eine digitalisierte Basiswelligkeit 34 in binärer Form dargestellt, d. h. auf zwei Niveaus. Diese Basiswelligkeit 34 entspricht der Digitalisierung der Funktion 1 + sin (FC * X), wobei FC gleich 1/λ1 ist und λ1 die räumliche Periode dieser Basiswelligkeit definiert.In the middle graphic of FIG. 3, a digitized base ripple 34 is shown in binary form, ie on two levels. This base ripple 34 corresponds to the digitization of the function 1 + sin (FC * X), where FC is 1 / λ1 and λ1 defines the spatial period of this base ripple.

In der unteren Graphik der Fig. 3 ist die doppeltfrequente Welligkeit 36 dargestellt, resultierend aus der Multiplikation der Amplitude A2 der Basiswelligkeit 34 mit der Amplitude A1 der Modulationswelligkeit 32. Die doppeltfrequente Welligkeit 36 entspricht demgemäß einer digitalisierten Version der Welligkeit 24 der Fig. 2. Die digitalisierte doppeltfrequente Welligkeit weist demgemäß eine erste räumliche Periode λ1 und eine zweite räumliche Periode λ2 auf. Indem man die folgenden Gleichungen aufstellt: 1/λ1 = (R1 + R2)/2 und 1/λ2 = (R1 - R2)/2, erhält man die beiden räumlichen Frequenzen R1 und R2 entsprechend den beiden räumlichen Hauptfrequenzen der doppeltfrequenten Welligkeit 36 und demgemäß den beiden Hauptkopplungsfrequenzen eines Netzes, dessen Profil eine Welligkeit aufweist ähnlich der doppeltfrequenten Welligkeit 36.In the lower graph of Fig. 3 is shown the ripple doppeltfrequente 36 resulting from the multiplication of the amplitude A2 of the Basiswelligkeit 34 with the amplitude A1 of the Modulationswelligkeit 32nd The double-frequency ripple 36 accordingly corresponds to a digitized version of the ripple 24 of FIG. 2. The digitized double-frequency ripple accordingly has a first spatial period λ1 and a second spatial period λ2. By establishing the following equations: 1 / λ1 = (R1 + R2) / 2 and 1 / λ2 = (R1 - R2) / 2, one obtains the two spatial frequencies R1 and R2 corresponding to the two main spatial frequencies of the double-frequency ripple 36 and corresponding to the two main coupling frequencies of a network whose profile has a ripple similar to the double-frequency ripple 36 .

In der oberen Graphik der Fig. 4 ist eine digitalisierte Modulationswelligkeit 40 in binärer Form dargestellt mit einer räumlichen Periode λ2. In der mittleren Graphik dieser Fig. 4 ist die bereits unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschriebene Basiswelligkeit 34 dargestellt. In der unteren Graphik der Fig. 4 ist eine doppeltfrequente Welligkeit 42 dargestellt entsprechend der Multiplikation der Amplituden A1 und A2 der Welligkeiten 40 und 34. Man stellt fest, daß die doppeltfrequente digitalisierte Welligkeit 42 eine binäre Digitalisierung aufweist mit einer Gruppe von Blöcken 44, identisch zueinander und jeweils mit einer Breite gleich λ1/2.In the upper graph of Fig. 4 is a digitized Modulationswelligkeit 40 is represented in binary form with a spatial period λ2. The basic ripple 34 already described with reference to FIG. 3 is shown in the middle graphic of FIG. 4. In the lower graph of Fig. 4 is a doppeltfrequente undulation 42 is shown in accordance with the multiplication of the amplitudes A1 and A2 of the undulations 40 and 34. It is found that the double-frequency digitized ripple 42 has a binary digitization with a group of blocks 44 , identical to one another and each with a width equal to λ1 / 2.

Als Beispiel ist die räumliche Periode λ1 = µm und die räumliche Periode λ2 = 4 µm. Was die Amplitude Y′ der doppeltfrequenten Welligkeit 42 angeht, so ist die Höhe der Blöcke 44 etwa 0,1 µm.As an example, the spatial period λ1 = µm and the spatial period λ2 = 4 µm. As for the amplitude Y 'of the double-frequency ripple 42 , the height of the blocks 44 is about 0.1 microns.

Man stellt fest, daß in dem Falle, wo λ2 nicht ein geradzahliges Vielfaches von λ1 ist, es möglich ist, einen Algorithmus vorzusehen, der dazu dient, zu bestimmen, ob ein Basiswelligkeitsblock, abgeschnitten durch die Modulationswelligkeit, in der resultierenden doppeltfrequenten Welligkeit in seiner Gesamtheit beibehalten wird oder vollständig unterdrückt wird während der Herstellung des Netzes. Demgemäß weist, unabhängig davon, welches die räumlichen Perioden λ1 und λ2 sind, das hergestellte Netz eine Gruppe von Blöcken gleicher Breite auf.It is found that in the case where λ2 is not a is an even multiple of λ1, it is possible to get one Provide an algorithm that is used to determine whether a Basic ripple block, cut off by the modulation ripple, in the resulting double-frequency ripple in its entirety is maintained or completely suppressed during the Creation of the network. Accordingly, regardless of which the spatial periods λ1 and λ2, the network produced is one Group of blocks of the same width.

Indem nachstehend auf Fig. 5 Bezug genommen wird, wird eine erste Ausführungsform einer Positionsmeßvorrichtung beschrieben, die es ermöglicht, Relativverlagerungen zwischen zwei Objekten zu messen, beispielsweise zwischen einem Bearbeitungskopf und einem Rahmen, der diesen Bearbeitungskopf abstützt.By 5 reference is made below to Fig., A first embodiment of a position measuring device is described which makes it possible to measure relative displacements between two objects, for example between a machining head and a frame supporting these machining head.

Diese Positionsmeßvorrichtung umfaßt eine Leseeinheit 50 und eine Diffraktionseinheit 52. Die Leseeinheit 50 wird von einem Substrat 54 gebildet und einem ebenen Wellenleiter 56, der sich in einer Hauptebene 58 erstreckt. Die Diffraktionseinheit 52 umfaßt ein Diffraktionsnetz 60, gebildet auf der Oberfläche eines Lineals 62. Man stellt fest, daß das Diffraktionsnetz 60 sich in einer Ebene parallel zur Hauptebene 58 erstreckt, wobei die Diffraktionseinheit 52 verlagerbar ist in einer Richtung 64 quer zum Diffraktionsnetz 60.This position measuring device comprises a reading unit 50 and a diffraction unit 52 . The reading unit 50 is formed by a substrate 54 and a planar waveguide 56 which extends in a main plane 58 . The diffraction unit 52 includes a diffraction mesh 60 formed on the surface of a ruler 62 . It is found that the diffraction network 60 extends in a plane parallel to the main plane 58 , the diffraction unit 52 being displaceable in a direction 64 transverse to the diffraction network 60 .

