WO1998033093A1 - Process and device for directing a beam onto different positions of a surface and use of the device - Google Patents

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WO1998033093A1
WO1998033093A1 PCT/EP1998/000321 EP9800321W WO9833093A1 WO 1998033093 A1 WO1998033093 A1 WO 1998033093A1 EP 9800321 W EP9800321 W EP 9800321W WO 9833093 A1 WO9833093 A1 WO 9833093A1
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WO
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optical
medium
optical waveguide
zones
acousto
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PCT/EP1998/000321
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Keming Du
Peter Loosen
Reinhart Poprawe
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for directing a beam onto different positions of a surface, the beam experiencing a change in direction by acting on it in such a way that a defined portion of this beam can be assigned to a defined position on the surface.
  • Mechanical scanning devices such as rotating polygon mirrors, galvanic scanning devices, vibrating micromirrors and acoustic reflectors, are used in many applications of image reproduction or scanning.
  • image display technology cathode ray tubes and LCD arrangements (liquid crystal displays) are still used today.
  • image reproduction techniques using laser beams are also becoming increasingly popular. These reproduction techniques using laser beams are characterized by their good transmission quality and the practically unlimited image size that can be generated.
  • the laser beam or beams are scanned or scanned over a line by means of a rotating polygon mirror.
  • the scanning or scanning from line to line is carried out by a galvanic mirror.
  • the rotational frequency of the polygon mirror is a maximum of a few kHz.
  • the mechanical load caused by the high rotational frequency is a limiting factor for this process.
  • the scanning from pixel to pixel is realized by an A / O deflector (acoustic optics deflector).
  • the method has the advantage of higher speed compared to the method in which the polygon mirror is used; however, the applications are severely limited due to the small angular range of the deflection, typically up to 3 °, which can be achieved by an A / O deflector.
  • scanning from point to point is carried out by means of an acousto-optical modulator and by means of a pulsed laser.
  • This method uses pulsed lasers with pulse durations of a few nanoseconds.
  • the pulsed laser beams are transformed into a line and radiated into an acousto-optical cell.
  • a sound wave modulated in amplitude or a wave of a refractive index change that is generated in such a material runs across the beam.
  • the amplitude modulation is coded depending on the application. If the laser pulse duration is shorter than the propagation time of the sound wave from pixel to pixel, a line with corresponding intensity modulation can be generated by a laser pulse.
  • the problem with this method is that only pulsed lasers with a powder duration in the nanosecond range or shorter can be used.
  • the present invention has for its object to provide a method and an apparatus with which the disadvantages listed above can be avoided.
  • the object is achieved in accordance with the method according to the invention, starting from a prior art as stated at the outset, in that the beam traverses an area in the z direction with a propagation direction in the axial or z direction and that defines the beam Zones in the z direction are acted on within this area in such a way that a defined beam component in the defined zone undergoes a change in direction by a defined amount.
  • the object is achieved in that the beam with a direction of propagation in the axial or z direction has an area in the z direction traverses and that acts on the beam at defined zones in the z direction within this area in such a way that a defined portion of the beam in the defined zone undergoes a change in direction by a defined amount.
  • pixels can be generated at defined points, for example on an imaging surface, with a structurally simple and maintenance-free structure. Only one laser beam is required for each line on a screen, which is then deflected at the respective corresponding image points or image zones from its propagation in the z-direction onto the imaging surface, without the need for moving parts.
  • the respective beam components for a line are preferably deflected at substantially the same angles or are bent from the z direction and therefore run approximately parallel to one another towards an imaging surface.
  • Electron beams and in particular laser beams are suitable for the beam which is deflected in a defined manner from its direction of propagation.
  • the zone in which the beam is acted on is changed over time.
  • the zones along the z direction, i.e. along the direction of propagation of the laser beam should also be actively addressable.
  • each beam (and ultimately also a laser beam) has a certain divergence.
  • the interaction zone in which the beam is deflected is limited by the available driver power.
  • axial scanning or scanning can become impractical where the incident beam is freely propagated into the medium and a scanning device dimension is required that is large in size and difficult to master technically.
  • the cross dimensions of the beam are limited by a medium in a preferred development.
  • optical fibers, self-focusing media, or a medium that is equipped with a refractive index distribution that leads across the z-direction are suitable for this.
  • a planar optical waveguide should preferably be used.
  • the medium is an acousto-optical medium and is in contact with an acousto-optical material.
  • Such an acousto-optical medium then has an interaction zone for the incident beam, which essentially moves along the direction of propagation of the beam (continuously or discontinuously).
  • This interaction zone has the function of deflecting the beam propagated through it.
  • the incident beam is deflected at different axial positions, as indicated above, and possibly sucked out at different times due to a kind of diffraction on the grating and directed onto the imaging surface.
  • the interaction zone can be segmented for the simultaneous decoupling of radiation.
  • a simple measure is used to arrange at least one piezoelectric sound exciter on the acousto-optical material.
  • TeO 2 , Ge, GaP, InP or SiO 2 is preferably used as the acousto-optical material.
  • a moving, acousto-optical wave train is obtained in the medium by pulsing the driver power of the acoustic exciter.
  • the incident beam can be deflected from the direction of propagation at different axial positions (along the z direction) and possibly at different times.
  • electro-optical and thermo-optical effects can also be used to deflect the beam from a direction of propagation.
  • the sound waves emanating from the piezoelectric sound exciter are reflected back to the medium by the reflector on the opposite side. Then a pulsed sound oscillator is created, so that the necessary driver power is reduced by the factor of the sound oscillator quality.
  • electro-optical media are used in the field. LiNbO 3 , KNbO 3 or electro-optical polymers are preferably used for such a medium.
  • the limiting medium is an optical waveguide
  • mechanically deforming the optical waveguide in the respective zone in order then to cancel the beam-guiding conditions in this zone due to the deformation.
  • Such a deformation can be carried out by a movable element which engages in the optical waveguide.
  • Another embodiment results from a deformation by means of a capacitive actuator or by means of a piezo-electric actuator.
  • the deformation is possible by means of an actuator which has a mirror, which lies against the optical waveguide at defined zones in order to cancel the beam-guiding conditions there.
  • the possibility of deformation by means of fluid or the deformation by means of acoustic waves should also be emphasized.
  • Another procedural measure which is to be preferred in connection with an optical waveguide, is such that the optical waveguide has a defined deformation corresponding to the zones and is partially surrounded by a transmissive medium.
  • the refractive index of such a transmissive medium is changed by external influences, so that the beam-guiding conditions at the respective zones are canceled by the defined change in the refractive index and thus the totally reflecting conditions.
  • a transmissive medium is preferably a liquid crystal.
  • the optical waveguide can be deformed in a wave shape, so that a zone for coupling out the beam is defined with each wave section.
  • Such an optical waveguide comprises a core region and a cladding region, the cladding region having a lower refractive index than the core region and the core region being left free from the cladding region at turning points of the optical waveguide in order to define the zones at these free regions where the beam can be coupled out .
  • a plurality of optical waveguides can be arranged with their axes running essentially parallel to one another. Furthermore, the individual waveguide sections can be connected at their ends to form an endless optical waveguide, so that it is sufficient to generate a two-dimensional image with a beam, for example a laser beam, without a line scanner.
  • image projection systems or arrangements for information transmission can be set up, and read / write heads or scanning devices can also be set up with it.
  • a continuously operated (cw) laser or a pulsed laser can be used as the laser.
  • the laser beam modulated in terms of power is coupled into the light-guiding channel, preferably an optical waveguide, located in the movement device.
  • the acousto-optical effects which are explained above, are brought about by applying a high-frequency (HF) pulse, the duration of which is defined such that the product of the pulse duration and the speed of propagation in the acousto-optical Medium smaller or approximately equal to a defined pixel distance on the surface is correlated. This measure ensures a non-blurred projection on the imaging surface.
  • HF high-frequency
  • an acousto-optical medium is controlled with an associated radio-frequency (HF) voltage and the amplitude of the HF voltage is modulated in time so that a Line image with a defined intensity curve along the line of the imaging surface is produced.
  • HF radio-frequency
  • the arrangements according to the invention, as described above, can be integrated within a laser resonator, which, in addition to a compact and simple construction, enables a further reduction in the driver power or voltage.
  • the waveguide lasers are particularly suitable for this.
  • the beams deflected from corresponding zones along the axial or z-direction can first be fed to a line scanning device in order to then deflect or scan them to defined locations on the imaging surface with a single channel.
  • a field can be generated from pixel signals on an imaging surface.
