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Erfindungsgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft
das Gebiet optischer MEMS-(Mikro-Elektromechanische Systeme)-Bauelemente
und insbesondere das volloptische Schalten unter Verwendung von
MEMS-Bauelementen.
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Allgemeiner
Stand der Technik
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Bei einer Lösung für das volloptische Schalten
werden zwei MEMS-Bauelemente verwendet, die jeweils ein Array aus
kippbaren Mikrospiegeln, z. B. kleinen Spiegeln, enthalten, die
Licht reflektieren können,
was hier jede Strahlung in der relevanten Wellenlänge bezeichnet,
ob im sichtbaren Spektrum oder nicht. Für von einer Eingabequelle,
z. B. einer optischen Faser zu einer Ausgabe, z. B. einer Ausgabefaser,
geliefertes Licht wird ein Lichtweg hergestellt, indem das Licht
unter Verwendung eines ersten Mikrospiegels auf dem ersten optischen
MEMS-Bauelement, wobei der erste Mikrospiegel der Eingabefaser zugeordnet
ist, auf einen zweiten Mikrospiegel auf dem zweiten optischen MEMS-Bauelement,
das der Ausgabefaser zugeordnet ist, gelenkt wird. Der zweite Mikrospiegel
lenkt dann das Licht in die Ausgabefaser. Jede mit dem System verbundene
Faser wird als ein Port des Systems angesehen, wobei die Eingabefasern
die Eingabeports und die Ausgabefasern die Ausgabeports sind. Ryf
et al. (Scalable Micro Mechanical Optical Crossconnects, Proceedings
of the SPIE, Band 4455 (2001), S. 51–58) offenbart optische Crossconnectschalter
mit vielen Ports und schlägt
eine dreidimensionale Schaltgeometrie vor, um die Anzahl der Ports
weiter zu erhöhen.
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Auf dem Gebiet des volloptischen
Schaltens unter Verwendung von MEMS-Bauelementen besteht ein Problem
darin, daß zur
Erhöhung
der Anzahl der Ports im System, d. h. der Anzahl der Fasern, es
erforderlich gewesen ist, die Anzahl der Mikrospiegel zu erhöhen, mit
denen die Schaltfunktion ausgeführt
wird. Im Stand der Technik waren wie oben angemerkt auf dem ersten
optischen MEMS-Bauelement alle ersten Mikrospiegel integriert und
auf dem zweiten optischen MEMS-Bauelement
alle zweiten Mikrospiegel integriert. Da die Größe des optischen MEMS-Bauelements
eine direkte Funktion der Anzahl der Mikrospiegel auf dem optischen
MEMS-Bauelement ist und die Anzahl der erforderlichen Mikrospiegel
direkt proportional zur größten Anzahl
der im volloptischen Schalter verfügbaren Ports ist, muß man zur
Vergrößerung der
größten Anzahl
von im volloptischen Schalter zur Verfügung stehenden Ports ein größeres optisches MEMS-Bauelement
verwenden.
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Als Folge von Beschränkungen
hinsichtlich der Fertigungskapazität und der großen Bausteingröße ist das
optische MEMS-Bauelement leider effektiv gegenwärtig auf 1296 Mikrospiegel
begrenzt. Selbst wenn die Größe der Mikrospiegel
effektiv reduziert werden könnte,
besteht außerdem
immer noch ein Problem dahingehend, daß Steuersignale zu jedem Mikrospiegel
geführt
werden müssen.
Das Lenken dieser Steuersignale benötigt große Mengen an Platz auf dem
optischen MEMS-Bauelement,
was somit zu einem sehr großen
MEMS-Bauelement
führen
würde.
Außerdem
gibt es Steuersignale für
jeden Mikrospiegel, die dem optischen MEMS-Bauelement von außerhalb seines Substrats zugeführt werden
müssen.
Um diese Verbindungen herzustellen, sind zusätzliche große Mengen an Platz auf dem
optischen MEMS-Bauelement erforderlich.
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Infolge aller dieser Platzanforderungen
ist der optische MEMS-Chip recht groß, weshalb die Anzahl von Mikrospiegeln,
die auf einem einzigen optischen MEMS-Bauelement angeordnet werden können, aufgrund
der Einschränkungen
bei der Herstellungskapazität
begrenzt ist. Die Begrenzung hinsichtlich der Anzahl der Mikrospiegel
begrenzt wiederum die Anzahl der Ports eines volloptischen Schalters.
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Außerdem weisen die gegenwärtig zur
Verfügung
stehenden Mikrospiegel einen begrenzten effektiven Bereich auf,
durch den sie gekippt werden können.
Die Begrenzung des effektiven Bereichs begrenzt weiterhin die Anzahl
der Ports, die in einem volloptischen Schalter, der die optischen
MEMS-Bauelemente verwendet, implementiert werden können, da
jeder Mikrospiegel auf dem ersten optischen MEMS-Bauelement in der
Lage sein muß,
das auf ihn einfallende Licht zu jedem der Mikrospiegel auf dem zweiten
optischen MEMS-Bauelement zu lenken. Die Fähigkeit, das Licht auf diese
Weise zu lenken, ist eine Funktion des effektiven Kippbereichs der
Mikrospiegel. Mit anderen Worten gestattet ein größerer effektiver
Kippwinkel, daß jeder
Mikrospiegel sein Licht über
einen größeren Bereich
lenkt. Bei optischen MEMS-Bauelementen, die als ein optischer Schalter
angeordnet sind, wird der größte Kippwinkel für Verbindungen
zwischen Mikrospiegeln in den gegenüberliegenden Ecken der optischen
MEMS-Bauelemente benötigt.
Beispielsweise wird das stärkste Kippen
von einem Mikrospiegel rechts oben am ersten MEMS-Bauelement benötigt, der
sein Licht zu einem Mikrospiegel links unten am zweiten MEMS-Bauelement
lenken muß.
So wird die Größe des Mikrospiegelarrays,
das in einem optischen Schalter verwendet werden kann, durch den
effektiven Kippbereich seiner optischen MEMS-Bauelemente begrenzt.
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Das Vergrößern des Trennabstands zwischen
zwei optischen MEMS-Bauelementen reduziert den erforderlichen Kippwinkel,
was die Verwendung von größeren Mikrospiegelarrays
gestatten würde,
ohne daß der
effektive Kippbereich der Mikrospiegel geändert wird. Dadurch nimmt jedoch
die Strahlbeugung zu, was nachteiligerweise den Einsatz eines Mikrospiegels
mit einem größeren Durchmesser
erfordert oder dazu führt, daß ein Teil
des Lichts verloren geht. Da die Verwendung eines größeren Mikrospiegels
zusätzlichen
Platz erfordert, wird dadurch die Entfernung zwischen den Mikrospiegeln
auf dem optischen MEMS-Bauelement vergrößert, wodurch sich weiterhin
die Größe des optischen
MEMS-Bauelements für
die gleiche Anzahl von Mikrospiegeln erhöht. Durch das Erhöhen der Größe des optischen
MEMS-Bauelements ist ein größerer Kippwinkel
erforderlich, um die gegenüberliegenden
Ecken der gegenüberliegenden
optischen MEMS-Bauelemente zu koppeln. Die gegenüberliegenden optischen MEMS-Bauelemente weiter
voneinander zu trennen, hilft somit im wesentlichen aufgrund des
begrenzten verfügbaren
Kippwinkels nicht, die Anzahl der Ports zu erhöhen.
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Da außerdem der Baustein des MEMS-Bauelements
erheblich größer ist
als seine Fläche,
die die Mikrospiegel enthält,
ist es mit gegenwärtigen
Designs unmöglich,
die Mikrospiegelbereiche mehrerer MEMS-Bauelemente direkt nebeneinander
anzuordnen, um ein einziges zusammengesetztes größeres MEMS-Bauelement zu bilden.
Zudem erscheint es unwahrscheinlich, daß Designs in der Zukunft dies ermöglichen,
weil nämlich
auf dem MEMS-Bauelement
zur Herstellung der Vielzahl benötigter
Verbindungen eine große
Kantenfläche
erforderlich ist.
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Kurze Darstellung
der Erfindung
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Es wurde erkannt, daß die Begrenzungen hinsichtlich
der Anzahl von Ports in einem volloptischen Schalter aufgrund der
Einschränkungen
hinsichtlich der Größe und/oder
dem effektiven Kippbereich der optischen MEMS-Bauelemente gemäß den Grundlagen der Erfindung überwunden
werden können,
indem unter Verwendung eines Bildgebungssystems in Kombination mit
einem tatsächlichen
anderen optischen MEMS-Bauelement oder einem Bild davon ein oder
mehrere optische MEMS-Bauelemente
abgebildet werden, um ein einziges virtuelles optisches MEMS-Bauelement
zu bilden, das die kombinierte Größe jedes der optischen MEMS-Bauelemente
aufweist. Die physische Größe der Anordnung
kann durch Kompaktierung des Lichtwegs reduziert werden, indem z.
B. entsprechende herkömmliche
Spiegel und/oder gefaltete Anordnungen verwendet werden, d. h. Anordnungen,
bei denen nur ein MEMS-Bauelementstadium existiert, das durch die
Verwendung mindestens eines herkömmlichen Spiegels
die doppelte Arbeit sowohl für
die Eingabe als auch die Ausgabe leistet. Bei einer Ausführungsform
der Erfindung reproduziert das Bildgebungssystem den Reflexionswinkel
des Lichts vom Mikrospiegel. Dies kann mit einem telezentrischen
System, das auch als ein 4-f-System bekannt ist, erreicht werden.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen
der Erfindung können
zum Kombinieren der Bilder und/oder tatsächlichen Bauelemente von mehreren optischen
MEMS-Bauelementen
die Bildgebungssysteme sich unter verschiedenen Winkeln zueinander
befinden, und es kann außerdem
erforderlich sein, daß die
Linsen des Bildgebungssystems, die optisch vom Mikrospiegel am weitesten
entfernt sind, einander überlappen.