Der ebene Wellenleiter 56 umfaßt auf seiner Oberfläche ein erstes optisches Kopplungsnetz 66, welches Netz 66 ein Profil 68 aufweist mit einer doppeltfrequenten räumlichen Welligkeit 70. Diese doppeltfrequente räumliche Welligkeit 70 ist ähnlich der einen oder anderen der doppeltfrequenten räumlichen Welligkeiten, die in Fig. 3 und 4 gemäß der Erfindung dargestellt sind.The planar waveguide 56 includes on its surface a first optical coupling network 66, which network 66 has a profile 68 with a double-frequency ripple spatial 70th This double frequency spatial ripple 70 is similar to one or the other of the double frequency spatial ripples shown in FIGS. 3 and 4 according to the invention.

Die Leseeinheit 50 umfaßt ferner ein zweites Kopplungsnetz 72 mit einer einzigen räumlichen Frequenz, ausgebildet an der Oberfläche des ebenen Wellenleiters 56, und einen integrierten Detektor 74, der es ermöglicht, die relative Intensität des Lichtes zu messen, das sich in dem ebenen Wellenleiter 56 ausbreitet. In dieser Ausführungsform ist das Substrat 54 aus Silicium gebildet.The reading unit 50 further comprises a second coupling network 72 with a single spatial frequency, formed on the surface of the plane waveguide 56 , and an integrated detector 74 , which makes it possible to measure the relative intensity of the light which propagates in the plane waveguide 56 . In this embodiment, substrate 54 is formed from silicon.

Für die Funktion wird der Vorrichtung nach Fig. 5 eine Quelle kohärenten Lichtes (nicht dargestellt) zugeordnet, die ein kohärentes Lichtstrahlbündel 78 liefert, das durch Pfeile angedeutet ist und das mit einem normalen Auftreffwinkel relativ zur Hauptebene 58 auf die Seite 80 des Lineals 62 auftrifft. Danach dringt das Bündel 78 des kohärenten Lichtes in das Lineal 62 ein, das für die Wellenlänge dieses kohärenten Lichtes transparent ist. Beim Ankommen am Diffraktionsnetz 60 wird das auftreffende Bündel 78 in mindestens einer ersten und einer zweiten Beugerichtung 82 und 84 gebeugt.For the function, the device according to FIG. 5 is assigned a source of coherent light (not shown), which supplies a coherent light beam 78 , which is indicated by arrows and which strikes the side 80 of the ruler 62 with a normal angle of incidence relative to the main plane 58 . The bundle 78 of the coherent light then penetrates into the ruler 62 , which is transparent to the wavelength of this coherent light. When it arrives at the diffraction network 60 , the bundle 78 striking it is diffracted in at least a first and a second diffraction direction 82 and 84 .

Im vorliegenden Falle entsprechen die Beugerichtungen 82 und 84 den Diffraktionsordnungen N = 1 bzw. N = -1, wobei N die Diffraktionsordnung des auftreffenden Bündels 78 definiert. Das von dem Diffraktionsnetz 60 gebeugte Licht bildet erste und zweite Raumwellen, die sich in Richtung des ebenen Wellenleiters 56 ausbreiten mit ersten bzw. zweiten Ausbreitungsrichtungen 82 und 84. Beim Auftreffen auf das erste Kopplungsnetz 66 werden die erste und die zweite Raumwelle von dem Kopplungsnetz mit ersten bzw. zweiten geführten Wellen 86 bzw. 88 gekoppelt, die sich in gleichem Ausbreitungsmodus in dem ebenen Wellenleiter 56 ausbreiten.In the present case, the diffraction directions 82 and 84 correspond to the diffraction orders N = 1 and N = -1, where N defines the diffraction order of the incident bundle 78 . The light diffracted by the diffraction network 60 forms first and second spatial waves that propagate in the direction of the plane waveguide 56 with first and second propagation directions 82 and 84 . When it hits the first coupling network 66 , the first and the second spatial waves are coupled by the coupling network to first and second guided waves 86 and 88 , which propagate in the plane waveguide 56 in the same propagation mode.

Demgemäß sind die erste und die zweite geführte Welle 86 bzw. 88 in der Lage, miteinander in dem ebenen Wellenleiter 56 zu interferieren, wobei die Intensität des sich in dem ebenen Wellenleiter ausbreitenden Lichtes eine Funktion des Phasenversatzes zwischen dieser ersten und zweiten geführten Welle 86 bzw. 88 ist. Dieser Phasenversatz ändert sich, wenn die Lichtquelle eine feste Position relativ zur Leseeinheit 50 besitzt, linear mit der Verlagerung der Diffraktions­ einheit 62 in der Richtung 64, so daß es möglich ist, die Relativ­ verlagerung zwischen der Diffraktionseinheit 52 und dieser Leseeinheit 50 zu messen. Dies ermöglicht die Definition der Relativposition der Diffraktionseinheit 52 relativ zur Leseeinheit 50. Hierfür mißt der Detektor 74, indem er das von dem zweiten Kopplungsnetz 72 gebeugte Licht auffängt, die relative Intensität des Lichtes, das sich in dem ebenen Wellenleiter 56 ausbreitet.Accordingly, the first and second guided waves 86 and 88 are capable of interfering with each other in the planar waveguide 56 , the intensity of the light propagating in the planar waveguide being a function of the phase shift between these first and second guided waves 86 and 88, respectively 88 is. This phase shift changes when the light source has a fixed position relative to the reading unit 50 , linearly with the displacement of the diffraction unit 62 in the direction 64 , so that it is possible to measure the relative displacement between the diffraction unit 52 and this reading unit 50 . This enables the relative position of the diffraction unit 52 to be defined relative to the reading unit 50 . For this purpose, the detector 74 , by collecting the light diffracted by the second coupling network 72, measures the relative intensity of the light that propagates in the plane waveguide 56 .

Um die Synchronismusbedingung für die optische Kopplung durch das Kopplungsnetz 66 der beiden Raumwellen, die sich in den Beugerichtungen 82 und 84 ausbreiten, mit den geführten Wellen 86 und 88, die sich in ein- und demselben Ausbreitungsmodus in dem ebenen Wellenleiter 56 ausbreiten, einzuhalten, ist es erforderlich, daß die räumliche Periode λ3 des Diffraktionsnetzes 60 gleich ist der räumlichen Periode λ2 der Modulation der Doppelwelligkeit 70, definiert durch das Profil 68 des ersten Kopplungsnetzes 6.In order to comply with the synchronism condition for the optical coupling through the coupling network 66 of the two spatial waves which propagate in the diffraction directions 82 and 84 with the guided waves 86 and 88 which propagate in the same propagation mode in the plane waveguide 56 , it is necessary that the spatial period λ3 of the diffraction network 60 is equal to the spatial period λ2 of the modulation of the double ripple 70 , defined by the profile 68 of the first coupling network 6 .