  • the respective rows or columns are generated with a single channel or optical waveguide guiding the beam, from which the radiation components are coupled out, which are then preferably deflected in a direction perpendicular to it in order to achieve a corresponding two-dimensional pixel field on the imaging surface.
  • Preferred uses of the arrangement according to the invention, also with further training for carrying out the various features according to the method, are those for an image generation system, for information transmission, for forming a read / write head and as a scanning device.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a basic structure according to the invention, which serves to explain the principle according to the invention
  • FIG. 2 shows an arrangement in which, compared to the arrangement in FIG. 1, a waveguide is used for beam guidance
  • FIG. 3A shows a further arrangement, which shows a structure in which the beam is deflected by means of an acousto-optically induced refractive index grating
  • FIGS. 3B and 3C are pulse diagrams of the driver power of the sound exciter on the one hand and the position of the acousto-optical wave train in the propagation medium as a function of time on the other hand.
  • FIG. 4A and an arrangement corresponding to FIG. 3A, but with an additional reflector, FIG. 4B again showing the driver power of the pulsed acoustic exciter,
  • FIG. 5A shows a further arrangement in which, compared to the arrangement in FIGS. 3A and 4A, the input beam is pulsed with a pulse duration in the nanosecond range or shorter, FIG. 5B representing the correspondingly modulated driver power of the piezoelectric sound exciter.
  • FIG. 6 shows an arrangement in which a plurality of discrete interaction channels are provided along the medium through which the beam traverses
  • FIG. 7 shows an arrangement in which electro-optical effects for beam deflection are carried out along discrete interaction zones along the medium
  • FIGS. 8A and 8B show an arrangement in which the beam is deflected by mechanical devices
  • FIGS. 9A and 9B show an arrangement in which a beam component can be decoupled by the surface deformation caused by the pulsed acoustic wave at certain, local positions
  • FIGS. 10A and 10B show an arrangement in which an optical waveguide is acted on by means of piezoelectric actuators
  • FIGS. 11A and 11B arrangements in which the optical waveguide is acted on by means of micro-nozzles
  • FIG. 12 shows an arrangement in which the refractive index of a waveguide is changed by external action, for example by an electric field in the case of a liquid crystal, in order to couple out a beam component
  • FIG. 13 shows an arrangement modified compared to FIG. 14,
  • FIG. 14 shows an arrangement with an optical waveguide for constructing a two-dimensional imaging arrangement
  • Figure 15 shows the basic structure of a projection device with an additional line scanner.
  • FIG. 1 The principle of directing an input beam 1 with a direction of propagation, which is indicated by the arrow 2, to different positions of a surface indicated by a dash-dotted line 3 is shown in FIG. 1.
  • the beam 1 traverses a defined area 4, which can be defined by a medium, as will be explained in the further embodiments.
  • a defined area 4 which can be defined by a medium, as will be explained in the further embodiments.
  • an interaction zone is moved to defined coordinate points in the z-direction or a plurality of interaction zones are arranged along the direction of propagation in order to act on the input beam, for example a laser beam or an electron beam, in such a way that a Defined beam portion 6 is deflected towards surface 3, scattered or bent out, ie this beam component 6 undergoes a change in direction by a defined amount.
  • the amount of change in direction of the respective beam components 6 along the z-direction is preferably selected such that the beam components 6 run essentially parallel to one another.
  • Each beam has a divergence transverse to the direction of propagation, as is also indicated in FIG. 1 on the basis of the beam course of the input beam 1. This also applies to laser beams, even if the beam divergence is low in relation to laser beams.
  • the interaction zone 5 that can be achieved limited by the available power that is coupled into this zone 5 in order to couple out a beam portion 6. Therefore, the free spreading of the input beam 1 in the area or a medium 4 can become impractical, since with the free spreading of the input beam 1 in the area 4 dimensions are required which are difficult to master technically. For this reason, in a further embodiment, as shown in FIG. 2, the input beam 1 is coupled into an optical waveguide 8.
  • the achievable interaction length in the z direction can be chosen to be as large as possible in order to achieve a large number of pixels.
  • a medium with a suitable refractive index distribution or a self-focusing medium can be used in order to keep the lateral dimensions of the beam small over a long propagation distance (z direction).
  • FIG. 3 shows a basic structure in which the deflection of the beam components 6 of an input beam 1 is caused by acousto-optical effects.
  • a piezoelectric sound exciter is attached to an acousto-optical medium 9, via which sound waves are coupled into the medium 9 in the direction of arrow 11.
  • the driving power of this piezo-electric sound exciter is pulsed, so that a moving, acousto-optical is moving in the medium 9 Wave train, designated by the reference number 12 in FIG. 3A, arises.
  • the wave train strikes the input beam 1 at different axial positions at different times, so that defined beam components 6 are deflected out by the interaction of the wave train with the beam .
  • the radiation components 6 thus produce a radiation field which corresponds to an axial scanning of the input beam 1.
  • FIG. 3B in relation to FIG. 3A, the time spread of the wave train 12 as a function of A (t) (amplitude of the sound wave) is indicated.
  • the pulsed driver voltage U (t) is shown in FIG. 3C, the two pulse sequences corresponding to the wave trains 12.
  • the acousto-optical medium is designed in such a way that the side 13 opposite the acoustic exciter 10 is sound-absorbing.
  • This embodiment results in a relatively simple structure, but requires a high drive voltage U (t).
  • the acousto-optical medium 9 corresponding to an acoustic oscillator is used, the coupling surface 14 assigned to the piezoelectric sound exciter and the side 13 opposite this coupling surface 14 aligned in parallel and sound-reflecting.
  • the driver power under the resonance condition can be considerably reduced by suitably matching the driver frequency of the sound exciter 10 and the dimensions of the acousto-optical medium.
  • FIG. 5A shows a basic structure of an acousto-optical scanning device according to the invention using a light-guiding medium, the driver voltage U (t) of the sound exciter 10 being modulated in time, as shown in FIG. 5B.
  • the arrangement essentially consists of an acousto-optical material 9, into which an optical waveguide 8 is inserted as a radiation-guiding channel.
  • This optical waveguide 8 can be embedded in the acousto-optical material, but is preferably placed, for example in the form of an optical waveguide with a flattened cross-sectional profile, on a corresponding surface of the acousto-optical material 9 or embedded therein.
  • the piezoelectric sound exciter 10 is attached to the acousto-optical material 9, which can be, for example, TeO 2 , Ge, GaP, InP or SiO 2 .
  • a laser beam 1 with the intensity l 0 is coupled into one end of the optical waveguide 8 by means of coupling optics (not shown in more detail).
  • a high-frequency voltage (HF-U (t)) to the piezoelectric sound exciter 10
  • HF-U (t) high-frequency voltage
  • a continuous sound wave is modulated in time in the acousto-optical material 9 and in the light waveguide 8, corresponding to FIG. 5B, and thus a refractive index grating in the direction of the Arrow 11 generated.
  • the sound wave is set at an angle ⁇ B to the light waveguide 8.
  • the direction of propagation of the acousto-optical wave has a component which is preferably anti-parallel to the direction of light propagation. If the amplitude of the acousto-optical wave is modulated accordingly, the short-pulsed (ns) laser beam 1, which leads through the light waveguide 8, can be deflected from different axial positions due to a kind of diffraction on the grating, so that deflected at the different axial positions Rays I ,, l 2 , l 3 , l 4 .... I n ... I N arise. As can be seen, image or pixel points can be generated at different positions on an imaging screen without moving devices.
  • FIG. 6 now shows an embodiment in which a plurality of discrete interaction channels 18, each with a sound exciter 10 (for example acousto-optic or electro-optical interaction zones), are used, which are arranged one behind the other essentially along the beam propagation direction 2 of the beam 1 .
  • the respective driver voltages U (t) for the sound exciter 10 are indicated with U1 (t), U2 (t), U8 (t).
  • FIG. 7 an arrangement is shown in which the beam 1 is guided through an optical waveguide 8.
  • An array of multiplexers is arranged along the axis of the optical waveguide 8 by means of an electro-optical effect.
  • This principle of operation uses the multiplexing technique as is known in the field of information technology.
  • a suitable electrical voltage By applying a suitable electrical voltage, a defined beam component 6 is coupled from the waveguide 8 into the respective optical waveguide 8 '; each beam component 6 arises in the respective light waveguide 8 '.
  • the intensities of the respective beam components can be modulated in time by changing the designed voltages in order to generate the respective pixels on a surface (not shown).
  • FIGS. 8A and 8B now show an example in which the beam deflection from an optical waveguide 8 takes place largely mechanically.