Um derartige unterschiedliche Winkel und die Überlappung zu kompensieren,
kann bei einer Ausführungsform
der Erfindung für
jedes Bild eines optischen MEMS-Bauelements
in der Ebene, in der sein Bild gebildet wird, ein Prisma eingesetzt
werden. Das Prisma ist dafür
ausgelegt, alle Winkel des Lichts für ein optisches MEMS-Bauelement
entgegengesetzt zu dem Winkel zwischen der Linse des Bildgebungssystems
für dasjenige
optische MEMS-Bauelement, das sich von diesem optischen MEMS-Bauelement
am weitesten entfernt befindet, und mindestens der Linse des Bildgebungssystems
eines anderen optischen MEMS-Bauelements, das von diesem anderen
optischen MEMS-Bauelement am weitesten entfernt liegt, zu kippen.
Bei einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung kann anstelle eines Prismas eine Linse verwendet werden,
damit die gleiche Funktion erfüllt wird.
Bei noch einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung können
analog auch faltende Spiegel verwendet werden.
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Das Gesamtsystem ist so ausgelegt,
daß es eine
Invertierung beliebiger Bilder der MEMS-Bauelemente durch die verwendeten
Bildgebungssysteme berücksichtigt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
Ausführungsform
einer volloptischen Schaltanordnung, bei der jedes von zwei optischen
MEMS-Bauelementen
unter Verwendung jeweiliger Bildgebungssysteme abgebildet wird,
um ein virtuelles optisches MEMS-Bauelement zu bilden, das die kombinierte
Größe jedes
der optischen MEMS-Bauelemente aufweist;
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2 eine
volloptische Schaltanordnung, bei der zwei optische MEMS-Eingabebauelemente unter
Verwendung eines Bildgebungssystems abgebildet werden, um ein virtuelles
optisches MEMS-Eingabebauelement zu bilden, das die kombinierte
Größe jedes
der optischen MEMS-Eingabebauelemente aufweist,
und bei der zwei optische MEMS-Ausgabebauelemente unter Verwendung
eines Bildgebungssystems abgebildet werden, um ein virtuelles optisches
MEMS-Ausgabebauelement zu bilden, das die kombinierte Größe jedes
der optischen MEMS-Ausgabebauelemente
aufweist; und
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3 eine
kompakte Ausführungsform
einer volloptischen Schaltanordnung, bei der zwei optische MEMS-Eingabebauelemente
unter Verwendung eines Bildgebungssystems abgebildet werden, um
ein virtuelles optisches MEMS-Eingabebauelement zu bilden, das die
kombinierte Größe jedes
der optischen MEMS-Eingabebauelemente
aufweist, und bei der zwei optische MEMS-Ausgabebauelemente unter
Verwendung eines Bildgebungssystems abgebildet werden, um ein virtuelles
optisches MEMS-Ausgabebauelement zu bilden, das die kombinierte
Größe jedes
der optischen MEMS-Ausgabebauelemente aufweist;
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4 ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, bei dem das System gefaltet ist;
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5 ein
volloptisches Schaltsystem, das einen Lichtweg aufweist, der den
in 2 gezeigten Lichtwegen
entspricht, bei dem aber anstelle der Prismen von 2 Spiegel verwendet werden;
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6 eine
weitere Ausführungsform
eines volloptischen Schaltsystems, das zur Verwendung bei seinem
Eingabeabschnitt ein tatsächliches MEMS-Bauelement mit einem
Bild eines MEMS-Bauelements kombiniert;
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7 einige
der möglichen
Kachelanordnungen und
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8 eine
Stirnansicht einer Kachelanordnung, bei der das Bild von vier MEMS-Ausgabebauelementen
miteinander verbunden werden, um ein großes MEMS-Ausgabebauelement zu bilden.
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Ausführliche
Beschreibung
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Im folgenden Text werden die Grundlagen der
Erfindung lediglich veranschaulicht. Es versteht sich deshalb, daß der Fachmann
in der Lage sein wird, sich verschiedene Anordnungen auszudenken, die,
wenn sie auch nicht ausdrücklich
hier beschrieben oder gezeigt werden, die Grundlagen der Erfindung
verkörpern
und innerhalb ihres Schutzbereiches wie in den beigefügten Ansprüchen definiert, enthalten
sind. Zudem sollen alle Beispiele und die vorbehaltliche Sprache,
die hier verwendet werden, hauptsächlich und ausdrücklich nur
pädagogischen Zwecken
dienen, um dem Leser beim Verstehen der Grundlagen der Erfindung
und der durch den/die Erfinder beigetragenen Konzepte behilflich
zu sein, um die Technik weiter zu entwickeln, und sollen so ausgelegt
werden, daß sie
ohne Einschränkung
auf derart spezifisch angeführte
Beispiele und Bedingungen sind.
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Es sei denn, etwas anderes wird hier
ausdrücklich
erwähnt,
sind die Zeichnungen nicht maßstabsgetreu
gezeichnet.
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Es sei denn, etwas anderes wird hier
ausdrücklich
erwähnt,
handelt es sich außerdem
bei jeder hier gezeigten und/oder beschriebenen Linse tatsächlich um
ein optisches System mit den bestimmten spezifizierten Eigenschaften
dieser Linse. Ein derartiges optisches System kann durch ein einziges Linsenelement
implementiert werden, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Analog
wird, wenn ein Spiegel gezeigt und/oder beschrieben wird, tatsächlich ein
optisches System mit den spezifizierten Eigenschaften eines derartigen
Spiegels gezeigt und/oder beschrieben, das durch ein einziges Spiegelelement
implementiert werden kann, ist aber nicht notwendigerweise auf ein
einziges Spiegelelement beschränkt,
da verschiedene optische Systeme, wie in der Technik wohlbekannt
ist, die gleiche Funktionalität
eines einzigen Linsenelements oder Spiegels bereitstellen können, aber
auf bessere Weise, z. B. mit weniger Verzerrung. Wie in der Technik
wohlbekannt ist, kann zudem die Funktionalität eines gekrümmten Spiegels über eine
Kombination aus Linsen und Spiegeln und umgekehrt realisiert werden.
Zudem kann eine beliebige Anordnung optischer Komponenten, die eine spezifizierte
Funktion erfüllen,
z. B. ein Bildgebungssystem, Gitter, beschichtete Elemente und Prismen, durch
eine beliebige andere Anordnung optischer Komponenten ersetzt werden,
die die gleiche spezifizierte Funktion erfüllen. Es sei denn, daß hier ausdrücklich etwas
anderes angegeben ist, sind alle optischen Elemente oder Systeme,
die in der Lage sind, innerhalb einer hier offenbarten Gesamtausführungsform
eine spezifische Funktion bereitzustellen, für die Zwecke der vorliegenden
Offenbarung zueinander gleichwertig.
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Der Ausdruck MEMS-(mikro-elektromechanische
Systeme)-Bauelement,
wie er hier verwendet wird, soll ein ganzes MEMS-Bauelement oder
einen beliebigen Teil davon bedeuten. Falls ein Teil eines MEMS-Bauelements
nicht betrieben wird oder falls ein Teil eines MEMS-Bauelements verdeckt
ist, wird ein derartiges MEMS-Bauelement
somit für
die Zwecke der vorliegenden Offenbarung immer noch als ein MEMS-Bauelement
angesehen.
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Es wurde erkannt, daß die Begrenzungen hinsichtlich
der Anzahl von Ports in einem volloptischen Schalter aufgrund der
Einschränkungen
hinsichtlich der Größe und/oder
dem effektiven Kippbereich der optischen MEMS-Bauelemente gemäß den Grundlagen der Erfindung überwunden
werden können,
indem unter Verwendung eines Bildgebungssystems in Kombination mit
einem tatsächlichen
anderen optischen MEMS-Bauelement oder einem Bild davon ein oder
mehrere optische MEMS-Bauelemente
abgebildet werden, um ein einziges virtuelles optisches MEMS-Bauelement
zu bilden, das die kombinierte Größe jedes der optischen MEMS-Bauelemente
aufweist. Dies kann man in 1 sehen,
die eine Ausführungsform
einer volloptischen Schaltanordnung zeigt, bei der jedes von zwei
optischen MEMS-Bauelementen
unter Verwendung von jeweiligen Bildgebungssystemen abgebildet werden,
um ein virtuelles optisches MEMS-Bauelement zu bilden, das die kombinierte
Größe jedes
der optischen MEMS-Bauelemente aufweist. 1 zeigt a) ein erstes Eingabefaserbündel 101,
b) ein erstes Eingabemikrolinsenarray 102, c) ein erstes
MEMS-Eingabebauelement 103, d) eine Linse 105,
e) eine Linse 109, f) ein zweites Eingabefaserbündel 111,
g) ein zweites Eingabemikrolinsenarray 112, h) ein zweites MEMS-Eingabebauelement 113,
i) eine Linse 115, j) eine Linse 119, k) ein erstes Ausgabefaserbündel 121, 1)
ein erstes Ausgabemikrolinsenarray 122, m) ein erstes MEMS-Ausgabebauelement 123,
n) ein Prisma 141 und o) eine Feldlinse 143.