Man stellt fest, daß die mit Hilfe der Fig. 5 beschriebene Vorrichtung dazu dient, geradlinige Verlagerungen zu messen. Demgemäß weisen das erste Kopplungsnetz 66 und des Diffraktionsnetz 60 gerade Abwicklungen auf und sind mindestens teilweise einander überlagert, relativ zu einer Projektion in die Hauptebene 58 des ebenen Wellenleiters 56.It is found that the device described with the aid of FIG. 5 serves to measure linear displacements. Accordingly, the first coupling network 66 and the diffraction network 60 have straight developments and are at least partially superimposed on one another, relative to a projection into the main plane 58 of the plane waveguide 56 .

Bei einer anderen Ausführungsform einer solchen Vorrichtung (nicht dargestellt) jedoch ist es möglich, Winkelverlagerungen zu messen. In diesem Falle weist das von der Diffraktionseinheit ausgehende Diffraktionsnetz eine runde Abwicklung auf, und die räumliche Frequenz dieses Diffraktionsnetzes entspricht einer Winkelraumfrequenz. In ähnlicher Weise ist es möglich, für das erste Kopplungsnetz, dessen Profil eine Doppelfrequenzwelligkeit aufweist, eine runde Abwicklung vorzusehen. Erneut definieren die räumlichen Frequenzen der Basiswel­ ligkeit und der Modulationswelligkeit winkelmäßige Raumfrequenzen.In another embodiment of such a device (not shown), however, it is possible to shift the angle measure up. In this case, this points out from the diffraction unit Diffraction network a round development, and the spatial frequency this diffraction network corresponds to an angular spatial frequency. In Similarly, it is possible for the first coupling network, the Profile has a double frequency ripple, a round development to provide. Again define the spatial frequencies of the basic wel and the modulation ripple angular spatial frequencies.

Indem nachstehend auf Fig. 6 und 7 Bezug genommen wird, wird eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zum Messen der Position gemäß der Erfindung beschrieben.By 6 and 7, reference will now be made to Figs. A second embodiment of an apparatus is described for measuring the position in accordance with the invention.

In den Fig. 6 und 7 werden die bereits bei der ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Positionsmessen, dargestellt in Fig. 5, beschriebenen Bezugszeichen nicht erneut im einzelnen hier kommentiert. In FIGS. 6 and 7, the reference numerals already described in the first embodiment of a device for position measurement, shown in FIG. 5, are not commented on again in detail here.

Die Vorrichtung der Fig. 6 umfaßt eine Leseeinheit 50 und eine Diffraktionseinheit 52. Der ebene Wellenleiter 56 der Leseeinheit 50 umfaßt an seiner Oberfläche ein erstes Kopplungsnetz 90 mit einem Profil 92, das eine Doppelfrequenzwelligkeit 94 aufweist. Man erkennt, daß das erste Kopplungsnetz 90 ein Netz bildet, komplementär zum ersten Kopplungsnetz 66 der Fig. 5. Die Amplitude der Doppelfrequenzwelligkeit 94 nimmt nämlich hier inverse Werte an, relativ zu der Amplitude der Doppelfrequenzwelligkeit 70 des ersten Kopplungsnetzes 66 aus Fig. 5. Eine der Ausführungsformen und die komplementäre Ausführungsform bilden mögliche Varianten. Eine andere Variante besteht darin, das Netz 92 nicht auf der Außenfläche des Wellenleiters 56 auszubilden, sondern auf der dem Substrat zugekehrten Seite.The device of FIG. 6 comprises a read unit 50 and a Diffraktionseinheit 52nd The flat waveguide 56 of the reading unit 50 comprises on its surface a first coupling network 90 with a profile 92 which has a double frequency ripple 94 . It can be seen that the first coupling network 90 forms a network, complementary to the first coupling network 66 of FIG. 5. The amplitude of the double frequency ripple 94 takes on inverse values here, relative to the amplitude of the double frequency ripple 70 of the first coupling network 66 from FIG. 5. One of the embodiments and the complementary embodiment form possible variants. Another variant consists in not forming the network 92 on the outer surface of the waveguide 56 , but rather on the side facing the substrate.

Die Vorrichtung umfaßt außerdem ein zweites Kopplungsnetz 96, das ebenfalls ein Netz komplementär zu dem zweiten Kopplungsnetz 72 der Fig. 5 bildet. Die optischen Eigenschaften der Kopplungsnetze 90 und 96 sind jeweils äquivalent den optischen Eigenschaften der Kopplungs­ netze 66 bzw. 72, beschrieben in Fig. 5.The device also includes a second coupling network 96 , which also forms a network complementary to the second coupling network 72 of FIG. 5. The optical properties of the coupling networks 90 and 96 are each equivalent to the optical properties of the coupling networks 66 and 72 , respectively, described in FIG. 5.

Die Vorrichtung der Fig. 6 unterscheidet sich von der unter Fig. 5 beschriebenen Vorrichtung dadurch, daß die Quelle kohärenten Lichtes (nicht dargestellt) sich relativ zum Substrat 54 der Leseeinheit 50 auf der anderen Seite des ebenen Wellenleiters 56 befindet. Wenn das auftreffende Lichtbündel 98 sich in Richtung der Oberfläche 100 des Substrats 94 mit einer bestimmten Divergenz (wie dargestellt) ausbreitet, ist es erforderlich, eine Kollimierung vorzusehen.The device of FIG. 6 differs from the device described in FIG. 5 in that the source of coherent light (not shown) is located on the other side of the plane waveguide 56 relative to the substrate 54 of the reading unit 50 . If the incident light beam 98 propagates towards the surface 100 of the substrate 94 with a certain divergence (as shown), it is necessary to provide collimation.

Um das auftreffende Bündel 98 zu kollimieren, ist eine Linse 102 auf der Oberfläche 100 des Substrats 54 angeordnet. Diese Linse 102 ist beispielsweise als Fresnel-Linse ausgebildet.In order to collimate the impinging bundle 98 , a lens 102 is arranged on the surface 100 of the substrate 54 . This lens 102 is designed, for example, as a Fresnel lens.