  • Micromirrors 20 (shown schematically in FIGS. 8A and 8B) are arranged one after the other in the z-direction along the direction of propagation of an input beam 1 in a waveguide 8.
  • These respective micromirrors 10 essentially comprise a capacitive arrangement 21 in which a mirror 22 is accommodated.
  • the cladding 24 of the optical waveguide 8 lies against the mirror 22.
  • the mirror carriers 22 can change their position, as is shown on the pivoted-up mirror carrier 22 at the fourth position, seen from the left in FIG. 8B. In this position, in which the optical waveguide 8 is deflected from its straight orientation running in the z direction, the angle of the beam will exceed the acceptance angle of the optical waveguide 8, so that a beam component 6 is coupled out.
  • FIGS. 9A and 9B An arrangement comparable to the arrangement according to FIGS. 8A and 8B is shown in FIGS. 9A and 9B, FIG. 9A representing a plan view of the arrangement of FIG. 9B from the direction of the arrow IXA of FIG. 9B.
  • the light waveguide 8 again with a core 25 and a jacket 24 for guiding the input beam 1 is applied to an acoustic material 26.
  • a suitable excitation mechanism for example a sound exciter 10 generates an acoustic wave, a Scherer wave or a pseudo-Rayleigh wave 27 which is suitably pulsed.
  • a common principle here is that a traveling wave 29, which is exaggerated in FIG. 9B, is generated on the surface 28 on which the light waveguide 8 rests with its jacket 24.
  • the light-guiding function within the optical waveguide 8 is at least partially canceled, so that the beam portion 6 emerges.
  • the incidence beam is coupled out at different positions along the direction of propagation of the input beam 1 due to the movement of the height wave.
  • FIGS. 10A and 10B now show an embodiment whose basic structure is comparable to the embodiment shown in FIGS. 8A and 8B.
  • the respective micromirrors 20 or their mirror supports or Mirror 23 actuators preferably piezo-electric actuators 31, assigned.
  • the change in the electrical voltage supplied to the piezoelectric actuators changes their position and thus the position of the mirrors 23, as shown in the middle of FIG. 10B, so that, in the deflected state, the mirrors 23 attached to the jacket 24 of Light waveguide 8 abut, the light-guiding function of the optical waveguide cancels, so that a beam portion 6 can be deflected at defined positions along the z direction by actuating the respective actuator 31.
  • different application of voltage to the actuators 31, or else to the capacitive arrangements 21 in FIGS. 8A and 8B can result in a different coupling-out direction of the beam portion 6.
  • an optical waveguide 8 is guided over a carrier 32.
  • the carrier 32 has a cavity 33 which is filled with a fluid, preferably a suitable liquid, along the optical waveguide 8
  • Micro nozzles 34 positioned at different positions in the z direction.
  • Each individual micro nozzle 34 can be controlled by arrangements, not shown, similar to the nozzles of an ink jet printer, so that a liquid jet 35 can be emitted from defined micro nozzles 34.
  • the optical waveguide 8 rises, so that the setting angle of the optical waveguide 8 is varied.
  • the underside, ie the side that rests on the carrier 32, is configured such that a steel portion 6 is coupled out at the respective position on the rising flank 30 of the optical waveguide 8 raised by the liquid jet 35.
  • FIG. 1 A further arrangement for implementing the principle according to the invention is shown in FIG.
  • a light-transmitting coating for example in the form of an optical waveguide 8 is applied to a substrate carrier 36, the surface 37 of which has a sawtooth-shaped or undulating structure.
  • a medium 38 for example a liquid crystal, is arranged above the surface 37 of the substrate carrier, the refractive index of which can be influenced by external influences.
  • the medium is divided into individual zones, so that the refractive index in the respective zone can be actively varied so that the wave-guiding function of the light waveguide 8 is canceled locally and a beam portion 6 emerges from the upper cover 39.
  • the refractive index of the medium (liquid crystal) 38 Through a sequential variation of the refractive index of the medium (liquid crystal) 38, a defined coupling of the beam components 6 in the area of the respective flanks 30 of the sawtooth-like structure of the surface 37 of the optical waveguide 8 can be coupled out.
  • FIG. 13 An embodiment modified from the arrangement in FIG. 12 is shown in FIG. 13, with the difference that the light waveguide 8 is provided with a structured jacket 24.
  • the jacket 24 of the optical waveguide 8 is interrupted at defined points, designated by the reference numeral 40, so that the core 25 is exposed in each case. At these exposed points, a beam portion 6 is coupled out again by changing the refractive index of the liquid crystal 35.
  • an optical waveguide 8 with a flat, rectangular cross section is preferably used, which has the advantage that the underside is flat and defined on a carrier, for example on the substrate carrier 36 of FIGS. 12 and 13, can be hung up.
  • axial scanning devices can be modified for various applications, for example for image reproduction techniques, for information technology and for use in the field of computer technology.
  • FIG. 14 now shows an embodiment in which the optical waveguide is folded in order thereby to arrange a plurality of channels essentially parallel to one another, so that a two-dimensional arrangement is produced.
  • the respective optical waveguides can each be supplied by a single input beam 1, but it is also possible to use a continuous optical waveguide 8, so that the individual sections, as can be seen in FIG. 14, each have their ends with the dash-dotted connecting lines 41 designated, are interconnected.
  • FIG. 15 shows, using the arrangement as shown in FIG. 5A, a basic structure of a projection device with a laser pulsed in the nanosecond range.
  • the laser 41 is coupled into the optical waveguide 8 using coupling optics, for example a focusing lens 42.
  • coupling optics for example a focusing lens 42.
  • the piezoelectric sound exciter 10 continuous and amplitude-modulated sound waves are generated in the acousto-optical material and optical waveguide, as explained with reference to FIG. 5A, and a line is bent out using an imaging optics 43 and an additional line scanner 44 on an imaging screen 45 is shown.
  • the drive voltage U (t), which is generated in the driver device 46 and with which the piezoelectric sound exciter 10 is driven, is derived from a video signal of a video signal processing device 47, which is compressed in a compressor 48.
  • the individual components are controlled by a central processor unit 49.
  • two-dimensional scanning devices can be constructed using the method according to the invention and the corresponding devices; a transfer of the arrangements to a 4 ⁇ space scanning angle is also possible, i.e. a three-dimensional space can be scanned in all directions.
  • the interaction areas are outside the laser source. It is also possible for the interaction area to be placed within the laser resonator. A significantly lower extraction efficiency from the respective interaction zones is sufficient. In this case, a ring laser, for example a ring fiber laser, is preferred.

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Abstract

A process is disclosed for directing a beam onto different positions of a surface. The direction of the beam is altered by a defined force that acts upon it so that the beam may be associated to a defined position on the surface. The process is characterised in that the beam propagating in the axial or z direction runs through a region in the z direction and in that a force acts upon the beam in defined zones in the z direction within said region, altering the direction of a defined part of the beam in the defined zone by a defined amount. Also disclosed are a device for directing a beam onto different positions of a surface, and the use of the device.

Description

P A T E N T A N M E L D U N G P A T E N T A N M E L D U N G
"Verfahren und Vorrichtung zum Richten eines Strahls auf unterschiedliche Positionen einer Fläche sowie Verwendung der Vorrichtung""Method and device for directing a beam onto different positions of a surface and use of the device"
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Richten eines Strahls auf unterschiedliche Positionen einer Fläche, wobei der Strahl eine Richtungsänderung durch definiertes Einwirken auf ihn derart erfährt, daß ein definierter Anteil dieses Strahls einer definierten Position auf der Fläche zuordenbar ist.The present invention relates to a method and a device for directing a beam onto different positions of a surface, the beam experiencing a change in direction by acting on it in such a way that a defined portion of this beam can be assigned to a defined position on the surface.
Bei vielen Anwendungen einer Bildwiedergabe oder Bildabtastung werden mechanische Abtasteinrichtungen, wie zum Beispiel rotierende Polygon-Spiegel, galvanische Abtasteinrichtungen, schwingende Mikrospiegel sowie akustische Reflektoren, eingesetzt. In Bezug auf die Bildwiedergabetechnik werden nach wie vor heutzutage auch Kathodenstrahlröhren und LCD-Anordnungen (Flüssigkristallanzeigen) verwendet. Zunehmend setzen sich aber auch Bildwiedergabetechniken unter Verwendung von Laserstrahlen durch. Diese Wiedergabetechniken unter Verwendung von Laserstrahlen zeichnen sich durch deren gute Übertragungsqualität und die praktisch unbeschränkte Bildgröße, die erzeugt werden kann, aus.Mechanical scanning devices, such as rotating polygon mirrors, galvanic scanning devices, vibrating micromirrors and acoustic reflectors, are used in many applications of image reproduction or scanning. With respect to image display technology, cathode ray tubes and LCD arrangements (liquid crystal displays) are still used today. However, image reproduction techniques using laser beams are also becoming increasingly popular. These reproduction techniques using laser beams are characterized by their good transmission quality and the practically unlimited image size that can be generated.