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Ein erstes Eingabefaserbündel 101 liefert
zu schaltende optische Signale. Genauer gesagt ist jede Faser des
ersten Eingabefaserbündels 101 ein
Eingabeport zu dem Schaltsystem von 1.
Das von jeder Faser des ersten Eingabefaserbündels 101 gelieferte
Licht tritt durch eine jeweilige entsprechende Mikrolinse hindurch,
die Teil des ersten Eingabemikrolinsenarrays 102 ist. Die
Funktion jeder Mikrolinse besteht darin, den von ihrer jeweiligen
zugeordneten Eingabefaser gelieferten Lichtstrahl zu kollimieren. Bei
alternativen Ausführungsformen
der Erfindung kann anstelle der Verwendung eines getrennten Mikrolinsenarrays
eine Linse mit jeder Faser des Eingabefaserbündels 101 in einer
einen Kollimator bildenden Anordnung integriert werden.
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Die Lichtstrahlen, die vom ersten
Eingabemikrolinsenarray 102 ausgehen, fallen jeweils auf
einen jeweiligen Mikrospiegel des ersten MEMS-Eingabebauelements 103.
Jeder Mikrospiegel des ersten MEMS-Eingabebauelements 103 ist
so eingestellt, daß er
den auf ihn einfallenden Lichtstrahl in einem jeweiligen vorgeschriebenen
Winkel reflektiert. Der jeweilige vorgeschriebene Winkel ist so
ausgewählt, daß in Kombination
mit dem Winkel eines entsprechenden jeweiligen Mikrospiegels des
ersten MEMS-Ausgabebauelements 123 das Licht zu einer vorgewählten Faser
im ersten Ausgabefaserbündel 121 gelenkt
wird.
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Jeder Lichtstrahl verläuft nach
Reflektierung von seinem jeweiligen Mikrospiegel zum Prisma 141 über die
Linse 105 und die Linse 109. Die Linse 105 und
die Linse 109 bilden ein Bildgebungssystem. Das Bildgebungssystem
ist so angeordnet, daß die
Einfallswinkel jedes beim Prisma 141 erzeugten Strahls eine
Funktion des Winkels jedes Mikrospiegels des ersten MEMS-Eingabebauelements 103 ist.
Bei einfacheren Ausführungsformen
der Erfindung ist das Bildgebungssystem so angeordnet, daß es den
Reflexionswinkel des Lichts von jedem Mikrospiegel des ersten MEMS-Eingabebauelements 103 beim
Prisma 141 reproduziert. Somit liegt eine direkte Abbildung
jedes Mikrospiegels des ersten MEMS-Eingabebauelements 103 auf
die Stelle des Prismas 141 vor. Man beachte, daß zwar gezeigt
ist, daß das
Bildgebungssystem aus zwei Linsen besteht, dies aber nur aus pädagogischen
Gründen
und der Deutlichkeit halber erfolgt. Der Durchschnittsfachmann erkennt
ohne weiteres, daß ein
beliebiges Bildgebungssystem verwendet werden kann, z. B. ein System,
das eine oder mehrere Linsen verwendet.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird
als das Bildgebungssystem ein auch als 4-f-System bekanntes telezentrisches
System verwendet. Durch den Einsatz eines telezentrischen Systems, wobei
derartige Systeme in der Technik wohlbekannt sind, wird der Reflexionswinkel
des Lichts von jedem Strahl vom ersten MEMS-Bauelement 103 reproduziert,
wenn dieses Licht das Prisma 141 erreicht. Man beachte,
daß die
jeweiligen entsprechenden Mikrospiegel des ersten MEMS-Ausgabebauelements 123 sich
möglicherweise
nicht an der gleichen Stelle befinden, an der sie sich befinden
würden,
wenn kein Bildgebungssystem verwendet worden wäre, da das telezentrische System
möglicherweise
invertiert. Da der eineindeutige Charakter der Abbildung von Mikrospiegeln
durch das Bildgebungssystem beibehalten wird, kann jedoch die Invertierung
in der Steuersoftware des Systems leicht berücksichtigt werden, damit die
Mikrospiegel des ersten MEMS-Ausgabebauelements 123 richtig
gekippt werden, so daß das Licht
vom Bild zur vorgeschriebenen Ausgabefaser des ersten Ausgabefaserbündels 121 gelenkt
wird.
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Man beachte, daß das Bildgebungssystem im
Vergleich zum Original auch die Größe des Bilds ändern kann.
Dies würde
gestatten, daß die
Mikrospiegel des ersten MEMS-Ausgabebauelements 123 eine
andere Größe als diejenigen
des ersten MEMS-Eingabebauelements 103 aufweisen, und auch
gestatten, daß der
Mikrospiegelabstand des ersten MEMS-Ausgabebauelements 123 sich
von dem des ersten MEMS-Eingabebauelements 103 unterscheidet.
Dadurch wird jedoch der Kippwinkel eines jeden der Mikrospiegel
des ersten MEMS-Eingabebauelements 103, wie er im Bild
erscheint, skaliert, was eine komplementäre Kompensation des eigentlichen
Kippens erforderlich macht, um das Bild richtig zu den Mikrospiegeln
des ersten MEMS-Ausgabebauelements 123 zu adressieren.
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Es ist zudem möglich, optische Splitter zu verwenden,
z. B. zwischen den Linsen 105 und 109, um mehrere
Signalwege durch das System zu erzeugen, damit beispielsweise eine
Rundsende-, Überwachungs-,
Schutz- und Wiederherstellungsfunktion implementiert
wird. Vorteilhafterweise wird beim Systemdesign eine große Flexibilität erzielt.
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Auch das zweite Eingabefaserbündel 111 liefert
zu schaltende optische Signale. Genauer gesagt ist jede Faser des
zweiten Eingabefaserbündels 111 auch
ein Eingangsport zum Schaltsystem von 1. Das
von jeder Faser des zweiten Eingabefaserbündels 111 gelieferte
Licht verläuft
durch eine jeweilige entsprechende Mikrolinse, die Teil des zweiten
Eingabemikrolinsenarrays 112 ist. Die Aufgabe jeder Mikrolinse
besteht darin, den von ihrer jeweiligen zugeordneten Eingabefaser
gelieferten Lichtstrahl zu kollimieren. Bei alternativen Ausführungsformen
der Erfindung kann, anstatt ein getrenntes Mikrolinsenarray zu verwenden,
eine Linse mit jeder Faser des zweiten Eingabefaserbündels 111 in
einer Anordnung integriert werden, die einen Kollimator bildet.
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Die vom zweiten Eingabemikrolinsenarray 112 ausgehenden
Lichtstrahlen fallen jeweils auf einen jeweiligen Mikrospiegel des
zweiten MEMS-Eingabebauelements 113. Jeder Mikrospiegel
des zweiten MEMS-Eingabebauelements 113 ist so eingestellt,
daß er
den auf ihn einfallenden Lichtstrahl unter einem jeweiligen vorgeschriebenen
Winkel reflektiert. Der jeweilige vorgeschriebene Winkel ist so
ausgewählt,
daß das
Licht in Kombination mit dem Winkel eines entsprechenden jeweiligen
Mikrospiegels des ersten MEMS-Ausgabebauelements 123 zu
einer vorgewählten
Faser im ersten Ausgabefaserbündel 121 gelenkt
wird.
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Jeder Lichtstrahl verläuft nach
Reflektierung von seinem jeweiligen Mikrospiegel zum Prisma 141 über die
Linse 115 und die Linse 119. Die Linse 115 und
die Linse 119 bilden ein Bildgebungssystem. Das Bildgebungssystem
ist so ausgelegt, daß die
Winkel jedes Mikrospiegels des zweiten MEMS-Eingabebauelements 113 beim
Prisma 141 reproduziert wird. Somit liegt eine direkte
Abbildung jedes Mikrospiegels des zweiten MEMS-Eingabebauelements 113 auf
die Stelle des Prismas 141 vor. Man beachte, daß zwar gezeigt
ist, daß das
Bildgebungssystem aus zwei Linsen besteht, dies aber nur aus pädagogischen
Gründen
und der Deutlichkeit halber erfolgt. Der Durchschnittsfachmann erkennt
ohne weiteres, daß ein
beliebiges Bildgebungssystem verwendet werden kann, z. B. ein System,
das eine oder mehrere Linsen verwendet.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird
als das Bildgebungssystem ein auch als 4-f-System bekanntes telezentrisches
System verwendet. Durch den Einsatz eines telezentrischen Systems, wobei
derartige Systeme in der Technik wohlbekannt sind, wird der Reflexionswinkel
des Lichts von jedem Strahl vom zweiten MEMS-Eingabebauelement 115 reproduziert,
wenn dieses Licht das Prisma 141 erreicht. Man beachte,
daß die
jeweiligen entsprechenden Mikrospiegel des ersten MEMS-Ausgabebauelements 123 sich
möglicherweise
nicht an der gleichen Stelle befinden, an der sie sich befinden würden, wenn
kein Bildgebungssystem verwendet worden wäre, da das telezentrische System
möglicherweise invertiert.
Da der eineindeutige Charakter der Abbildung von Mikrospiegeln durch
das Bildgebungssystem beibehalten wird, kann die Invertierung in
der Steuersoftware des Systems leicht berücksichtigt werden, damit die
Mikrospiegel des ersten MEMS-Ausgabebauelements 123 richtig
gekippt werden, so daß das
Licht vom Bild zur vorgeschriebenen Ausgabefaser des ersten Ausgabefaserbündels 121 gelenkt
wird. Man beachte, daß zwar
gezeigt ist, daß das
telezentrische System aus zwei Linsen besteht, dies aber nur aus
pädagogischen
Gründen
und der Deutlichkeit halber erfolgt. Der Durchschnittsfachmann erkennt
ohne weiteres, daß ein
beliebiges telezentrisches System verwendet werden kann, z. B. ein
System, das mehr Linsen verwendet.