Das auftreffende Lichtbündel 98 nach Kollimierung breitet sich danach quer zum Substrat 54 aus, das transparent ist für die Wellenlänge des kohärenten Lichtes, das das auftreffende Bündel 98 bildet. Nach Durchlauf des Substrats 54 durchsetzt das auftreffende Lichtbündel auch den ebenen Wellenleiter 56 in einer Richtung senkrecht zur Hauptebene 58 dieses ebenen Wellenleiters. Das für das Substrat 54 und den ebenen Wellenleiter 56 verwendete Material wie auch die Wellenlänge des kohärenten Lichtes des auftreffenden Bündels 98 sind so gewählt, daß die Majorität der Intensität des auftreffenden Bündels die Gesamtheit der Leseeinheit 50 durchsetzt, ohne gebeugt oder reflektiert zu werden. Auf diese Weise trifft der Hauptteil des Lichtes des auftreffenden Bündels 98 mit einem senkrechten Auftreffen auf die Hauptebene, in der sich das Diffraktionsnetz 60 erstreckt, ein, welche Hauptebene parallel zur Hauptebene 58 ist.The incident light bundle 98 after collimation then propagates across the substrate 54 , which is transparent to the wavelength of the coherent light that forms the incident bundle 98 . After passing through the substrate 54 , the incident light bundle also passes through the planar waveguide 56 in a direction perpendicular to the main plane 58 of this planar waveguide. The material used for the substrate 54 and the planar waveguide 56 as well as the wavelength of the coherent light of the impinging bundle 98 are chosen so that the majority of the intensity of the impinging bundle passes through the entirety of the reading unit 50 without being bent or reflected. In this way, the main part of the light of the impinging bundle 98 arrives with a perpendicular impingement on the main plane in which the diffraction network 60 extends, which main plane is parallel to the main plane 58 .

Das Diffraktionsnetz 60 besitzt eine reflektierende Oberfläche 106 für das kohärente Licht des auftreffenden Bündels 98. Demgemäß wird das Licht reflektiert und gebeugt in mindestens zwei Beugerichtungen 82 und 84, welche Richtungen identisch sind mit jenen, die bei Fig. 5 beschrieben wurden.The diffraction network 60 has a reflective surface 106 for the coherent light of the impinging bundle 98 . Accordingly, the light is reflected and diffracted in at least two diffraction directions 82 and 84 , which directions are identical to those described in FIG. 5.

Das erste Kopplungsnetz 90 hat optische Eigenschaften identisch mit dem ersten Kopplungsnetz der Fig. 5, wobei die Raumwellen sich in den beiden Beugerichtungen 82 und 84 ausbreiten und gekoppelt sind mit ersten und zweiten geführten Wellen 86 und 88, die sich in dem ebenen Wellenleiter in ein- und demselben Ausbreitungsmodus ausbreiten. Diese geführten Wellen 86 und 88 interferieren demgemäß miteinander, und das zweite Kopplungsnetz 96 erzeugt erneut eine Ausgangsraumwelle 108, deren Intensität durch einen Detektor 110 erfaßt wird, der sich an der Oberfläche 100 des Substrats 54 befindet.The first coupling network 90 has optical properties identical to the first coupling network of FIG. 5, the spatial waves propagating in the two diffraction directions 82 and 84 and being coupled to first and second guided waves 86 and 88 , which converge into one another in the plane waveguide - and spread the same mode of propagation. These guided waves 86 and 88 accordingly interfere with one another, and the second coupling network 96 again generates an output spatial wave 108 , the intensity of which is detected by a detector 110 which is located on the surface 100 of the substrate 54 .

In Fig. 7 ist eine Draufsicht von oben auf die Leseeinheit 50 dargestellt. Diese Fig. 7 zeigt demgemäß den ebenen Wellenleiter 56, an dessen Oberfläche sich das erste Kopplungsnetz 19 und das zweite Kopplungsnetz 96 befinden. Danach ist ein drittes Kopplungsnetz 114 vorgesehen, identisch mit dem Kopplungsnetz 90, jedoch relativ zu diesem um einen Wert phasenverschoben, der gleich λ1/4 ist. Ferner sind Kopplungsnetze 116, 117 und 118 vorgesehen, identisch mit dem Kopplungsnetz 96. Diese besondere Ausgestaltung mit zwei Kopplungsnetzen 90 und 114, deren Profil eine doppeltfrequente Welligkeit aufweist, ermöglicht nicht nur die Messung in Absolutwerten der Relativverlagerung zwischen der Leseeinheit 50 und der Diffraktionseinheit 52, sondern auch zu bestimmen, in welche Richtung diese Relativverlagerung erfolgt. FIG. 7 shows a top view of the reading unit 50 . This Fig. 7 accordingly shows the planar waveguide 56, the first coupling network 19 and the second coupling network are at the surface 96. Thereafter, a third coupling network 114 is provided, identical to the coupling network 90 , but phase-shifted relative to this by a value that is equal to λ1 / 4. Coupling networks 116 , 117 and 118 are also provided, identical to coupling network 96 . This particular embodiment with two coupling networks 90 and 114 , the profile of which has a double-frequency ripple, not only enables measurement in absolute values of the relative displacement between the reading unit 50 and the diffraction unit 52 , but also to determine the direction in which this relative displacement takes place.

Man erkennt, daß die Kopplungsnetze 117 und 118 nicht unbedingt erforderlich sind. Sie ermöglichen jedoch, die Hälfte der Lichtintensität aufzufangen, die sich in dem ebenen Wellenleiter 56 ausbreitet, wenn das Auftreffen senkrecht erfolgt. Darüber hinaus ermöglicht dies, das Resultat der Erkennung jedes dieser Ausgangskopplungsnetze 96, 116, 117, 118 zu verarbeiten, denen Detektoren ähnlich dem Detektor 110 zugeordnet sind, derart, daß dieses Resultat relativ unabhängig wird von den Veränderungen der Lichtintensität der Quelle kohärenten Lichtes.It can be seen that the coupling networks 117 and 118 are not absolutely necessary. However, they allow half of the light intensity that propagates in the planar waveguide 56 when the impingement is perpendicular. Furthermore, this enables the result of the detection of each of these output coupling networks 96 , 116 , 117 , 118 to be processed, to which detectors similar to detector 110 are assigned, such that this result becomes relatively independent of the changes in the light intensity of the source of coherent light.

In einer Variante der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, drei oder vier Netze vorzusehen mit einem Profil, das eine doppeltfrequente Welligkeit aufweist, wobei diese Netze parallel nebeneinander angeordnet sind und eine Phasenverschiebung zwischeneinander aufweisen, die λ1/(2 * X) beträgt, wobei X gleich der Anzahl dieser Netze ist. Das Licht, das von jedem dieser Netze gekoppelt wird, wird getrennt erfaßt.In a variant of the present embodiment, it is possible to provide three or four networks with a profile which has a double-frequency ripple, these networks being arranged in parallel next to one another and having a phase shift between them which is λ1 / (2 * X), where X is equal to the number of these networks. The light that is coupled from each of these networks is detected separately.