Gemäß einer Verfahrensweise wird der oder werden die Laserstrahlen mittels rotierendem Polygon-Spiegel über eine Linie abgetastet bzw. abgescannt. Die Abtastung oder das Abscannen von Linie zu Linie erfolgt hierbei durch einen galvanischen Spiegel. Die Drehfrequenz des Polygon-Spiegels liegt maximal bei einigen kHz. Die durch die hohe Drehfrequenz bedingte mechanische Belastung stellt einen limitierenden Faktor für dieses Verfahren dar. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß anstelle des Polygon-Spiegels, wie er vorstehend angeführt wird, das Abtasten von Pixel zu Pixel durch einen A/O-Deflek- tor (Akusto-Optik-Deflektor) realisiert wird. Das Verfahren weist gegenüber dem Verfahren, bei dem der Polygon-Spiegel eingesetzt wird, den Vorteil einer höheren Schnelligkeit auf; die Anwendungen werden allerdings bedingt durch den kleinen Winkelbereich der Deflektion, typischerweise bis 3°, der durch einen A/O-Deflektor erzielt werden kann, stark eingeschränkt.According to one procedure, the laser beam or beams are scanned or scanned over a line by means of a rotating polygon mirror. The scanning or scanning from line to line is carried out by a galvanic mirror. The rotational frequency of the polygon mirror is a maximum of a few kHz. The mechanical load caused by the high rotational frequency is a limiting factor for this process. Another possibility is that instead of the polygon mirror, as mentioned above, the scanning from pixel to pixel is realized by an A / O deflector (acoustic optics deflector). The method has the advantage of higher speed compared to the method in which the polygon mirror is used; however, the applications are severely limited due to the small angular range of the deflection, typically up to 3 °, which can be achieved by an A / O deflector.
Gemäß einer anderen Verfahrensweise wird eine Abtastung von Punkt zu Punkt mittels eines akusto-optischen Modulators und mittels gepulstem Laser vorgenommen. Bei diesem Verfahren werden gepulste Laser mit Impulsdauern von einigen Nanose- kunden verwendet. Die gepulsten Laserstrahlen werden in eine Linie umgeformt und in eine akusto-optische Zelle eingestrahlt. Quer zu dem Strahl läuft eine in der Amplitude modulierte Schallwelle oder eine Welle einer Brechungsindexänderung, die in einem solchen Material erzeugt wird. Die Amplitudenmodulation wird je nach Anwendung codiert. Wird die Laserimpulsdauer kleiner als die Ausbreitungszeit der Schallwelle von Pixel zu Pixel, so kann eine Linie mit entsprechender Intensitätsmodulation durch einen Laserimpuls erzeugt werden. Das Problem bei diesem Verfahren ist dasjenige, daß nur gepulste Laser mit einer Puldsdauer im Nanosekundenbe- reich oder kürzer verwendet werden können.According to another procedure, scanning from point to point is carried out by means of an acousto-optical modulator and by means of a pulsed laser. This method uses pulsed lasers with pulse durations of a few nanoseconds. The pulsed laser beams are transformed into a line and radiated into an acousto-optical cell. A sound wave modulated in amplitude or a wave of a refractive index change that is generated in such a material runs across the beam. The amplitude modulation is coded depending on the application. If the laser pulse duration is shorter than the propagation time of the sound wave from pixel to pixel, a line with corresponding intensity modulation can be generated by a laser pulse. The problem with this method is that only pulsed lasers with a powder duration in the nanosecond range or shorter can be used.
Ausgehend von dem vorstehend angegebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen die vorstehend aufgeführten Nachteile vermieden werden können.Starting from the prior art specified above, the present invention has for its object to provide a method and an apparatus with which the disadvantages listed above can be avoided.
Diese Aufgabe wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, ausgehend von einem Stand der Technik, wie er eingangs angegegeben ist, dadurch gelöst, daß der Strahl mit einer Ausbreitungsrichtung in axialer oder z-Richtung einen Bereich in z- Richtung durchquert und daß auf den Strahl an definierten Zonen in z-Richtung innerhalb dieses Bereichs derart eingewirkt wird, daß ein definierter Strahl-Anteil an der definierten Zone um einen definierten Betrag eine Richtungsänderung erfährt. Gemäß der Vorrichtung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Strahl mit einer Ausbreitungsrichtung in axialer oder z-Richtung einen Bereich in z-Richtung durchquert und daß auf den Strahl an definierten Zonen in z-Richtung innerhalb dieses Bereichs derart eingewirkt wird, daß ein definierter Strahl-Anteil an der definierten Zone um einen definierten Betrag eine Richtungsänderung erfährt.This object is achieved in accordance with the method according to the invention, starting from a prior art as stated at the outset, in that the beam traverses an area in the z direction with a propagation direction in the axial or z direction and that defines the beam Zones in the z direction are acted on within this area in such a way that a defined beam component in the defined zone undergoes a change in direction by a defined amount. According to the device, the object is achieved in that the beam with a direction of propagation in the axial or z direction has an area in the z direction traverses and that acts on the beam at defined zones in the z direction within this area in such a way that a defined portion of the beam in the defined zone undergoes a change in direction by a defined amount.
Aufgrund dieser Maßnahmen können mit einem konstruktiv einfachen und wartungsfreien Aufbau Bildpunkte an definierten Stellen, beispielsweise auf einer Abbildungsfläche, erzeugt werden. Es wird für jeweils eine Linie auf einem Bildschirm nur ein Laserstrahl benötigt, der dann an den jeweiligen, entsprechenden Bildpunkten oder Bildzonen von seiner Ausbreitung in der z-Richtung auf die Abbildungsfläche jeweils abgelenkt wird, und zwar ohne daß bewegliche Teile benötigt werden. Die jeweiligen Strahl-Anteile für eine Linie werden vorzugsweise unter im wesentlichen gleichen Winkeln ausgelenkt bzw. aus der z-Richtung gebeugt und verlaufen daher annähernd parallel zueinander zu einer Abbildungs-Fläche hin.On the basis of these measures, pixels can be generated at defined points, for example on an imaging surface, with a structurally simple and maintenance-free structure. Only one laser beam is required for each line on a screen, which is then deflected at the respective corresponding image points or image zones from its propagation in the z-direction onto the imaging surface, without the need for moving parts. The respective beam components for a line are preferably deflected at substantially the same angles or are bent from the z direction and therefore run approximately parallel to one another towards an imaging surface.
Für den Strahl, der aus seiner Ausbreitungsrichtung definiert ausgelenkt wird, eignen sich Elektronenstrahlen und insbesondere Laserstrahlen. Um definierte Ablenkungsbereiche festzulegen, wird die Zone, in der auf den Strahl eingewirkt wird, zeitlich geändert. Die Zonen entlang der z-Richtung, d.h. entlang der Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls, sollen darüberhinaus aktiv adressierbar sein.Electron beams and in particular laser beams are suitable for the beam which is deflected in a defined manner from its direction of propagation. In order to define defined deflection areas, the zone in which the beam is acted on is changed over time. The zones along the z direction, i.e. along the direction of propagation of the laser beam should also be actively addressable.