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Man beachte, daß das Bildgebungssystem im
Vergleich zum Original auch die Größe des Bilds ändern kann.
Dies würde
gestatten, daß die
Mikrospiegel des ersten MEMS-Ausgabebauelements 123 eine
andere Größe als diejenigen
des zweiten MEMS-Eingabebauelements 113 aufweisen, und auch
gestatten, daß der
Mikrospiegelabstand des ersten MEMS-Ausgabebauelements 123 sich
von dem des zweiten MEMS-Eingabebauelements 113 unterscheidet.
Dadurch wird jedoch der Kippwinkel eines jeden der Mikrospiegel
des zweiten MEMS-Eingabebauelements 113, wie er im Bild
erscheint, skaliert, was eine komplementäre Kompensation des eigentlichen
Kippens erforderlich macht, um das Bild richtig zu den Mikrospiegeln
des ersten MEMS-Ausgabebauelements 123 zu adressieren.
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Es ist zudem möglich, optische Splitter zu verwenden,
z. B. zwischen den Linsen 115 und 119, um mehrere
Signalwege durch das System zu erzeugen, damit beispielsweise eine
Rundsende-, Überwachungs-,
Schutz- und Wiederherstellungsfunktion implementiert
wird. Vorteilhafterweise wird beim Systemdesign eine große Flexibilität erzielt.
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Die Aufgabe des Prismas 141 besteht
darin, die Wege des Bilds des ersten MEMS-Eingabebauelements 103 und
des Bilds des zweiten MEMS-Eingabebauelements 113 zu beugen.
Bei der in 1 gezeigten
Ausführungsform
der Erfindung erfolgt die Beugung so, daß das resultierende Bild nach
dem Durchtritt durch das Prisma 141 so erscheint, als ob sich
das erste MEMS-Eingabebauelement 103 und das
zweite MEMS-Eingabebauelement 113 nebeneinander
befinden, wobei sich der Punkt, in dem sie sich treffen, auf der
Linie liegt, die von der Mitte der Feldlinse 143 durch
die Mitte des Prismas 141 verläuft. Gemäß den Grundlagen der Erfindung
wird somit von einem einzigen MEMS-Eingabebauelement ein Bild erzeugt,
das die kombinierte Größe des ersten
MEMS-Eingabebauelements 103 und des zweiten MEMS-Eingabebauelements 113 aufweist.
Dieses Bild wirkt wie ein virtuelles MEMS-Eingabebauelement.
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Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung weist
das Prisma 141 mindestens zwei Abschnitte auf, einen zum
Beugen des Bilds des ersten MEMS-Eingabebauelements 103 und
den anderen zum Beugen des Bilds des zweiten MEMS-Eingabebauelements 113.
In der Praxis kann es sich bei den beiden Abschnitten um getrennte
Prismen handeln, oder ein einziges integriertes Bauelement kann verwendet
werden. Bevorzugt werden alle Lichtstrahlen des Bilds des ersten
MEMS-Eingabebauelements 103 im gleichen Ausmaß gebeugt,
und analog werden die Lichtstrahlen des Bilds des zweiten MEMS-Eingabebauelements 113 um
den gleichen Betrag gebeugt. Die Beträge, um die alle Lichtstrahlen
des Bilds des ersten MEMS-Eingabebauelements 103 gebeugt
werden, müssen
jedoch nicht gleich dem Ausmaß sein,
um das die Lichtstrahlen des Bilds des zweiten MEMS-Eingabebauelements 113 gebeugt
werden. Der Durchschnittsfachmann erkennt, daß die Aufgabe des Prismas 141 auch
mit verschiedenen anderen Linsenanordnungen durchgeführt werden
kann. Die bestimmte Anordnung zum Ausführen der Aufgabe des Prismas 141 wird
auf der Basis von Designüberlegungen
gewählt,
wie etwa den Kosten und der Architektur des optischen Systems insgesamt,
d. h. dem verwendeten Linsensystem insgesamt.
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Das Licht des Bilds des kombinierten
optischen MEMS-Bauelements
verläuft
durch die optionale Feldlinse 143 auf seinem Weg zum ersten MEMS-Ausgabebauelement 123.
Die optionale Feldlinse setzt den Winkel, unter dem das Licht auf
jedem Mikrospiegel auffällt,
in eine Position um, zu der das Licht gelenkt wird. Dadurch können alle
Mikrospiegel des ersten MEMS-Eingabebauelements 103 und
des zweiten MEMS-Eingabebauelements 113 homogenisiert werden,
da alle Mikrospiegel, die gleich gekippt sind, ihr Licht zu der
gleichen Position lenken. Außerdem
fokussiert die Feldlinse jeden der durch sie hindurchtretenden Strahlen
erneut, wodurch Verluste reduziert werden.
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Die von der Feldlinse 143 kommenden
Lichtstrahlen fallen jeweils auf einen jeweiligen Mikrospiegel des
ersten MEMS-Ausgabebauelements 123. Jeder Mikrospiegel
des ersten MEMS-Ausgabebauelements 123 ist so eingestellt,
daß er
den auf ihn einfallenden Lichtstrahl unter einem jeweiligen Winkel
reflektiert. Der jeweilige Winkel ist so ausgewählt, daß das auf den Mikrospiegel
einfallende Licht zu der jeweiligen Faser des ersten Ausgabefaserbündels 121 reflektiert
wird, die das Licht empfangen soll und als Ausgabeport für dieses
Licht dienen soll.
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Die Lichtstrahlen, die von jedem
Mikrospiegel des ersten MEMS-Ausgabebauelements 123 aus verlaufen,
treten durch eine jeweilige Mikrolinse des Mikrolinsenarrays 122 durch.
Die Funktion jeder Mikrolinse besteht darin, den Lichtstrahl in
seine jeweilige zugeordnete Ausgabefaser einzukoppeln. Bei alternativen
Ausführungsformen
der Erfindung kann, anstatt daß ein
getrenntes Mikrolinsenarray verwendet wird, eine Linse mit jeder
Faser der Ausgabefaser des Faserbündels 121 in einer
Anordnung integriert werden, die einen Kollimator bildet. Das Licht
von jeder Mikrolinse des Mikrolinsenarrays 122 tritt dann
in das jeweilige Ausgabefaserbündel
ein, das der Mikrolinse zugeordnet ist.
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Die in 1 gezeigte
Ausführungsform
der Erfindung eignet sich insbesondere für asymmetrische Systeme, bei
denen beispielsweise die Anzahl der Eingabeports größer ist
als die Anzahl der Ausgabeports.
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2 zeigt
eine Ausführungsform
einer volloptischen Schaltanordnung, bei der zwei optische MEMS-Eingabebauelemente
unter Verwendung eines Bildgebungssystems abgebildet werden, um
ein virtuelles optisches MEMS-Eingabebauelement zu bilden, das die
kombinierte Größe jedes
der optischen MEMS-Eingabebauelemente
aufweist, und bei der zwei optische MEMS-Ausgabebauelemente unter
Verwendung eines Bildgebungssystems abgebildet werden, um ein virtuelles
optisches MEMS-Ausgabebauelement zu bilden, das die kombinierte
Größe jedes
der optischen MEMS-Ausgabebauelemente aufweist. 2 zeigt a) ein erstes Eingabefaserbündel 101,
b) ein erstes Eingabemikrolinsenarray 102, c) ein erstes
MEMS-Eingabebauelement 103,
d) eine Linse 105, e) eine Linse 109, f) ein zweites
Eingabefaserbündel 111,
g) ein zweites Eingabemikrolinsenarray 112, h) ein zweites
MEMS-Eingabebauelement 113, i) eine Linse 115,
j) eine Linse 119, k) ein erstes Ausgabefaserbündel 121, 1)
ein erstes Ausgabemikrolinsenarray 122, m) ein erstes MEMS-Ausgabebauelement 123,
n) ein Prisma 141, o) eine Feldlinse 143, q) eine
Linse 225, r) eine Linse 229, s) ein zweites Ausgabefaserbündel 231,
t) ein zweites Ausgabemikrolinsenarray 232, u) ein zweites MEMS-Ausgabebauelement 233,
v) eine Linse 235, w) eine Linse 239 und x) ein
Prisma 245.
-
Der Eingabeabschnitt, d. h. alle
Elemente in 2 links
von der Feldlinse 143 und deren Funktionsweise sowie die
Feldlinse 143 und deren Funktionsweise, ist der gleiche
wie für
die mit gleichen Zahlen bezeichneten Komponenten von 1.
-
Analog funktionieren alle Elemente
von 2 rechts von der
Feldlinse 143 umgekehrt. Somit wird ein Bild eines MEMS-Bauelements
mit der kombinierten Größe des ersten
optischen MEMS-Ausgabebauelements 123 und des zweiten optischen MEMS-Bauelements 233 gebildet
durch die Bildgebungssysteme, die bestehen aus a) der Linse 225 und
der Linse 229 bzw. b) der Linse 235 und 239 und dem
Prisma 245. Dieses Bild wirkt wie ein virtuelles MEMS-Ausgabebauelement.