Die in Fig. 8 dargestellte Vorrichtung umfaßt ein Substrat 120, an dessen Oberfläche sich ein ebener Wellenleiter 122 befindet, der auf seiner Oberfläche ein Kopplungsnetz 124 aufweist, dessen Profil 126 eine doppeltfrequente Welligkeit 128 gemäß der Erfindung hat. Diese Vorrichtung dient als Separator einer geführten Welle 130 in zwei Raumwellen 132 und 133, die sich entsprechend unterschiedlichen Ausbreitungsrichtungen 134 bzw. 135 ausbreiten.The device shown in FIG. 8 comprises a substrate 120 , on the surface of which there is a planar waveguide 122 , which has on its surface a coupling network 124 , the profile 126 of which has a double-frequency ripple 128 according to the invention. This device serves as a separator of a guided shaft 130 in two spatial waves 132 and 133 , which propagate according to different directions of propagation 134 and 135, respectively.

Unter Bezugnahme auf Fig. 9 wird eine Anwendung der Erfindung bei einer Vorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben.An application of the invention to a device according to the invention will be described with reference to FIG. 9.

In dieser Fig. 9 umfaßt die Vorrichtung ein Substrat 140, auf dem ein ebener Wellenleiter 142 ausgebildet ist, an dessen Oberfläche ein erstes doppeltfrequentes Kopplungsnetz 144 gemäß der Erfindung vorgesehen ist.In this FIG. 9, the device comprises a substrate 140 on which a flat waveguide 142 is formed, on the surface of which a first double-frequency coupling network 144 according to the invention is provided.

Eine Raumwelle 146 trifft auf das Netz 144 mit einer Auftreffrichtung 148. Die Raumfrequenzen der Basiswelligkeit und der Modulationswelligkeit des Kopplungsnetzes 144 sind so definiert, daß die Raumwelle 146, indem sie sich längs der Auftreffrichtung 148 ausbreitet, mit ersten und zweiten geführten Wellen 150 und 152 gekoppelt wird, die sich jeweils in dem Wellenleiter 142 gemäß einem ersten und einem zweiten unterschiedlichen Ausbreitungsmodus ausbreiten. Dieser erste und zweite Ausbreitungsmodus sind vorzugsweise senkrecht in dem Raum der Ausbreitungsmoden des ebenen Wellenleiters 142. Man stellt hier fest, daß der ebene Wellenleiter 142 ein Multimoduswellenleiter ist.A space wave 146 hits the network 144 with an impingement direction 148 . The spatial frequencies of the base ripple and the modulation ripple of the coupling network 144 are defined such that the spatial wave 146 , as it propagates along the direction of incidence 148 , is coupled to first and second guided waves 150 and 152 , each of which is located in the waveguide 142 according to a first and spread a second different mode of propagation. These first and second propagation modes are preferably perpendicular in the space of the propagation modes of the planar waveguide 142 . It is found here that the planar waveguide 142 is a multimode waveguide.

In bevorzugter Weise weist die auftreffende Raumwelle 146 eine vorbestimmte Polarisation auf. In einem ersten Falle entsprechen die beiden Ausbreitungsmoden in dem Wellenleiter den beiden Moden TE0 bzw. TE1. In einem zweiten Falle entsprechen die beiden Ausbreitungsmoden den beiden Moden TE0 und TM0. Bei anderen Anwendungen können die beiden geführten Moden der Grundmodus in zwei unterschiedlichen Richtungen sein.The incident spatial wave 146 preferably has a predetermined polarization. In a first case, the two propagation modes in the waveguide correspond to the two modes TE 0 and TE 1 . In a second case, the two propagation modes correspond to the two modes TE 0 and TM 0 . In other applications, the two guided modes can be the basic mode in two different directions.

Auf einer Region der Oberfläche 154 des ebenen Wellenleiters 142 ist eine zu analysierende Substanz 156 angeordnet, insbesondere eine Flüssigkeit. Die Vorrichtung ist so ausgebildet, daß mindestens ein Teil der geführten Wellen 150 und 152 sich unter der Substanz 156 ausbreiten. Jede der geführten Wellen 150 und 152 weist ein austretendes Feld auf, das in die Substanz 156 eindringt. Da das Austrittsfeld jeder der geführten Wellen 150 und 152 eine unterschiedliche Distribution aufweist, ergibt sich, daß die geführten Wellen 150 und 152 in unterschiedlicher Weise das Vorhandensein der Substanz 156 auf der Oberfläche 154 des ebenen Wellenleiters 142 erfühlen, in welchem sie sich ausbreiten. Aus diesem Grunde wird eine Phasenverschiebung zwischen den beiden geführten Wellen 150 und 152 eingeführt.A substance to be analyzed 156 , in particular a liquid, is arranged on a region of the surface 154 of the plane waveguide 142 . The device is designed in such a way that at least some of the guided waves 150 and 152 spread under the substance 156 . Each of the guided waves 150 and 152 has an exiting field that penetrates into the substance 156 . Since the exit field of each of the guided waves 150 and 152 has a different distribution, it follows that the guided waves 150 and 152 sense in different ways the presence of the substance 156 on the surface 154 of the planar waveguide 142 in which they spread. For this reason, a phase shift is introduced between the two guided shafts 150 and 152 .

Nach Durchlauf der Region, wo sich die Substanz 156 befindet, werden die beiden geführten Wellen 150 und 152 mit zwei Ausgangsraum­ wellen 158 und 160 gekoppelt durch ein zweites doppeltfrequentes Kopplungsnetz 162 entsprechend der Erfindung. Die Raumfrequenzen der Basiswelligkeit und der Modulationswelligkeit erzeugen die doppeltfrequente Welligkeit, definiert durch das Profil dieses zweiten Kopplungsnetzes 162, und sie sind derart definiert, daß die beiden geführten Wellen 150 und 152 mit zwei Raumwellen 158 und 160 gekoppelt sind, die sich in derselben Richtung ausbreiten. Demgemäß überlagern die Wellen 158 und 160 einander und sind der Lage, miteinander zu interferieren. After passing through the region where the substance 156 is located, the two guided waves 150 and 152 are coupled to two output space waves 158 and 160 by a second double-frequency coupling network 162 according to the invention. The spatial frequencies of the base ripple and the modulation ripple produce the double-frequency ripple defined by the profile of this second coupling network 162 and are defined such that the two guided waves 150 and 152 are coupled to two spatial waves 158 and 160 which propagate in the same direction . Accordingly, the waves 158 and 160 overlap and are able to interfere with each other.