Naturgemäß weist jeder Strahl (und letztendlich auch ein Laserstrahl) eine bestimmte Divergenz auf. Auf der anderen Seite wird die Wechselwirkungszone, in der der Strahl eine Ablenkung erfährt, durch die zur Verfügung stehende Treiberleistung begrenzt. Aus technischen Gründen kann das axiale Scannen bzw. Abtasten dort unpraktisch werden, wo der einfallende Strahl frei in das Medium propagiert und eine Abtasteinrichtungsdimension notwendig wird, die von großer Dimension ist und technisch schwer zu beherrschen ist. Um ein solches Problem zu umgehen, werden in einer bevorzugten Weiterbildung die Querdimensionen des Strahls durch ein Medium begrenzt. Je nach Anwendungsbereich eignen sich hierzu Lichtwellenleiter, selbstfokussierende Medien, oder ein Medium, das mit einer quer zu der z-Richtung strahlführenden Brechungsindexverteilung ausgestattet ist. In Bezug auf einen Lichtwellenleiter sollte vorzugsweise ein planarer Lichtwellenleiter eingesetzt werden. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß er technisch einfach zu realisieren ist Ein weiterer zu bevorzugender Aufbau wird dann erzielt, wenn das Medium ein aku- sto-optisches Medium ist und mit einem akusto-optischen Material in Kontakt steht. Ein solches akusto-optisches Medium besitzt dann eine Wechselwirkungszone für den eingestrahlten Strahl, die sich im wesentlichen entlang der Ausbreitungsrichtung des Strahls (kontinuierlich oder diskontinuierlich) fortbewegt. Diese Wechselwirkungszone hat die Funktion, den dort hindurch propagierten Strahl auszulenken. Durch das Fortlaufen der Wechselwirkungszone wird der einfallende Strahl an verschiedenen axialen Positionen, wie dies vorstehend angegeben ist, abgelenkt und eventuell zu verschiedenen Zeitpunkten, aufgrund einer Art Beugung am Gitter ausgesaugt und auf die Abbiidungsfläche gerichtet. Für die gleichzeitige Auskopplung von Strahung kann die Wechselwirkungszone segmentiert werden.Naturally, each beam (and ultimately also a laser beam) has a certain divergence. On the other hand, the interaction zone in which the beam is deflected is limited by the available driver power. For technical reasons, axial scanning or scanning can become impractical where the incident beam is freely propagated into the medium and a scanning device dimension is required that is large in size and difficult to master technically. In order to avoid such a problem, the cross dimensions of the beam are limited by a medium in a preferred development. Depending on the area of application, optical fibers, self-focusing media, or a medium that is equipped with a refractive index distribution that leads across the z-direction are suitable for this. With regard to an optical waveguide, a planar optical waveguide should preferably be used. This has the advantage that it is technically easy to implement Another preferred structure is achieved when the medium is an acousto-optical medium and is in contact with an acousto-optical material. Such an acousto-optical medium then has an interaction zone for the incident beam, which essentially moves along the direction of propagation of the beam (continuously or discontinuously). This interaction zone has the function of deflecting the beam propagated through it. As the interaction zone continues, the incident beam is deflected at different axial positions, as indicated above, and possibly sucked out at different times due to a kind of diffraction on the grating and directed onto the imaging surface. The interaction zone can be segmented for the simultaneous decoupling of radiation.
Um mit einer einfachen Maßnahme die Richtungsänderung in Verbindung mit einem akusto-optischen Material als das Medium, durch das sich der Strahl ausbreitet, zu erzielen, wird an dem akusto-optischen Material mindestens ein piezo-elektrischer Schallerreger angeordnet. Als akusto-optisches Material wird bevorzugt TeO2, Ge, GaP, InP oder SiO2 verwendet. Durch Pulsen der Treiberleistung des akustischen Erregers wird in dem Medium ein sich fortbewegender, akusto-optischer Wellenzug erhalten. Dadurch kann der eingestrahlte Strahl an verschiedenen axialen Positionen (entlang der z-Richtung) und eventuell zu verschiedenen Zeitpunkten aus der Ausbreitungsrichtung ausgelenkt werden. Neben akusto-optischen Effekten können auch elektro-optische und thermo-optische Effekte zur Auslenkung des Strahls aus einer Ausbreitungsrichtung angewandt werden.In order to achieve the change of direction in connection with an acousto-optical material as the medium through which the beam propagates, a simple measure is used to arrange at least one piezoelectric sound exciter on the acousto-optical material. TeO 2 , Ge, GaP, InP or SiO 2 is preferably used as the acousto-optical material. A moving, acousto-optical wave train is obtained in the medium by pulsing the driver power of the acoustic exciter. As a result, the incident beam can be deflected from the direction of propagation at different axial positions (along the z direction) and possibly at different times. In addition to acousto-optical effects, electro-optical and thermo-optical effects can also be used to deflect the beam from a direction of propagation.
Um die erforderliche Treiberleistung zu erzielen werden die von dem piezoelektrischen Schallerreger ausgehenden Schallwellen von dem auf der gegenüberliegenden Seite liegenden Reflektor zu dem Medium zurück reflektiert. Danach entsteht ein gepulster Schalloszillator, so daß die notwendige Treiberleistung um den Faktor der Schalloszillatorgüte reduziert wird.In order to achieve the required driver power, the sound waves emanating from the piezoelectric sound exciter are reflected back to the medium by the reflector on the opposite side. Then a pulsed sound oscillator is created, so that the necessary driver power is reduced by the factor of the sound oscillator quality.
Um definierte Zonen ansteuern zu können, kann es von Vorteil sein, daß in z-Richtung jeder Zone ein jeweiliger piezo-elektrischer Schallerreger zugeordnet wird. Um die elektro-optischen Effekte zur definierten Auslenkung von Strahl-Anteilen auszunutzen, werden in dem Bereich elektro-optische Medien eingesetzt. Für ein solches Medium werden vorzugsweise LiNbO3, KNbO3 oder elektro-optische Polymere verwendet.In order to be able to control defined zones, it can be advantageous to assign a respective piezoelectric sound exciter to each zone in the z direction. In order to take advantage of the electro-optical effects for the defined deflection of beam components, electro-optical media are used in the field. LiNbO 3 , KNbO 3 or electro-optical polymers are preferably used for such a medium.
Falls das begrenzende Medium ein Lichtwellenleiter ist, ist die Möglichkeit gegeben, den Lichtwellenleiter an der jeweiligen Zone mechanisch zu verformen, um dann, aufgrund der Verformung, die strahlführenden Bedingungen an dieser Zone aufzuheben. Eine solche Verformung kann durch ein bewegbares Element vorgenommen werden, das in den Lichtwellenleiter eingreift. Eine weitere Ausführung ergibt sich durch eine Verformung mittels kapazitivem Stellglied oder mittels piezo-elektrischem Stellglied. Schließlich ist die Verformung mittels eines Stellglieds möglich, das einen Spiegel aufweist, der sich an den Lichtwellenleiter an definierten Zonen anlegt, um dort die strahlführenden Bedingungen aufzuheben. Weiterhin ist die Möglichkeit der Verformung mittels Fluid oder die Verformung mitteis akustischer Wellen hervorzuheben.If the limiting medium is an optical waveguide, there is the possibility of mechanically deforming the optical waveguide in the respective zone, in order then to cancel the beam-guiding conditions in this zone due to the deformation. Such a deformation can be carried out by a movable element which engages in the optical waveguide. Another embodiment results from a deformation by means of a capacitive actuator or by means of a piezo-electric actuator. Finally, the deformation is possible by means of an actuator which has a mirror, which lies against the optical waveguide at defined zones in order to cancel the beam-guiding conditions there. The possibility of deformation by means of fluid or the deformation by means of acoustic waves should also be emphasized.