Das Licht von der Feldlinse 143, das auf das Bild eines
bestimmten Mikrospiegels auf dem Bild des kombinierten optischen MEMS-Ausgabebauelements
fällt,
breitet sich durch das jeweilige Bildgebungssystem aus, das das
Bild auf den tatsächlichen
Mikrospiegel projiziert, der abgebildet wird. Es wird von diesem
Mikrospiegel wegreflektiert und so gelenkt, daß es durch eine Mikrolinse
hindurchtritt und in die Ausgabefaser eintritt, auf die der Ausgabemikrospiegel
zeigt.
-
Genauer gesagt trifft das Licht des
Bilds des kombinierten optischen MEMS-Eingabebauelements nach seinem
Durchtritt durch die optionale Feldlinse 143 auf das Prisma 245,
das die umgekehrte Funktion des Prismas 141 ausführt, indem
es das auf es einfallende Licht in zwei Richtungen lenkt, wobei
die erste durch das Bildgebungssystem verläuft, das aus der Linse 225 und
der Linse 229 besteht, und die zweite durch das Bildgebungssystem
verläuft,
das aus der Linse 235 und 239 besteht. Die an
einem Punkt auf das Prisma 245 auftreffenden Strahlen,
die einem Bild des ersten MEMS-Ausgabebauelements 123 entsprechen,
werden vom Prisma 245 zu dem aus den Linsen 225 und 229 bestehenden
Bildgebungssystem gelenkt. Gleichermaßen werden die an dem Punkt
auf das Prisma 245 auftreffenden Strahlen, die einem Bild
des zweiten MEMS-Ausgabebauelements 233 entsprechen, vom
Prisma 245 zu dem aus den Linsen 235 und 239 bestehenden
Bildgebungssystem gelenkt.
-
Man beachte, daß zwar gezeigt ist, daß das Bildgebungssystem
aus zwei Linsen besteht, dies aber nur aus pädagogischen Gründen und
der Deutlichkeit halber erfolgt. Der Durchschnittsfachmann erkennt
ohne weiteres, daß ein
beliebiges Bildgebungssystem verwendet werden kann, z. B. ein System,
das eine oder mehrere Linsen verwendet.
-
Bei einer Ausführungsform der Erfindung handelt
es sich bei dem Bildgebungssystem, das aus den Linsen 225 und 229 besteht,
und dem, das aus den Linsen 235 und 239 besteht,
jeweils um telezentrische Systeme, die auch als 4-f-Systeme bekannt sind.
Indem ein telezentrisches System verwendet wird, wobei derartige
Systeme in der Technik wohlbekannt sind, wird der Reflexionswinkel
des Lichts von jedem Strahl, wenn er vom Prisma 245 aus
in jedes Bildgebungssystem eintritt, reproduziert, wenn dieses Licht
sein jeweiliges der MEMS-Ausgabebauelemente 123 und 233 erreicht.
Man beachte, daß die
jeweiligen entsprechenden Mikrospiegel von einem jeweiligen der
MEMS-Ausgabebauelemente 123 und 233 sich möglicherweise
nicht an der gleichen Stelle befinden, an der sie sich befinden
würden,
wenn nicht ein Bildgebungssystem verwendet worden wäre, da das
telezentrische System möglicherweise
invertiert. Da jedoch der eineindeutige Charakter der Abbildung
von Mikrospiegeln durch das Bildgebungssystem erhalten bleibt, kann
die Invertierung in der Steuersoftware des Systems leicht berücksichtigt werden,
damit die Mikrospiegel richtig gekippt werden, so daß das Licht
von dem Bild zu der vorgeschriebenen Ausgabefaser gelenkt wird.
-
Das Bildgebungssystem kann außerdem im Vergleich
zum Original die Größe des Bilds ändern, und
zwar aus den gleichen Hauptgründen,
was die gleichen Designüberlegungen
erfordert, wie oben in Verbindung mit dem Eingabeabschnitt der in 2 gezeigten optischen Schaltanordnung
beschrieben wird. Es ist gleichermaßen möglich, optische Splitter in
den Bildgebungssystemen zu verwenden, und zwar aus den gleichen
Hauptgründen,
was die . gleichen Designüberlegungen
erfordert, wie oben in Verbindung mit dem Eingabeabschnitt der in 2 gezeigten optischen Schaltanordnung
beschrieben wird.
-
Die vom Bildgebungssystem der Linsen 225 und 229 verlaufenden
Lichtstrahlen fallen jeweils auf einen jeweiligen Mikrospiegel des
ersten MEMS-Ausgabebauelements 123.
Wie oben in Verbindung mit 1 beschrieben,
ist jeder Mikrospiegel des ersten MEMS-Ausgabebauelements 123 so eingestellt,
daß er
den auf ihn einfallenden Lichtstrahl unter einem jeweiligen Winkel
reflektiert. Der jeweilige Winkel ist so gewählt, daß das auf den Mikrospiegel
einfallende Licht zu einer bestimmten Faser des ersten Ausgabefaserbündels 121 reflektiert
wird, die das Licht empfangen soll und als ein Ausgabeport für dieses
Licht dienen soll.
-
Die von jedem Mikrospiegel des ersten MEMS-Ausgabebauelements 123 verlaufenden Lichtstrahlen
tritt durch eine jeweilige Mikrolinse des Mikrolinsenarrays 122 hindurch.
Die Aufgabe jeder Mikrolinse besteht darin, den Lichtstrahl in seine
jeweilige zugeordnete Ausgabefaser zu koppeln. Bei alternativen
Ausführungsformen
der Erfindung kann, anstatt daß ein
getrenntes Mikrolinsenarray verwendet wird, eine Linse mit jeder
Faser des Faserbündels 121 in
eine Anordnung integriert werden, die einen Kollimator bildet. Das
Licht von jeder Mikrolinse des Mikrolinsenarrays 122 läuft dann
weiter in das jeweilige Ausgabefaserbündel, das der Mikrolinse zugeordnet
ist.
-
Analog fallen die Lichtstrahlen,
die vom Bildgebungssystem jeweils Linsen 235 und 239 der
verlaufen, aus auf einen jeweiligen Mikrospiegel des zweiten MEMS-Ausgabebauelements 233.
Jeder Mikrospiegel des zweiten MEMS-Ausgabebauelements 233 ist
so eingestellt, daß er
den auf ihn einfallenden Lichtstrahl unter einem jeweiligen Winkel
reflektiert. Der jeweilige Winkel ist so gewählt, daß das auf den Mikrospiegel
einfallende Licht zu der jeweiligen Faser des zweiten Ausgabefaserbündels 231 reflektiert wird,
die das Licht empfangen und als Ausgabeport für dieses Licht dienen soll.
-
Die von jedem Mikrospiegel des zweiten MEMS-Ausgabebauelements 233 verlaufenden Lichtstrahlen
tritt durch eine jeweilige Mikrolinse des Mikrolinsenarrays 232.
Die Aufgabe jeder Mikrolinse besteht darin, den ihrer jeweiligen
zugeordneten Eingabefaser zugeführten
Lichtstrahl zu kollimieren. Bei alternativen Ausführungsformen
der Erfindung kann, anstatt daß ein
getrenntes Mikrolinsenarray verwendet wird, eine Linse mit jeder
Ausgabefaser des Faserbündels 231 in
eine Anordnung integriert werden, die einen Kollimator bildet. Das
Licht von jeder Mikrolinse des Mikrolinsenarrays 232 läuft dann
weiter in das jeweilige Ausgabefaserbündel, das der Mikrolinse zugeordnet
ist.
-
Effektiv werden darin ein virtuelles MEMS-Eingabebauelement
und virtuelle MEMS-Ausgabebauelemente erzeugt und das virtuelle
MEMS-Ausgabebauelement und das virtuelle MEMS-Eingabebauelement
werden so angeordnet, daß ein
Crosis-connect gebildet wird.
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Man beachte, daß das System von 2 von der Funktionsweise
her völlig
symmetrisch ist. So könnten die
Eingabeports als Ausgabeports verwendet werden und umgekehrt. Wenn
die Anordnung von 2 ohne
mehr gegeben ist, kann nur eine Faser auf der linken Seite an eine
beliebige einzelne Faser auf der rechten Seite gekoppelt sein.
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3 zeigt
eine kompakte Ausführungsform einer
volloptischen Schaltanordnung, bei der zwei optische MEMS-Eingabebauelemente
unter Verwendung eines Bildgebungssystems abgebildet werden, um
ein virtuelles optisches MEMS-Eingabebauelement zu bilden, das die
kombinierte Größe jedes
der optischen MEMS-Eingabebauelemente
aufweist, und bei der zwei optische MEMS-Ausgabebauelemente unter
Verwendung eines Bildgebungssystem abgebildet werden, um ein virtuelles
optisches MEMS-Ausgabebauelement zu bilden, das die kombinierte
Größe jedes
der optischen MEMS-Ausgabebauelemente
aufweist. In 3 sind
die gleichen Elemente gezeigt, die in 2 gezeigt
sind, und die zusätzlichen
Elementespiegel 307, 317, 327 und 337.
Die Funktionsweise aller Elemente von 3 gleicht
der für
die mit gleichen Nummern versehenen Komponenten der 1 und 2 beschriebenen.
Da jedoch die Richtung der Lichtstrahlen entlang ihres Wegs durch
die Spiegel 307, 317, 327 und 337 umgekehrt
werden, werden die Stelle und/oder die Orientierung der Faserbündel, ihrer
zugeordneten Mikrolinsenarrays sowie der Linse 109, 115, 225 und 235,
von denen jede Teil eines jeweiligen Bildgebungssystems ist, geändert. Dies
gestattet die Realisierung des in 3 gezeigten
kompakteren Lichtwegs, wie der Durchschnittsfachmann erkennt. Man beachte,
daß die
Spiegel 307, 317, 327 und 337 jeweils
innerhalb eines jeweiligen Bildgebungssystems angeordnet sind, das
Bildgebungssystem aber genauso funktionieren kann, als ob die Spiegel
nicht vorliegen würden.