Ein Detektor 166 ist an der Oberfläche des transparenten Substrats derart angeordnet, daß er den größeren Teil der Intensität der resultierenden Welle der Überlagerung der beiden Raumwellen 158 und 160 auffängt. Diese Intensität ist eine Funktion der Phasenverschiebung zwischen den beiden Raumwellen 158 und 160, welche abhängt von der Substanz 156, so daß es möglich ist, die optischen Eigenschaften dieser Substanz 156 zu definieren, insbesondere Veränderungen des Refraktionsindex der Partie dieser Substanz 156, die sich direkt auf der Oberfläche 154 des ebenen Wellenleiters 142 befindet.A detector 166 is arranged on the surface of the transparent substrate in such a way that it captures the greater part of the intensity of the resulting wave of the superposition of the two spatial waves 158 and 160 . This intensity is a function of the phase shift between the two spatial waves 158 and 160 , which depends on the substance 156 , so that it is possible to define the optical properties of this substance 156 , in particular changes in the refractive index of the batch of this substance 156 , which are direct located on surface 154 of planar waveguide 142 .

Die unter Fig. 9 beschriebene Vorrichtung bildet einen interferentiellen refraktrometrischen Sensor mit elektromagnetischem Austrittsfeld.The device described under FIG. 9 forms an interferential refractory sensor with an electromagnetic exit field.

Um eine gute Genauigkeit bei der ausgeführten Messung zu ermöglichen, ist es möglich, im Falle der im Schnitt in Fig. 9 dargestellten Vorrichtung vorzusehen, daß nur ein Teil der beiden Wellenleiter 150 und 152 den Bereich durchsetzt, wo sich die zu analysierende Substanz 156 befindet. Diese Partie des nicht von der Substanz 156 beeinflußten Lichtes wird dann getrennt von einem zweiten (nicht dargestellten) Detektor erfaßt. Durch Vergleich der Meßresultate der Lichtintensität bei dem ersten Detektor 166 und bei dem zweiten Detektor ist es möglich, alle Störungen zu eliminieren, die herrühren von unterschiedlichen Elementen der zu analysierenden Substanz 156. Ein solcher Sensor stellt demgemäß eine große Empfindlichkeit bei den ausgeführten Messungen sicher.In order to enable good accuracy in the measurement carried out, it is possible to provide in the case of the device shown in section in FIG. 9 that only a part of the two waveguides 150 and 152 penetrate the area where the substance 156 to be analyzed is located . This part of the light not influenced by the substance 156 is then detected separately by a second detector (not shown). By comparing the measurement results of the light intensity in the first detector 166 and in the second detector, it is possible to eliminate all disturbances which result from different elements of the substance 156 to be analyzed. Such a sensor accordingly ensures a high sensitivity in the measurements carried out.

Eine erste spezifische Anwendung bezieht sich auf die Messung des Refraktionsindex eines homogenen Fluids variabler Konzentration. Bei einer zweiten spezifischen Anwendung wird die Substanz 156 von einem Lösungsmittel gebildet, das Moleküle in Suspension umfaßt und Rezeptoren, die in der Lage sind, sich mit diesen in Suspension befindlichen Molekülen zu verbinden. In dem Fall, wo eine bestimmte Konzentration der Rezeptoren sich direkt an der Oberfläche 154 des ebenen Wellenleiters 142 befindet, wird sich der Refraktionsindex in diesem Oberflächenbereich in Abhängigkeit von der Anzahl der von den Rezeptoren eingefangenen Moleküle ändern und unterschiedlich erkannt von dem Austrittsfeld jeder der beiden geführten Wellen.A first specific application relates to the measurement of the refractive index of a homogeneous fluid of variable concentration. In a second specific application, substance 156 is formed by a solvent comprising molecules in suspension and receptors capable of binding to these molecules in suspension. In the case where a certain concentration of the receptors is located directly on the surface 154 of the planar waveguide 142 , the refractive index in this surface area will change depending on the number of molecules captured by the receptors and recognized differently by the exit field of each of the two guided waves.

In einem anderen Anwendungsfall kann eine Vorrichtung gemäß der Erfindung ähnlich der unter Fig. 9 beschriebenen verwendet werden als Kraftsensor. Je nach dem Druck, der auf die Oberfläche 154 des ebenen Wellenleiters 142 ausgeübt wird, ändert sich der wirksame Refraktionsindex, auf den jede der geführten Wellen 150 und 152 trifft, in unterschiedlichem Maße. Erneut erzeugt diese unterschiedliche Variation des effektiven Refraktionsindex des ebenen Wellenleiters für jede der geführten Wellen 150 und 152 eine Phasenverschiebung, die erfaßt wird durch den Detektor 166, nachdem die geführten Wellen 150 und 152 mit den Ausgangsraumwellen 158 und 160 gekoppelt worden sind über das Kopplungsnetz 162, wie dies bei Fig. 9 beschrieben worden ist.In another application, a device according to the invention similar to that described in FIG. 9 can be used as a force sensor. Depending on the pressure exerted on the surface 154 of the planar waveguide 142 , the effective refractive index that each of the guided waves 150 and 152 encounters changes to different degrees. Again, this different variation in the effective refractive index of the planar waveguide creates a phase shift for each of the guided waves 150 and 152 , which is detected by the detector 166 after the guided waves 150 and 152 have been coupled to the output space waves 158 and 160 via the coupling network 162 as described in FIG. 9.

Gemäß einem noch weiteren Anwendungsfall kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung benutzt werden, um in einem runden Leiter zwei Wellen unterschiedlichen Polarisationsmodus zu erzeugen. Wenn der runde Leiter um einen elektrischen Strom führenden Leiter plaziert wird, ist es demgemäß möglich, die Höhe dieses Stromes zu messen, indem man den Faraday-Effekt auf die geführten Wellen mißt.According to yet another application, the device used according to the invention to two in a round conductor To generate waves of different polarization modes. If the round Conductor is placed around an electrical current carrying conductor it is therefore possible to measure the magnitude of this current by using the Measures Faraday effect on the guided waves.

Es ist noch festzuhalten, daß in dem Falle, wo eine der beiden geführten Wellen 150 oder 152 sich gemäß einem TM-Modus ausbreitet und die andere dieser beiden geführten Wellen sich gemäß einem TE-Modus ausbreitet, es erforderlich ist, einen Polarisator stromauf des Detektors 166 vorzusehen, um eine Interferenz zwischen den Raumwellen 158 und 160 zu ermöglichen.It should be noted that in the case where one of the two guided waves 150 or 152 propagates according to a TM mode and the other of these two guided waves propagates according to a TE mode, a polarizer is required upstream of the detector 166 to provide interference between the spatial waves 158 and 160 .

Schließlich ist festzuhalten, daß eine Vorrichtung gemäß der Erfindung auch in der nichtlinearen Optik einsetzbar ist. Bei einem solchen Anwendungsfall weist der Wellenleiter nichtlineare Eigenschaften auf, die es ermöglichen, Lichtwellen zu koppeln zum Erzeugen von Wellen mit optisch unterschiedlicher Frequenz. In dem Fall, wo die anfänglich geführten Wellen ein- und dieselbe Frequenz haben, können in dem Wellenleiter Wellen mit einer zweimal höheren Frequenz als die Anfangsfrequenz erzeugt werden.Finally, it should be noted that a device according to the Invention can also be used in non-linear optics. At a In such an application, the waveguide has non-linear properties that make it possible to couple light waves to generate waves with optically different frequency. In the case where the initial guided waves can have the same frequency, in the Waveguide waves with a frequency twice as high as that Initial frequency are generated.