Eine weitere Verfahrensmaßnahme, die in Verbindung mit einem Lichtwellenleiter zu bevorzugen ist, ist eine solche, daß der Lichtwellenleiter eine den Zonen entsprechende, definierte Verformung aufweist und teilweise von einem transmissiven Medium umgeben ist. Der Brechungsindex eines solchen transmissiven Mediums wird durch äußere Einwirkung geändert, so daß die strahlführenden Bedingungen an den jeweiligen Zonen durch die definierte Änderung des Brechungsindex und damit der total reflektierenden Bedingungen aufgehoben wird. Ein solches transmissives Medium ist vorzugsweise ein Flüssigkristall. Weiterhin kann der Lichtwellenleiter wellenförmig verformt sein, so daß mit jedem Wellenabschnitt jeweils eine Zone zum Auskoppeln des Strahls definiert wird. Ein solcher Lichtwellenleiter umfaßt einen Kernbereich und einen Mantelbereich, wobei der Mantelbereich ein gegenüber dem Kernbereich geringeren Brechungsindex aufweist und der Kernbereich an Wendepunkten des Lichtwellenleiters von dem Mantelbereich frei belassen ist, um an diesen freien Bereichen die Zonen zu definieren, an denen der Strahl auskoppelbar ist. Mit den verfahrensgemäßen Maßnahmen und den Aufbauten, wie sie vorstehend beschrieben sind, können Abbildungseinheiten mit n Zonen und m Reihen aufgebaut werden, indem eine entsprechende Anzahl von Zonen, durch die jeweils der Strahl geführt wird, parallel zueinander verlaufend gestapelt werden, so daß mit jeder Zone durch Auskoppeln des Strahls an definierten Stellen auf einer Fläche eine definierte Bildlinie erzeugt werden kann. Um einen relativ einfachen, zweidimensionalen Aufbau zu erzielen, können mehrere Lichtwellenleiter mit ihrer Achse im wesentlichen parallel zueinander verlaufend angeordnet werden. Weiterhin können die einzelnen Wellenleiterabschnitte an ihren Enden zu einem endlosen Lichtwellenleiter verbunden werden, so daß es ausreichend ist, mit einem Strahl, beispielsweise einem Laserstrahl, ohne eine Zeilenabtasteinrichtung, ein zweidimensionales Bild zu generieren. Mit einer solchen Anordnung können Bildprojektionssysteme oder Anordnungen zur Informationsübertragung aufgebaut werden, weiterhin können Lese-Schreib- Köpfe oder Abtasteinrichtungen damit aufgebaut werden.Another procedural measure, which is to be preferred in connection with an optical waveguide, is such that the optical waveguide has a defined deformation corresponding to the zones and is partially surrounded by a transmissive medium. The refractive index of such a transmissive medium is changed by external influences, so that the beam-guiding conditions at the respective zones are canceled by the defined change in the refractive index and thus the totally reflecting conditions. Such a transmissive medium is preferably a liquid crystal. Furthermore, the optical waveguide can be deformed in a wave shape, so that a zone for coupling out the beam is defined with each wave section. Such an optical waveguide comprises a core region and a cladding region, the cladding region having a lower refractive index than the core region and the core region being left free from the cladding region at turning points of the optical waveguide in order to define the zones at these free regions where the beam can be coupled out . With the measures according to the method and the structures as described above, imaging units with n zones and m rows can be built up by stacking a corresponding number of zones through which the beam is guided, running parallel to one another, so that with each Zone, a defined image line can be generated by decoupling the beam at defined locations on a surface. In order to achieve a relatively simple, two-dimensional structure, a plurality of optical waveguides can be arranged with their axes running essentially parallel to one another. Furthermore, the individual waveguide sections can be connected at their ends to form an endless optical waveguide, so that it is sufficient to generate a two-dimensional image with a beam, for example a laser beam, without a line scanner. With such an arrangement, image projection systems or arrangements for information transmission can be set up, and read / write heads or scanning devices can also be set up with it.
Als Laser kann ein kontinuierlich betriebener (cw-) Laser oder ein gepulster Laser eingesetzt werden.A continuously operated (cw) laser or a pulsed laser can be used as the laser.
Der zeitlich in der Leistung modulierte Laserstrahl wird in den sich in der Bewegungseinrichtung befindlichen, Licht führenden Kanal, vorzugsweise ein Lichtwellenleiter, eingekoppelt. Zum Scannen bzw. Abtasten werden die akusto-optischen Effekte, die vorstehend erläutert sind, durch Anlegen eines Hochfrequenz-(HF)-lmpul- ses hervorgerufen, dessen Dauer so definiert ist, daß das Produkt der Impulsdauer und der Ausbreitungsgeschwindigkeit in dem akusto-optischen Medium kleiner oder etwa gleich zu einem definierten Pixel-Abstand auf der Oberfläche korreliert ist. Mit dieser Maßnahme wird eine nicht verschwommene Projektion auf der Abbildungsfläche gewährleistet.The laser beam modulated in terms of power is coupled into the light-guiding channel, preferably an optical waveguide, located in the movement device. For scanning, the acousto-optical effects, which are explained above, are brought about by applying a high-frequency (HF) pulse, the duration of which is defined such that the product of the pulse duration and the speed of propagation in the acousto-optical Medium smaller or approximately equal to a defined pixel distance on the surface is correlated. This measure ensures a non-blurred projection on the imaging surface.
Um unter Einsatz von Laserimpulsen im Nanosekundenbereich Strahlungsanteile aus der axialen Führung des Strahls auszulenken bzw. auszukoppeln, wird ein akusto-optisches Medium mit einer zugeordneten Hochfrequenz-(HF)-Spannung gesteuert und die Amplitude der HF-Spannung wird zeitlich so moduliert, daß ein Linienbild mit einem definierten Intensitätsverlauf entlang der Linie der Abbildungsfläche erzeugt wird. Hiermit wird der Vorteil erzielt, daß zur Auslenkung nur eine geringe Schallintensität benötigt wird, was einer typischen Auslenkungseffizienz von kleiner 1% entspricht.In order to deflect or decouple radiation components from the axial guidance of the beam using laser pulses in the nanosecond range, an acousto-optical medium is controlled with an associated radio-frequency (HF) voltage and the amplitude of the HF voltage is modulated in time so that a Line image with a defined intensity curve along the line of the imaging surface is produced. This has the advantage that only a low sound intensity is required for the deflection, which corresponds to a typical deflection efficiency of less than 1%.
Die erfindungsgemäßen Anordnungen, wie sie vorstehend beschrieben sind, lassen sich innerhalb eines Laserresonators integrieren, was neben einem kompakten und einfachen Aufbau eine noch weitere Reduzierung der Treiberleistung bzw. -Spannung ermöglicht. Hierfür sind insbesondere die Wellenleiterlaser geeignet.The arrangements according to the invention, as described above, can be integrated within a laser resonator, which, in addition to a compact and simple construction, enables a further reduction in the driver power or voltage. The waveguide lasers are particularly suitable for this.
Unter Zugrundelegung des erfindungsgemäßen Prinzips können mit einem einzelnen Kanal die aus entsprechenden Zonen entlang der axialen oder z-Richtung ausgelenkten Strahlen zunächst einer Linienabtasteinrichtung zugeführt werden, um sie dann zu definierten Stellen zu der Abbildungsfläche abzulenken bzw. abzutasten. Auf diese Art und Weise kann beispielsweise ein Feld aus Pixel-Signalen auf einer Abbildungsfläche erzeugt werden. Die jeweiligen Zeilen oder Spalten werden mit einem einzelnen den Strahl führenden Kanal oder Lichtwellenleiter, aus dem die Strahlungsanteile ausgekoppelt werden, erzeugt, die dann in einer Richtung bevorzugt senkrecht dazu ausgelenkt werden, um ein entsprechendes zweidimensionales Pixel-Feld auf der Abbildungsfläche zu erzielen.On the basis of the principle according to the invention, the beams deflected from corresponding zones along the axial or z-direction can first be fed to a line scanning device in order to then deflect or scan them to defined locations on the imaging surface with a single channel. In this way, for example, a field can be generated from pixel signals on an imaging surface. The respective rows or columns are generated with a single channel or optical waveguide guiding the beam, from which the radiation components are coupled out, which are then preferably deflected in a direction perpendicular to it in order to achieve a corresponding two-dimensional pixel field on the imaging surface.
Bevorzugte Verwendungen der erfindungsgemäßen Anordnung, auch unter Weiterbildung zur Durchführung der verschiedenen vefahrensgemäßen Merkmale, sind diejenigen für ein Bildgenerierungssystem, für die Informationsübertragung, zur Bildung eines Lese-Schreibkopfes und als Abtasteinrichtung.Preferred uses of the arrangement according to the invention, also with further training for carrying out the various features according to the method, are those for an image generation system, for information transmission, for forming a read / write head and as a scanning device.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen beschrieben. In der Zeichnung zeigtExemplary embodiments are described below with reference to the drawings. In the drawing shows
Figur 1 eine schematische Darstellung eines prinzipiellen Aufbaus gemäß der Erfindung die, zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Prinzips dient,FIG. 1 shows a schematic representation of a basic structure according to the invention, which serves to explain the principle according to the invention,
Figur 2 eine Anordnung, bei der gegenüber der Anordnung der Figur 1 ein Wellenleiter zur Strahlführung eingesetzt ist, Figur 3A eine weitere Anordnung, die einen Aufbau zeigt, bei dem der Strahl mittels akusto-optisch induziertem Brechungsindex-Gitter ausgelenkt wird,FIG. 2 shows an arrangement in which, compared to the arrangement in FIG. 1, a waveguide is used for beam guidance, FIG. 3A shows a further arrangement, which shows a structure in which the beam is deflected by means of an acousto-optically induced refractive index grating,
Figuren 3B und 3C Impulsdiagramme der Treiberleistung des Schallerregers einerseits sowie die Lage des akusto-optischen Wellenzugs in dem Ausbreitungsmedium in Abhängigkeit von der Zeit andererseits,FIGS. 3B and 3C are pulse diagrams of the driver power of the sound exciter on the one hand and the position of the acousto-optical wave train in the propagation medium as a function of time on the other hand.