Alternativ können
einer oder mehrere der Spiegel 307, 317, 327 und 337 auf
ihr jeweiliges Bildgebungssystem einen anderen Funktionseffekt erhalten
als der, daß sie
die Lichtrichtung innerhalb ihres zugeordneten Bildgebungssystems ändern, zum
Beispiel durch Krümmen
der Spiegel.
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4 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der
Erfindung, bei dem das System gefaltet ist. In 4 sind gezeigt: a) ein erstes Faserbündel 401,
b) ein erstes Mikrolinsenarray 402, c) ein erstes MEMS-Bauelement 103,
d) eine Linse 105, e) eine Linse 109, f) ein zweites
Faserbündel 411,
g) ein zweites Mikrolinsenarray 412, h) ein zweites MEMS-Bauelement 113,
i) eine Linse 115, j) eine Linse 119, k) ein Prisma 141, 1)
Spiegel 307 und 317 und m) ein Faltspiegel 413.
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Im Gegensatz zu den vorher beschriebenen Ausführungsformen
enthält
das Faserbündel 401 sowohl
Eingabe- als auch Ausgabefasern, so daß das Faserbündel 401 sowohl
als Eingabe- als auch Ausgabeports wirkt. Licht von Eingabefasern
verläuft durch
eine jeweilige zugeordnete Mikrolinse des ersten Mikrolinsenarrays 402.
Das Licht wird von einem entsprechenden zugeordneten Mikrospiegel
des ersten MEMS-Bauelements 103 reflektiert und verläuft durch
ein Bildgebungssystem, das aus den Linsen 105 und 109 in 4 besteht. Wie oben angemerkt, wird
zwar gezeigt, daß das
Bildgebungssystem aus zwei Linsen besteht, doch erfolgt dies nur
aus pädagogischen
Gründen
und der Klarheit willen. Der Durchschnittsfachmann erkennt ohne
weiteres, daß ein
beliebiges Bildgebungssystem verwendet werden kann, zum Beispiel
ein System, das eine oder mehrere Linsen verwendet. Bei einer Ausführungsform
der Erfindung wird ein telezentrisches System als das Bildgebungssystem
verwendet. Bei der in 4 gezeigten
Ausführungsform
der Erfindung ist das Bildgebungssystem ein kompaktes Bildgebungssystem, da
das Licht, das sich durch es ausbreitet, durch den Spiegel 307 umgelenkt
wird.
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Analog enthält das Faserbündel 411 sowohl Eingabe-
als auch Ausgabefasern, so daß das
Faserbündel 411 sowohl
als Eingabe- als auch Ausgabeports wirkt. Licht von Eingabefasern
verläuft
durch eine jeweilige zugeordnete Mikrolinse des ersten Mikrolinsenarrays 412.
Das Licht wird von einem entsprechenden zugeordneten Mikrospiegel
des ersten MEMS-Bauelements 113 reflektiert und verläuft durch
ein Bildgebungssystem, das aus den Linsen 115 und 119 in 4 besteht. Wie oben angemerkt, wird
zwar gezeigt, daß das
Bildgebungssystem aus zwei Linsen besteht, doch erfolgt dies nur
aus pädagogischen
Gründen
und der Klarheit willen. Der Durchschnittsfachmann erkennt ohne
weiteres, daß ein
beliebiges Bildgebungssystem verwendet werden kann, zum Beispiel
ein System, das eine oder mehrere Linsen verwendet. Bei einer Ausführungsform
der Erfindung wird ein telezentrisches System als das Bildgebungssystem
verwendet. Bei der in 4 gezeigten
Ausführungsform
der Erfindung ist das Bildgebungssystem ein kompaktes Bildgebungssystem, da
das Licht, das sich durch es ausbreitet, durch den Spiegel 317 umgelenkt
wird.
-
Die von jedem Bildgebungssystem austretenden
Lichtstrahlen treten durch das Prisma 141 hindurch. Wie
bei den oben beschriebenen Ausführungsformen
der Erfindung besteht die Funktion des Prismas 141 für von den
Bildgebungssystemen kommendes Licht darin, die Wege des Bilds des
ersten MEMS-Bauelements 103 und des Bilds des zweiten MEMS-Bauelements 113 zu
beugen. Bei der in 4 gezeigten
Ausführungsform
der Erfindung wird das Beugen so durchgeführt, daß nach dem Durchtritt durch
das Prisma 141 das resultierende Bild erscheint, als wenn
sich das erste MEMS-Bauelement 103 und das zweite MEMS-Bauelement 113 nebeneinander
befinden würden,
wobei der Punkt, an dem sie sich treffen, entlang der Linie liegt,
die von der Mitte des Spiegels 413 durch die Mitte des
Prismas 141 verläuft.
Gemäß den Grundlagen
der Erfindung wird somit ein Bild von einem einzigen MEMS-Eingabebauelement
erzeugt, das die kombinierte Größe des ersten
MEMS-Bauelements 103 und des zweiten MEMS-Bauelements 113 aufweist.
Dieses Bild wirkt wie ein virtuelles MEMS-Eingabebauelement.
-
Die Bilder des ersten MEMS-Bauelements 103 und
des zweiten MEMS-Bauelements 113 werden vom Spiegel 413 reflektiert.
Bei dem Spiegel 413 handelt es sich um einen herkömmlichen
Spiegel, der flach sein kann und als ein planarer Spiegel wirkt, oder
er kann gekrümmt
sein und die Funktion integrieren, die bei anderen hier beschriebenen
Ausführungsformen
der Erfindung von der Feldlinse ausgeführt wird.
-
Die Lichtstrahlen werden als Rückstrahlen durch
den Spiegel 413 zum Prisma 141 zurückreflektiert.
Das Prisma 141 ändert
die Richtung der Rückstrahlen
auf die gleiche Weise wie das oben beschriebene Prisma 245.
Genauer gesagt führt
das Prisma 141 für
auf seinem Weg zu einem der Bildgebungssysteme vom Spiegel 413 kommendes
Licht die Umkehrung der Funktion durch, die es für Licht durchführte, das
von den Bildgebungssystemen kommt und zum Spiegel 413 läuft. Dazu
lenkt das Prisma 141 das auf es einfallende Licht in zwei
Richtungen, wobei die erste durch das aus der Linse 105 und
der Linse 109 bestehende Bildgebungssystem geht und die
zweite durch das aus den Linsen 115 und 119 bestehende
Bildgebungssystem geht. Diejenigen Strahlen, die an einem Punkt
auf das Prisma 141 fallen, was einem Bild des ersten MEMS-Bauelements 103 entspricht,
werden durch das Prisma 141 zu dem aus den Linsen 105 und 109 bestehenden Bildgebungssystem
gelenkt. Analog werden diejenigen Strahlen, die an einem Punkt auf
das Prisma 141 fallen, der einem Bild des zweiten MEMS-Ausgabebauelements 113 entspricht,
vom Prisma 141 zu dem aus den Linsen 115 und 119 bestehenden
Bildgebungssystem gelenkt.
-
In der Regel fallen die Rückstrahlen
auf einen anderen Mikrospiegel auf als auf den Mikrospiegel, der
sie zuerst zum Spiegel 413 reflektiert hat, doch ist dies
keine Anforderung, und für
jeden Eingangslichtstrahl kann der Rückstrahl tatsächlich auf den
gleichen Mikrospiegel fallen, von dem aus er zum Spiegel 413 reflektiert
wurde. Dadurch kann jede Faser im Faserbündel mit einer beliebigen anderen
Faser im Faserbündel,
einschließlich
sich selbst, verbunden werden.
-
Jeder Rückstrahl läuft dann durch das jeweilige
Bildgebungssystem, auf das er gelenkt ist, und wird dann von dem
Mikrospiegel des entsprechenden ersten oder zweiten MEMS-Bauelements 103 oder 113 zu
einer jeweiligen Faser des zugeordneten Faserbündels 401 oder 411 reflektiert,
die als der Ausgabeport für
den Strahl dienen soll. Nach der Reflexion von dem Mikrospiegel,
aber vor dem Eintritt in die Faser läuft der Strahl durch eine Mikrolinse
des Mikrolinsenarrays 402 oder 422, des derjenigen
Faser zugeordnet ist, die als der Ausgabeport für den Strahl wirkt.
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5 zeigt
eine weitere Ausführungsform
eines volloptischen Schaltsystems mit einem Lichtweg, der den in 2 gezeigten Lichtwegen gleichwertig ist.
Es werden jedoch anstelle der Prismen 141 und 245 in 5 Spiegel verwendet, was
dazu führt,
daß die
Lichtwege verschiedenen räumlichen
Wegen folgen. Dies führt
zu einer kompakteren Systemanordnung. In 5 werden die gleichen Elemente gezeigt,
wie es in 2 gezeigt
ist, außer
daß die
Prismen 141 und 245 entfernt worden sind und stattdessen
die zusätzlichen
Elemente der Spiegel 541, 551, 561 und 571 hinzugefügt worden
sind. Die Funktionsweise aller Elemente von 5 ist die gleiche, wie für die gleich
numerierten Komponenten der 1 und 2 beschrieben.