Claims (20)

1. Vorrichtung, umfassend ein Substrat (18; 54; 120; 140), an dessen Oberfläche ein ebener Wellenleiter (6; 56; 122; 142) ausgebildet ist, der eine Hauptebene (58) definiert, welcher ebene Wellenleiter ein erstes optisches Kopplungsnetz (20; 66; 90; 124; 144) aufweist, welche Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß das erste Kopplungsnetz ein Profil (22; 68; 92; 126) aufweist gemäß einem Querschnitt dieses ersten Kopplungsnetzes mit einer doppelt raumfrequenten räumlichen Welligkeit (24; 36; 42; 70; 94; 128), deren Amplitude (y; y′) gleich der Amplitude (A2) einer räumlichen Basiswelligkeit (34) ist mit einer ersten räumlichen Frequenz, moduliert mit der Amplitude (A1) einer räumlichen Modulationswelligkeit (32, 40) mit einer zweiten räumlichen Frequenz, die kleiner ist als die erste räumliche Frequenz.A device comprising a substrate ( 18 ; 54 ; 120 ; 140 ), on the surface of which a planar waveguide ( 6 ; 56 ; 122 ; 142 ) is formed, which defines a main plane ( 58 ), which planar waveguide has a first optical coupling network ( 20 ; 66 ; 90 ; 124 ; 144 ), which device is characterized in that the first coupling network has a profile ( 22 ; 68 ; 92 ; 126 ) according to a cross section of this first coupling network with a double spatial frequency spatial ripple ( 24 ; 36 ; 42 ; 70 ; 94 ; 128 ), whose amplitude (y; y ′) is equal to the amplitude (A2) of a spatial basic ripple ( 34 ) with a first spatial frequency, modulated with the amplitude (A1) of a spatial modulation ripple ( 32 , 40 ) with a second spatial frequency that is smaller than the first spatial frequency. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste räumliche Frequenz ein ganzes geradzahliges Vielfaches der ersten räumlichen Frequenz ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the first spatial frequency is an integer multiple of the first spatial frequency. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die räumliche Basiswelligkeit (34) die Form einer ersten regelmäßigen Verzahnung besitzt, die räumliche Modulationswelligkeit (32; 40) eine Amplitude (A1) aufweist, die derart digitalisiert ist, daß die doppelt raumfrequente räumliche Welligkeit (36; 42; 66; 90; 124; 144) von einer Gruppe von Blöcken (44) gebildet wird, die jeweils im wesentlichen gleiche Breite besitzen.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the spatial ripple ( 34 ) has the shape of a first regular toothing, the spatial ripple modulation ( 32 ; 40 ) has an amplitude (A1) which is digitized such that the double spatial frequency spatial ripple ( 36 ; 42 ; 66 ; 90 ; 124 ; 144 ) is formed by a group of blocks ( 44 ), each of which has essentially the same width. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die räumliche Modulationswelligkeit (32; 40) eine Welle vom digitalisierten Sinustyp definiert.4. The device according to claim 3, characterized in that the spatial modulation ripple ( 32 ; 40 ) defines a wave of the digitized sine type. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die räumliche Modulationswelligkeit (40) ein zweites gleichförmiges Verzahnungssystem definiert.5. The device according to claim 3, characterized in that the spatial modulation ripple ( 40 ) defines a second uniform gear system. 6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, zur Messung von Positionen dienend, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine Diffraktionseinheit (52) umfaßt, die in einer Ebene im wesentlichen parallel zur Hauptebene (58) des ebenen Wellenleiters (56) verlagerbar ist, welche Diffraktionseinheit ein Diffraktionsnetz (60) umfaßt, das in der Lage ist, ein auftreffendes Bündel kohärenten Lichtes mit einer vorbestimmten Auftreffrichtung und einer vorbestimmten räumlichen Frequenz in mindestens einer ersten und einer zweiten Beugerichtung (82; 84) zu beugen, welche ersten und zweiten räumlichen Frequenzen des ersten Kopplungsnetzes (66; 90) derart definiert sind, daß die beiden sich längs der ersten und zweiten Ausbreitungsrichtung ausbreitenden Raumwellen simultan durch das erste Kopplungsnetz mit je einer von zwei geführten Wellen (86; 88) gekoppelt werden, welche sich nach einem ersten Ausbreitungsmodus in dem ebenen Wellenleiter ausbreiten, welche Vorrichtung ein System zum Erfassen (74; 110) der relativen Intensität des Lichtes umfaßt, das sich in dem ebenen Wellenleiter ausbreiten kann.6. Device according to one of the preceding claims, serving for measuring positions, the device being characterized in that it comprises a diffraction unit ( 52 ) which is displaceable in a plane substantially parallel to the main plane ( 58 ) of the plane waveguide ( 56 ) which diffraction unit comprises a diffraction network ( 60 ) which is capable of diffracting an incident bundle of coherent light with a predetermined incident direction and a predetermined spatial frequency in at least first and second diffraction directions ( 82 ; 84 ), the first and second spatial frequencies of the first coupling network ( 66 ; 90 ) are defined such that the two spatial waves propagating along the first and second directions of propagation are simultaneously coupled through the first coupling network with one of two guided waves ( 86 ; 88 ), which follow each other a first mode of propagation in the plane waveguide au Spread which device a system for detection ( 74 ; 110 ) the relative intensity of the light that can propagate in the planar waveguide. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Diffraktionsnetz (60) eine dritte räumliche Frequenz hat, deren Wert im wesentlichen gleich dem der zweiten räumlichen Frequenz ist, wobei die Auftreffrichtung des auftreffenden Lichtbündels (78; 98) im wesentlichen senkrecht zu der Hauptebene (58) des ebenen Wellenleiters (56) ist, wobei die erste und zweite Beugerichtung (82; 84) den Diffraktionsordnungen 1 bzw. -1 entsprechen.7. The device according to claim 6, characterized in that the diffraction network ( 60 ) has a third spatial frequency, the value of which is substantially equal to that of the second spatial frequency, the direction of incidence of the incident light beam ( 78 ; 98 ) substantially perpendicular to that The main plane ( 58 ) of the planar waveguide ( 56 ) is, the first and second diffraction directions ( 82 ; 84 ) corresponding to the diffraction orders 1 and -1, respectively. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Messung von geraden Verlagerungen ausgebildet ist, wobei das erste Kopplungsnetz (66; 90) und das Diffraktionsnetz (60) eine geradlinige Abwicklung besitzen und mindestens teilweise zueinander überlagert sind relativ zu einer Projektion in die Hauptebene (58) des ebenen Wellenleiters (56).8. The device according to claim 7, characterized in that it is designed for measuring straight displacements, the first coupling network ( 66 ; 90 ) and the diffraction network ( 60 ) have a straight-line development and are at least partially superimposed on one another relative to a projection in the main plane ( 58 ) of the plane waveguide ( 56 ). 