Figur 4A und eine der Figur 3A entsprechende Anordnung, allerdings mit einem zusätzlichen Reflektor, wobei Figur 4B wiederum die Treiberleistung des gepulsten akustischen Erregers zeigt,4A and an arrangement corresponding to FIG. 3A, but with an additional reflector, FIG. 4B again showing the driver power of the pulsed acoustic exciter,
Figur 5A eine weitere Anordnung, bei der gegenüber der Anordnung der Figuren 3A und 4A der Eingangsstrahl mit einer Pulsdauer im Nanosekundenbereich oder kürzer gepulst wird, wobei die Figur 5B die entsprechend modulierte Treiberleistung des piezo-elektrischen Schallerregers darstellt.5A shows a further arrangement in which, compared to the arrangement in FIGS. 3A and 4A, the input beam is pulsed with a pulse duration in the nanosecond range or shorter, FIG. 5B representing the correspondingly modulated driver power of the piezoelectric sound exciter.
Figur 6 eine Anordnung, bei der entlang des Mediums, das der Strahl durchquert, mehrere diskrete Wechselwirkungskanäle vorgesehen sind,FIG. 6 shows an arrangement in which a plurality of discrete interaction channels are provided along the medium through which the beam traverses;
Figur 7 eine Anordnung, bei der entlang des Mediums an diskreten Wechselwirkungszonen elektro-optische Effekte zur Strahlauslenkung vorgenommen werden,FIG. 7 shows an arrangement in which electro-optical effects for beam deflection are carried out along discrete interaction zones along the medium,
Figuren 8A und 8B eine Anordnung, bei der die Strahlauslenkung durch mechanische Einrichtungen erfolgtFIGS. 8A and 8B show an arrangement in which the beam is deflected by mechanical devices
Figuren 9A und 9B eine Anordnung, bei der durch die an bestimmten, örtlichen Positionen ein Strahl-Anteil durch die gepulste, akustische Welle bedingte Oberflächenverformung, auskoppelbar ist,FIGS. 9A and 9B show an arrangement in which a beam component can be decoupled by the surface deformation caused by the pulsed acoustic wave at certain, local positions,
Figuren 10A und 10B eine Anordnung, bei der auf einen Lichtwellenleiter mittels piezo-elektrischen Aktuatoren eingewirkt wird,FIGS. 10A and 10B show an arrangement in which an optical waveguide is acted on by means of piezoelectric actuators,
Figuren 11A und 11 B Anordnungen, bei denen auf den Lichtwellenleiter mittels Mi- krodüsen eingewirkt wird, Figur 12 eine Anordnung, bei der der Brechungsindex eines Wellenleiters durch äußeres Einwirken , z.B. durch ein elektrisches Feld bei einem Flüssigkristall, geändert wird, um einen Strahl-Anteil auszukoppeln,FIGS. 11A and 11B arrangements in which the optical waveguide is acted on by means of micro-nozzles, FIG. 12 shows an arrangement in which the refractive index of a waveguide is changed by external action, for example by an electric field in the case of a liquid crystal, in order to couple out a beam component,
Figur 13 eine gegenüber der Figur 14 abgewandelte Anordnung,FIG. 13 shows an arrangement modified compared to FIG. 14,
Figur 14 eine Anordnung mit Lichtwellenleiter zum Aufbau einer zweidimensionalen Abbildungsanordnung, undFIG. 14 shows an arrangement with an optical waveguide for constructing a two-dimensional imaging arrangement, and
Figur 15 den prinzipiellen Aufbau einer Projektionseinrichtung mit einer zusätzlichen Zeilenabtasteinrichtung.Figure 15 shows the basic structure of a projection device with an additional line scanner.
Das Prinzip, um einen Eingangsstrahl 1 mit einer Ausbreitungsrichtung, die durch den Pfeil 2 angedeutet ist, auf unterschiedliche Positionen einer mit einer strichpunktierten Linie 3 angedeuteten Fläche zu richten, ist in Figur 1 dargestellt. Der Strahl 1 durchquert einen definierten Bereich 4, der durch ein Medium, wie dies noch in den weiteren Ausführungsformen erläutert wird, festgelegt sein kann. Entlang der Ausbreitungsrichtung, in Figur 1 auch als z-Richtung gekennzeichnet wird eine Wechselwirkungszone zu definierten Koordinatenpunkten in der z-Richtung bewegt oder werden mehrere Wechselwirkungszonen entlang der Ausbreitungsrichtung angeordnet um auf den Eingangsstrahl, beispielsweise einen Laserstrahl oder einen Elektronenstrahl, einzuwirken derart, daß ein definierter Strahl-Anteil 6 zu der Fläche 3 hin ausgelenkt, herausgestreut oder herausgebeugt wird, d.h. dieser Strahl-Anteil 6 erfährt um einen definierten Betrag eine Richtungsänderung. Je nach Lage der Wechselwirkungszone 5 wird an den verschiedenen axialen Positionen (eventuell zu verschiedenen Zeitpunkten) ausgelenkt, so daß definierte Bildpunkte auf der Fläche 3 erzeugt werden kann. Wie die Figur 1 zeigt, wird vorzugsweise der Betrag der Richtungsänderung der jeweiligen Strahl-Anteile 6 entlang der z-Richtung so gewählt daß die Strahl-Anteile 6 im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.The principle of directing an input beam 1 with a direction of propagation, which is indicated by the arrow 2, to different positions of a surface indicated by a dash-dotted line 3 is shown in FIG. 1. The beam 1 traverses a defined area 4, which can be defined by a medium, as will be explained in the further embodiments. Along the direction of propagation, also marked as z-direction in FIG. 1, an interaction zone is moved to defined coordinate points in the z-direction or a plurality of interaction zones are arranged along the direction of propagation in order to act on the input beam, for example a laser beam or an electron beam, in such a way that a Defined beam portion 6 is deflected towards surface 3, scattered or bent out, ie this beam component 6 undergoes a change in direction by a defined amount. Depending on the position of the interaction zone 5 is deflected at the different axial positions (possibly at different times), so that defined pixels can be generated on the surface 3. As FIG. 1 shows, the amount of change in direction of the respective beam components 6 along the z-direction is preferably selected such that the beam components 6 run essentially parallel to one another.
Jeder Strahl weist eine Divergenz quer zur Ausbreitungsrichtung auf, wie dies auch in Figur 1 anhand des Strahl Verlaufs des Eingangsstrahls 1 angedeutet ist Dies gilt auch für Laserstrahlen, auch wenn in Bezug auf Laserstrahlen die Strahldivergenz gering ist. Auf der anderen Seite wird die Wechselwirkungszone 5, die erzielbar ist, durch die zur Verfügung stehende Leistung, die in diese Zone 5 eingekoppelt wird, um einen Strahl-Anteil 6 auszukoppeln, begrenzt. Daher kann das freie Ausbreiten des Eingangsstrahls 1 in dem Bereich bzw. ein Medium 4 unpraktisch werden, da bei einer freien Ausbreitung des Eingangsstrahls 1 in dem Bereich 4 Dimensionen erforderlich werden, die technisch schwer zu beherrschen sind. Aus diesem Grund wird in einer weiteren Ausführung, wie sie in Figur 2 dargestellt ist, der Eingangsstrahl 1 in einen Lichtwellenieiter 8 eingekoppelt. Es entstehen dadurch Strahl-Anteile 6, die an verschiedenen axialen Positionen und eventuell zu verschiedenen Zeitpunkten aus dem Lichtwellenieiter 8 zu der Fläche 3 hin austreten. Da der Eingangsstrahl durch den Lichtwellenieiter auf einen definierten Querschnitt beschränkt wird, kann die Wechselwirkungszone 5 und damit die erforderliche Leistung zum Auskoppeln der Strahl-Anteile 6 gering gehalten werden. Die erreichbare Wechselwirkungslänge in der z-Richtung kann beliebig groß gewählt werden, um eine große Anzahl von Bildpunkten zu erzielen.Each beam has a divergence transverse to the direction of propagation, as is also indicated in FIG. 1 on the basis of the beam course of the input beam 1. This also applies to laser beams, even if the beam divergence is low in relation to laser beams. On the other hand, the interaction zone 5 that can be achieved limited by the available power that is coupled into this zone 5 in order to couple out a beam portion 6. Therefore, the free spreading of the input beam 1 in the area or a medium 4 can become impractical, since with the free spreading of the input beam 1 in the area 4 dimensions are required which are difficult to master technically. For this reason, in a further embodiment, as shown in FIG. 2, the input beam 1 is coupled into an optical waveguide 8. This creates beam portions 6 which emerge from the optical waveguide 8 towards the surface 3 at different axial positions and possibly at different times. Since the input beam is limited to a defined cross section by the optical waveguide, the interaction zone 5 and thus the power required to decouple the beam components 6 can be kept low. The achievable interaction length in the z direction can be chosen to be as large as possible in order to achieve a large number of pixels.