-
Die Funktion des Spiegels 541 und 561 ähnelt dahingehend
der Funktion des Prismas 141, als sie die Wege des Bilds
des ersten MEMS-Eingabebauelements 103 und des Bilds des
zweiten MEMS-Eingabebauelements 113 beugen. Bei der in 5 gezeigten Ausführungsform
der Erfindung wird das Beugen so durchgeführt, daß nach dem Durchtritt durch
die Spiegel 541 und 561 das resultierende Bild
so erscheint, als ob sich das erste MEMS-Eingabebauelement 103 und
das zweite MEMS-Eingabebauelement 113 nebeneinander
befinden, wobei der Punkt, in dem sie sich treffen, entlang der
Linie liegt, die von der Mitte der Feldlinse 143 durch
den Punkt verläuft,
an dem sich die Spiegel 541 und 561 treffen. Man
beachte jedoch, daß sich
durch die Verwendung von Spiegeln anstelle eines Prismas die Richtung
der Lichtstrahlen ändert,
wodurch man eine kompaktere Struktur erhält. Gemäß den Grundlagen der Erfindung
wird somit ein Bild von einem einzigen MEMS-Eingabebauelement erzeugt, das die kombinierte
Größe des ersten
MEMS-Eingabebauelements 103 und des zweiten MEMS-Eingabebauelements 113 aufweist.
Dieses Bild wirkt wie ein virtuelles MEMS-Eingabebauelement.
-
Bei der in 5 gezeigten Ausführungsform der Erfindung gibt
es mindestens zwei verschiedene Spiegel, der eine zum Beugen des
Bilds des ersten MEMS-Eingabebauelements 103 und
der andere zum Beugen des Bilds des zweiten MEMS-Eingabebauelements 113.
In der Praxis können
die beiden Abschnitte miteinander verbunden sein und einen einzigen
integrierten Spiegel bilden. Bevorzugt werden alle Lichtstrahlen
des Bilds des ersten MEMS-Eingabebauelements 103 um den
gleichen Betrag gebeugt, und analog werden die Lichtstrahlen des
Bilds des zweiten MEMS-Eingabebauelements 113 alle um den
gleichen Betrag gebeugt. Das Ausmaß, in dem alle Lichtstrahlen
des Bilds des ersten MEMS-Eingabebauelements 103 gebeugt
werden, muß jedoch
nicht gleich dem Ausmaß sein,
um das alle Lichtstrahlen des Bilds des zweiten MEMS-Eingabebauelements 113 gebeugt
werden. Der Durchschnittsfachmann erkennt, daß die Funktion der Spiegel 541 und 561 mit
verschiedenen Spiegelanordnungen durchgeführt werden kann, zum Beispiel gekrümmten Spiegeln,
die durch zusätzliche
Spiegel- oder Linsenfunktionen ergänzt sein können. Die besondere Anordnung
zur Durchführung
der Funktion der Spiegel 541 und 561 wird auf
der Basis von Designüberlegungen
gewählt,
wie etwa den Kosten und der Gesamtarchitektur des optischen Systems.
-
Die Funktion des Spiegels 551 und 571 ähnelt dahingehend
der Funktion des Prismas 245, als sie die Wege des Bilds
des ersten MEMS-Ausgabebauelements, 123 und des Bilds des
zweiten MEMS-Ausgabebauelements 233 beugen. Bei der in 5 gezeigten Ausführungsform
der Erfindung wird das Beugen so durchgeführt, daß nach dem Durchtritt durch
die Spiegel 551 und 571 das resultierende Bild
so erscheint, als ob sich das erste MEMS-Ausgabebauelement 123 und
das zweite MEMS-Ausgabebauelement 233 nebeneinander
befinden, wobei der Punkt, in dem sie sich treffen, entlang der
Linie liegt, die von der Mitte der Feldlinse 143 durch
den Punkt verläuft,
an dem sich die Spiegel 551 und 571 treffen. Man
beachte jedoch, daß sich
durch die Verwendung von Spiegeln anstelle eines Prismas die Richtung
der Lichtstrahlen ändert,
wodurch man eine kompaktere Struktur erhält. Gemäß den Grundlagen der Erfindung
wird somit ein Bild von einem einzigen MEMS-Ausgabebauelement erzeugt, das die kombinierte
Größe des ersten
MEMS-Ausgabebauelements 123 und des zweiten MEMS-Ausgabebauelements 233 aufweist.
Dieses Bild wirkt wie ein virtuelles MEMS-Ausgabebauelement.
-
Bei der in 5 gezeigten Ausführungsform der Erfindung gibt
es mindestens zwei verschiedene Spiegel, der eine zum Beugen des
Bilds des ersten MEMS-Ausgabebauelements 123 und
der andere zum Beugen des Bilds des zweiten MEMS-Ausgabebauelements 233.
In der Praxis können
die beiden Abschnitte miteinander verbunden sein und einen einzigen
integrierten Spiegel bilden. Bevorzugt werden alle Lichtstrahlen
des Bilds des ersten MEMS-Ausgabebauelements 123 um den gleichen Betrag
gebeugt, und analog werden die Lichtstrahlen des Bilds des zweiten
MEMS-Ausgabebauelements 233 alle um den gleichen Betrag
gebeugt. Das Ausmaß,
in dem alle Lichtstrahlen des Bilds des ersten MEMS-Ausgabebauelements 123 gebeugt
werden, muß jedoch
nicht gleich dem Ausmaß sein,
um das alle Lichtstrahlen des Bilds des zweiten MEMS-Ausgabebauelements 233 gebeugt
werden. Der Durchschnittsfachmann erkennt, daß die Funktion der Spiegel 551 und 571 mit
verschiedenen Spiegelanordnungen durchgeführt werden kann, zum Beispiel gekrümmten Spiegeln,
die durch zusätzliche
Spiegel- oder Linsenfunktionen ergänzt sein können. Die besondere Anordnung
zur Durchführung
der Funktion der Spiegel 551 und 571 wird auf
der Basis von Designüberlegungen
gewählt,
wie etwa den Kosten und der Gesamtarchitektur des optischen Systems.
-
6 zeigt
eine weitere Ausführungsform
eines volloptischen Schaltsystems, das zur Verwendung in seinem
Eingabeabschnitt ein tatsächliches MEMS-Bauelement mit einem
Bild eines MEMS-Bauelements kombiniert.
-
In 6 sind
gezeigt: a) ein erstes Eingabefaserbündel 101, b) ein erstes
Eingabemikrolinsenarray 102, c) ein erstes MEMS-Eingabebauelement 103,
d) eine Linse 105, e) eine Linse 109, f) ein zweites
Eingabefaserbündel 111,
g) ein zweites Eingabemikrolinsenarray 112, h) ein Spiegel 541,
i) ein zweites MEMS-Eingabebauelement 113, j) ein Prisma 245,
k) ein erstes Ausgabefaserbündel 121, 1)
ein erstes Ausgabemikrolinsenarray 122, m) ein erstes MEMS-Ausgabebauelement 123,
n) ein Prisma 245, o) eine Feldlinse 143, q) eine
Linse 225, r) eine Linse 229, s) ein zweites Ausgabefaserbündel 231,
t) ein zweites Ausgabemikrolinsenarray 232, u) ein zweites MEMS-Ausgabebauelement 233,
v) eine Linse 235 und w) eine Linse 239.
-
Das erste Eingabefaserbündel 101 liefert
zu schaltende optische Signale. Genauer gesagt ist jede Faser des
ersten Eingabefaserbündels 101 ein
Eingabeport zum Schaltsystem von 1.
Das von jeder Faser des ersten Eingabefaserbündels 101 gelieferte
Licht tritt durch eine jeweilige entsprechende Mikrolinse hindurch,
die Teil des ersten Eingabemikrolinsenarrays 102 ist. Die
Aufgabe jeder Mikrolinse besteht darin, den von ihrer jeweiligen
zugeordneten Eingabefaser gelieferten Lichtstrahl zu kollimieren. Bei
alternativen Ausführungsformen
der Erfindung kann, statt daß ein
getrenntes Mikrolinsenarray verwendet wird, eine Linse mit jeder
Faser des Eingabefaserbündels 101 in
einer Anordnung integriert werden, die einen Kollimator bildet.
-
Die vom ersten Eingabemikrolinsenarray 102 aus
verlaufenden Lichtstrahlen fallen jeweils auf einen jeweiligen Mikrospiegel
des ersten MEMS-Eingabebauelements 103.
Jeder Mikrospiegel des ersten MEMS-Eingabebauelements 103 ist
so eingestellt, daß er
den auf ihn einfallenden Lichtstrahl in einem jeweiligen vorgeschriebenen
Winkel reflektiert. Der jeweilige Winkel ist so vorgeschrieben,
daß in Kombination
mit dem Winkel eines entsprechenden jeweiligen Mikrospiegels des
ersten MEMS-Ausgabebauelements 123 oder
des zweiten MEMS-Ausgabebauelements 233 das
Licht zu einer im Voraus gewählten
Faser entweder im ersten Ausgabefaserbündel 121 oder im zweiten
Ausgabefaserbündel 231 gelenkt
wird.
-
Nach der Reflexion von seinem jeweiligen Mikrospiegel
läuft jeder
Lichtstrahl durch die Linse 105, dann die Linse 109,
zum Spiegel 541. Die Linse 105 und die Linse 109 bilden
ein Bildgebungssystem. Das Bildgebungssystem ist so ausgelegt, daß die Winkel
jedes Mikrospiegels des ersten MEMS-Eingabebauelements 103 beim
Spiegel 541 reproduziert wird. Somit liegt eine direkte
Abbildung jedes Mikrospiegels des ersten MEMS-Eingabebauelements 103 auf
die Stelle des Spiegels 541 vor. Man beachte, daß zwar gezeigt
ist, daß das
Bildgebungssystem aus zwei Linsen besteht, dies aber nur aus pädagogischen
Gründen
und der Deutlichkeit halber erfolgt. Der Durchschnittsfachmann erkennt
ohne weiteres, daß ein
beliebiges Bildgebungssystem verwendet werden kann, zum Beispiel
ein System, das eine oder mehrere Linsen verwendet.