9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie für die Messung von Winkelverlagerungen ausgebildet ist, wobei das erste Kopplungsnetz und das Diffraktionsnetz runde Abwicklungen haben und mindestens teilweise zueinander überlagert sind relativ zu einer Projektion in die Hauptebene des Wellenleiters, wobei die erste, die zweite und die dritte räumliche Frequenz Winkelraumfrequenzen definieren. 9. The device according to claim 7, characterized in that it is designed for the measurement of angular displacements, the first coupling network and the diffraction network have round developments and are at least partially superimposed relative to one another Projection into the main plane of the waveguide, the first being the second and third spatial frequencies angular spatial frequencies define.   10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffraktionseinheit (52) für das auftreffende Lichtbündel (78) transparent ist, welches letztere von einer Lichtwelle kommt, die relativ zu der Diffraktionseinheit auf der dem ebenen Wellenleiter (56) abgewandten Seite angeordnet ist.10. Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the diffraction unit ( 52 ) for the incident light beam ( 78 ) is transparent, the latter coming from a light wave which is relative to the diffraction unit on the plane waveguide ( 56 ) opposite side is arranged. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (54) für das auftreffende Lichtbündel (98) transparent ist, welches letztere von einer Lichtquelle kommt, die relativ zu dem Substrat auf der dem ebenen Wellenleiter (56) abgewandten Seite angeordnet ist, wobei das Diffraktionsnetz (60) eine reflektierende Oberfläche (106) für das auftreffende Lichtbündel aufweist.11. Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the substrate ( 54 ) for the incident light beam ( 98 ) is transparent, the latter coming from a light source which is relative to the substrate on the plane waveguide ( 56 ) is arranged away side, wherein the diffraction network ( 60 ) has a reflective surface ( 106 ) for the incident light beam. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches Kollimationselement (102) auf einer Oberfläche (100) des Substrats (54) auf der dem ebenen Wellenleiter abgewandten Seite relativ zu diesem Substrat angeordnet ist, welches Kollimationselement dazu dient, das auftreffende Lichtbündel (98) zu kollimieren.12. The apparatus according to claim 11, characterized in that an optical collimation element ( 102 ) on a surface ( 100 ) of the substrate ( 54 ) on the side facing away from the plane waveguide is arranged relative to this substrate, which collimation element serves to the incident light beam ( 98 ) collimate. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kopplungsnetz (72; 96) auf der Seite des ebenen Wellenleiters (56) vorgesehen ist, welches zweite Netz ein Profil besitzt, das eine Welligkeit mit Raumfrequenz aufweist, und welches dazu dient, die geführten Wellen (86; 88), die sich in dem ebenen Wellenleiter gemäß dem Ausbreitungsmodus ausbreiten, mit einer der Austrittsraumwellen (108) zu koppeln, die sich in einer vorbestimmten Austrittsrichtung derart ausbreiten, daß diese Ausgangsraumwelle auf das Erkennungssystem (74; 110) trifft.13. Device according to one of claims 6 to 12, characterized in that the second coupling network ( 72 ; 96 ) on the side of the plane waveguide ( 56 ) is provided, which second network has a profile that has a ripple with spatial frequency, and which serves to couple the guided waves ( 86 ; 88 ), which propagate in the planar waveguide according to the propagation mode, with one of the exit spatial waves ( 108 ), which propagate in a predetermined exit direction in such a way that this output spatial wave impinges on the detection system ( 74 ; 110 ). 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Erkennungssystem (74) in das Substrat integriert ist.14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the detection system ( 74 ) is integrated in the substrate. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Raumfrequenzen des ersten Kopplungsnetzes (144) derart definiert sind, daß eine erste Raumwelle (146), die sich gemäß einer ersten Ausbreitungsrichtung (148) ausbreitet, gekoppelt wird mit zwei geführten Wellen (150; 152), die sich gemäß zwei unterschiedlichen Ausbreitungsmoden in dem ebenen Wellenleiter (142) ausbreiten, wobei die Vorrichtung ein zweites Kopplungsnetz (162) umfaßt, dessen Profil ebenfalls eine doppelfrequente Raumwelligkeit (36; 42) derart besitzt, daß das zweite Kopplungsnetz in der Lage ist, die beiden geführten Wellen (150; 152), die sich gemäß den beiden Ausbreitungsmoden in dem ebenen Wellenleiter ausbreiten, mit der ersten bzw. zweiten Austrittsraumwelle (158; 160) zu koppeln, die sich in ein- und derselben Ausgangsrichtung ausbreiten, wobei die Vorrichtung ein Erkennungssystem (166) für die Intensität des Lichtes umfaßt, das sich in dieser Ausgangsrichtung ausbreitet.15. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the first and second spatial frequencies of the first coupling network ( 144 ) are defined such that a first spatial wave ( 146 ), which propagates according to a first direction of propagation ( 148 ), coupled is with two guided waves ( 150 ; 152 ), which propagate according to two different propagation modes in the plane waveguide ( 142 ), the device comprising a second coupling network ( 162 ), the profile of which also has a double-frequency ripple ( 36 ; 42 ) in this way that the second coupling network is able to couple the two guided waves ( 150 ; 152 ), which propagate in the plane waveguide according to the two propagation modes, with the first and second exit space waves ( 158 ; 160 ), which are in in one and the same exit direction, the device comprising a detection system ( 166 ) for the intensity of the light, i as it spreads in this starting direction. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ausbreitungsmoden in dem ebenen Wellenleiter (142) orthogonal sind.16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the two modes of propagation in the planar waveguide ( 142 ) are orthogonal. 17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie als refraktometrischer interferentieller Austrittsfeldsensor ausgebildet ist.17. The apparatus of claim 15 or 16, characterized characterized as being a refractometric interferential Exit field sensor is formed. 18. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Drucksensor ausgebildet ist.18. The apparatus of claim 15 or 16, characterized characterized in that it is designed as a pressure sensor. 19. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Stromsensor ausgebildet ist.19. The apparatus of claim 15 or 16, characterized characterized in that it is designed as a current sensor. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Separator einer geführten Welle (130) in zwei Raumwellen (132; 133) ausgebildet ist, die sich gemäß zwei unterschiedlichen Ausbreitungsrichtungen (134; 135) ausbreiten.20. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that it is designed as a separator of a guided shaft ( 130 ) in two spatial waves ( 132 ; 133 ) which spread according to two different directions of propagation ( 134 ; 135 ).
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