-
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird
als das Bildgebungssystem ein auch als 4-f-System bekanntes telezentrisches
System verwendet. Durch den Einsatz eines telezentrischen Systems, wobei
derartige Systeme in der Technik wohlbekannt sind, wird der Reflexionswinkel
des Lichts von jedem Strahl vom ersten MEMS-Eingabebauelement 103 reproduziert,
wenn dieses Licht den Spiegel 541 erreicht. Man beachte,
daß die
jeweiligen entsprechenden Mikrospiegel des ersten MEMS-Ausgabebauelements 123 sich
möglicherweise
nicht an der gleichen Stelle befinden, an der sie sich befinden
würden, wenn
kein Bildgebungssystem verwendet worden wäre, da das telezentrische System
möglicherweise invertiert.
Da der eineindeutige Charakter der Abbildung von Mikrospiegeln durch
das Bildgebungssystem beibehalten wird, kann die Invertierung in
der Steuersoftware des Systems leicht berücksichtigt werden, damit die
Mikrospiegel des ersten MEMS-Ausgabebauelements 123 richtig
gekippt werden, so daß das
Licht vom Bild zur vorgeschriebenen Ausgabefaser des ersten Ausgabefaserbündels 121 gelenkt
wird.
-
Man beachte, daß das Bildgebungssystem im
Vergleich zum Original auch die Größe des Bilds ändern kann.
Dies würde
gestatten, daß die
Mikrospiegel des ersten MEMS-Ausgabebauelements 123 und
des zweiten MEMS-Ausgabebauelements 233 eine
andere Größe als diejenigen
des ersten MEMS-Eingabebauelements 103 aufweisen, und auch
gestatten, daß der
Mikrospiegelabstand des ersten MEMS-Ausgabebauelements 123 und
des zweiten MEMS-Ausgabebauelements 233 sich
von dem des ersten MEMS-Eingabebauelements 103 unterscheidet.
Dadurch wird jedoch der Kippwinkel eines jeden der Mikrospiegel
des ersten MEMS-Eingabebauelements 103, wie er im Bild
erscheint, skaliert, was eine komplementäre Kompensation des eigentlichen
Kippens erforderlich macht, um das Bild richtig zu den Mikrospiegeln
des ersten MEMS-Ausgabebauelements 123 und des zweiten
MEMS-Ausgabebauelements 233 zu adressieren.
-
Es ist zudem möglich, optische Splitter zu verwenden,
z. B. zwischen den Linsen 105 und 109, um mehrere
Signalwege durch das System zu erzeugen, damit beispielsweise eine
Rundsende-, Überwachungs-,
Schutz- und Wiederherstellungsfunktion implementiert
wird. Vorteilhafterweise wird beim Systemdesign eine große Flexibilität erzielt.
-
Auch das zweite Eingabefaserbündel 111 liefert
zu schaltende optische Signale. Genauer gesagt ist jede Faser des
zweiten Eingabefaserbündels 111 auch
ein Eingangsport zum Schaltsystem von 1. Das
von jeder Faser des zweiten Eingabefaserbündels 111 gelieferte
Licht verläuft
durch eine jeweilige entsprechende Mikrolinse, die Teil des zweiten
Eingabemikrolinsenarrays 112 ist. Die Aufgabe jeder Mikrolinse
besteht darin, den von ihrer jeweiligen zugeordneten Eingabefaser
gelieferten Lichtstrahl zu kollimieren. Bei alternativen Ausführungsformen
der Erfindung kann, anstatt ein getrenntes Mikrolinsenarray zu verwenden,
eine Linse mit jeder Faser des zweiten Eingabefaserbündels 111 in
einer Anordnung integriert werden, die einen Kollimator bildet.
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Die vom zweiten Eingabemikrolinsenarray 112 ausgehenden
Lichtstrahlen fallen jeweils auf einen jeweiligen Mikrospiegel des
zweiten MEMS-Eingabebauelements 113. Jeder Mikrospiegel
des zweiten MEMS-Eingabebauelements
113 ist so eingestellt,
daß er
den auf ihn einfallenden Lichtstrahl unter einem jeweiligen vorgeschriebenen
Winkel reflektiert. Der jeweilige Winkel ist so vorgeschrieben,
daß das
Licht in Kombination mit dem Winkel eines entsprechenden jeweiligen
Mikrospiegels des ersten MEMS-Ausgabebauelements 123 oder
des zweiten MEMS-Ausgabebauelements 233 zu einer vorgewählten Faser
im ersten Ausgabefaserbündel 121 oder
dem zweiten Ausgabefaserbündel 231 gelenkt wird.
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Nach dem Reflektieren von seinem
jeweiligen Mikrospiegel verläuft
jeder Lichtstrahl zur Feldlinse 143.
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Die Aufgabe des Spiegels 541 besteht
darin, den Weg des Bilds des ersten MEMS-Eingabebauelements 103 so
zu beugen, daß das
resultierende Bild so erscheint, als ob sich das erste MEMS-Eingabebauelement 103 neben
dem zweiten MEMS-Eingabebauelement 113 befindet, wobei
der Punkt, bei dem sich das Bild und das tatsächliche MEMS-Bauelement treffen,
entlang der Linie liegt, die von der Mitte der Feldlinse 143 aus
durch die Mitte des Prismas 245 verläuft. Gemäß den Grundlagen der Erfindung erscheint
es somit, daß ein
einziges MEMS-Eingabebauelement
mit der kombinierten Größe des ersten MEMS-Eingabebauelements 103 und
des zweiten MEMS-Eingabebauelements 113 vorliegt.
Diese Kombination wirkt als das Gesamt-MEMS-Eingabebauelement, das
ein virtuelles MEMS-Bauelement ist.
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Nach dem Durchtritt durch die Feldlinse 143 tritt
das Licht in den Ausgabeabschnitt des Schaltsystems ein, d. h. alle
Elemente in 6 rechts
von der Feldlinse 143. Die Funktionsweise Feldlinse 143 und des
Ausgabeabschnitts von 6 ist
die gleiche wie für
die gleich numerierten Komponenten des Ausgabeabschnitts von 2 beschrieben.
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Man beachte, daß aus pädagogischen Gründen und
aus Gründen
der Klarheit bei den gezeigten Ausführungsformen nur für den Eingabeabschnitt oder
den Ausgabeabschnitt höchstens
zwei MEMS-Bauelemente, entweder Bilder dieser oder ein realer Teil
und ein Bildteil, kombiniert sind. Es ist jedoch möglich, Ausführungsformen
der Erfindung zu haben, bei denen mehr als zwei MEMS-Bauelemente gestapelt
sind, zum Beispiel indem beliebige der vorausgegangenen Ausführungsformen
dreidimensional angeordnet werden, zum Beispiel außerhalb
der Ebene des Papiers, auf dem die Ausführungsformen gezeigt sind.
Durch derartige Anordnungen können die
MEMS-Bauelemente oder Bilder davon „kachelförmig" angeordnet werden, um noch größere virtuelle
MEMS-Bauelemente zur Eingabe, zur Ausgabe oder zu beidem zu erzeugen. 7 zeigt die kachelförmigen Anordnungen 701, 702 und 703 für MEMS-Bauelemente oder
Bilder davon 705, die einige der verschiedenen kachelförmigen Anordnungen sind,
die möglich
sind. Der Durchschnittsfachmann ist ohne weiteres in der Lage, andere
derartige Anordnungen zu entwickeln.
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8 zeigt
eine Stirnansicht einer derartigen Anordnung, bei der das Bild von
vier MEMS-Ausgabebauelementen
verbunden sind, um ein großes MEMS-Ausgabebauelement
zu bilden. Wenngleich dies in 8 nicht
zu sehen ist, da sie sich direkt hinter den in 8 gezeigten Elementen befinden, sind vier
MEMS-Eingabebauelemente
auf ähnliche
Weise verbunden, um ein großes
MEMS-Eingabebauelement zu bilden. Alternativ kann man 8 als eine Stirnansicht
des Ausgabeabschnitts ansehen, wobei man jedoch auf das entgegengesetzte
Ende schaut. Die Nummern der in 1 gezeigten
Elemente entsprechen funktionsmäßig den
gleich numerierten Elementen von 2,
aber mit einem Suffix 1, das für diejenigen Elemente hinzugefügt ist,
die ursprünglich
in 2 gezeigt waren,
und einem Suffix 2, das für diejenigen Elemente hinzugefügt ist,
die in 8 eingeführt werden,
um das noch größere Array zu
bilden.
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Der Durchschnittsfachmann erkennt
ohne weiteres, wie die verschiedenen Komponenten und Spiegel des
Systems auszurichten sind, damit ihre gewünschte Größe und Konfiguration erreicht
wird.
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Man beachte, daß die Lichtstrahlen nicht nur durch
optische Fasern als Eingaben geliefert werden können, sondern auch durch eine
optische Quelle, z. B. einen Laser oder eine Leuchtdiode, planare
Wellenleiter oder dergleichen. Statt optische Fasern zu haben, die
die Lichtstrahlen als Ausgaben empfangen, könnten die Lichtstrahlen gleichermaßen durch andere
Empfänger
wie etwa Fotodetektoren, planare Wellenleiter oder dergleichen empfangen
werden.