Anstelle des Lichtwellenleiters 8, der in Figur 2 eingesetzt ist, kann ein Medium mit geeigneter Brechungsindexverteilung oder ein selbstfokussierendes Medium eingesetzt werden, um dadurch die lateralen Dimensionen des Strahls über eine lange Ausbreitungsstrecke (z-Richtung) klein zu halten.Instead of the optical waveguide 8 which is used in FIG. 2, a medium with a suitable refractive index distribution or a self-focusing medium can be used in order to keep the lateral dimensions of the beam small over a long propagation distance (z direction).
Es können unterschiedliche Mechanismen, die jeweils ihre spezifischen Vorteile haben, wie dies nachfolgend erläutert wird, eingesetzt werden, um einen Strahl aus seiner Propagations- bzw. Ausbreitungsrichtung auszulenken. Hierzu sind zum einen akusto-optische Effekte und zum anderen elektro-optische Effekte zu nennen. Die beiden Effekte beruhen auf der Veränderung der Brechungsindizes eines Mediums durch eine akustische Welle oder eine elektrische Welle bzw. ein elektrisches Feld.Different mechanisms, each with their specific advantages, as will be explained below, can be used to deflect a beam from its direction of propagation or propagation. This includes acousto-optical effects and electro-optical effects. The two effects are based on the change in the refractive indices of a medium through an acoustic wave or an electric wave or an electric field.
Figur 3 zeigt einen prinzipiellen Aufbau, bei dem die Auslenkung der Strahl-Anteile 6 eines Eingangsstrahls 1 durch akusto-optische Effekte hervorgerufen wird. Bei diesem Aufbau wird an ein akusto-optisches Medium 9 ein piezo-elektrischer Schallerreger angebracht über den Schallwellen in das Medium 9 in Richtung des Pfeils 11 eingekoppelt werden. Die Treiberleistung dieses piezo-elektrischen Schallerregers wird gepulst, so daß in dem Medium 9 ein sich fortbewegender, akusto-optischer Wellenzug, in Figur 3A mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet, entsteht. Da der Eingangsstrahl 1 unter einem Winkel von der dem Schallerreger 10 gegenüberliegenden Seite eingestrahlt wird, trifft der Wellenzug zu verschiedenen Zeitpunkten auf den Eingangsstrahl 1 an verschiedenen axialen Positionen auf, so daß durch die Wechselwirkung des Wellenzugs mit dem Strahl definierte Strahl-Anteile 6 herausgelenkt werden. Es entsteht so durch die Strahlungs-Anteile 6 ein Strahlungsfeld, das einem axialen Abtasten des Eingangsstrahls 1 entspricht. In Figur 3B ist in Zuordnung zu Figur 3A die zeitliche Ausbreitung des Wellenzugs 12 in Abhängigkeit von A(t) (Amplitude der Schallwelle) angedeutet. Darüberhinaus ist in Figur 3C die gepulste Treiberspannung U(t) dargestellt, wobei die beiden Impulsfolgen den Wellenzügen 12 entsprechen.Figure 3 shows a basic structure in which the deflection of the beam components 6 of an input beam 1 is caused by acousto-optical effects. In this construction, a piezoelectric sound exciter is attached to an acousto-optical medium 9, via which sound waves are coupled into the medium 9 in the direction of arrow 11. The driving power of this piezo-electric sound exciter is pulsed, so that a moving, acousto-optical is moving in the medium 9 Wave train, designated by the reference number 12 in FIG. 3A, arises. Since the input beam 1 is irradiated at an angle from the side opposite the sound exciter 10, the wave train strikes the input beam 1 at different axial positions at different times, so that defined beam components 6 are deflected out by the interaction of the wave train with the beam . The radiation components 6 thus produce a radiation field which corresponds to an axial scanning of the input beam 1. In FIG. 3B, in relation to FIG. 3A, the time spread of the wave train 12 as a function of A (t) (amplitude of the sound wave) is indicated. In addition, the pulsed driver voltage U (t) is shown in FIG. 3C, the two pulse sequences corresponding to the wave trains 12.
In der Ausführungsform der Figur 3A wird das akusto-optische Medium so ausgeführt, daß die dem akustischen Erreger 10 gegenüberliegende Seite 13 schallabsorbierend ausgebildet ist. Diese Ausführungsform ergibt einen relativ einfachen Aufbau, benötigt aber hohe Treiberspannung U(t). Um die Treiberspannung U(t) zu reduzieren, wird, entsprechend der schematischen Anordnung der Figur 4A, das akusto-optische Medium 9 entsprechend eines akustischen Oszillators verwendet, wobei die dem piezo-elektrischen Schallerreger zugeordnete Einkoppelfläche 14 und die dieser Einkoppelfläche 14 gegenüberliegende Seite 13 parallel ausgerichtet und schallreflektierend ausgebildet sind. Durch geeignete Abstimmung der Treiberfrequenz des Schallerregers 10 und die Dimensionen des akusto-optischen Mediums kann die Treiberleistung unter der Resonanzbedingung erheblich reduziert werden.In the embodiment of FIG. 3A, the acousto-optical medium is designed in such a way that the side 13 opposite the acoustic exciter 10 is sound-absorbing. This embodiment results in a relatively simple structure, but requires a high drive voltage U (t). In order to reduce the driver voltage U (t), according to the schematic arrangement of FIG. 4A, the acousto-optical medium 9 corresponding to an acoustic oscillator is used, the coupling surface 14 assigned to the piezoelectric sound exciter and the side 13 opposite this coupling surface 14 aligned in parallel and sound-reflecting. The driver power under the resonance condition can be considerably reduced by suitably matching the driver frequency of the sound exciter 10 and the dimensions of the acousto-optical medium.
In Figur 5A ist ein prinzipieller Aufbau einer akusto-optischen Abtasteinrichtung gemäß der Erfindung unter Verwendung eines lichtführenden Mediums dargestellt wobei die Treiberspannung U(t) de Schallerregers 10 zeitlich moduliert wird, wie die Figur 5B zeigt. Die Anordnung besteht im wesentlichen aus einem akusto-optischen Material 9, in das ein Lichtwellenieiter 8 als strahlungsführender Kanal eingesetzt ist. Dieser Lichtwellenieiter 8 kann in das akusto-optische Material eingebettet sein, wird allerdings vorzugsweise, beispielsweise in Form eines Lichtwellenleiters mit einem abgeflachten Querschnittsprofil, auf eine entsprechende Fläche des akusto-optischen Materials 9 aufgesetzt oder darin eingebettet. An der einen Seitenfläche 14 des akusto-optischen Materials 9, bei dem es sich beispielsweise um TeO2, Ge, GaP, InP oder SiO2 handeln kann, ist der piezo-elektrische Schallerreger 10 angebracht. In das eine Ende des Lichtwellenleiters 8 wird ein Laserstrahl 1 mit der Intensität l0 mittels einer nicht näher dargestellten Einkopplungsoptik eingekoppelt. Durch Anlegen einer Hochfrequenz-Spannung (HF-U(t)) an dem piezo-elektrischen Schallerreger 10 wird in dem akusto-optischen Material 9 und in dem Lichtwellenieiter 8 eine fortlaufende Schallwelle, entsprechend Figur 5B zeitlich moduliert und somit ein Brechungsindexgitter in Richtung des Pfeils 11 erzeugt. Die Schallwelle ist zu dem Lichtwellenieiter 8 unter einem Winkel ΘB eingestellt Die Ausbreitungsrichtung der akusto-optischen Welle hat eine Komponente, die vorzugsweise anti-parallel zu der Lichtausbreitungsrichtung steht. Wird die Amplitude der akusto-optischen Weile entsprechend moduliert, so kann der kurz gepulste (ns) Laserstrahl 1 , der durch den Lichtwellenieiter 8 führt, aus verschiedenen axialen Positionen aufgrund einer Art Beugung am Gitter ausgeienkt werden, so daß an den unterschiedlichen axialen Positionen ausgelenkte Strahlen I,, l2, l3, l4 .... In ... IN entstehen. Wie zu erkennen ist, können ohne bewegliche Einrichtungen auf einem Abbildungsschirm an unterschiedlichen Positionen Bild- bzw. Pixel-Punkte erzeugt werden.FIG. 5A shows a basic structure of an acousto-optical scanning device according to the invention using a light-guiding medium, the driver voltage U (t) of the sound exciter 10 being modulated in time, as shown in FIG. 5B. The arrangement essentially consists of an acousto-optical material 9, into which an optical waveguide 8 is inserted as a radiation-guiding channel. This optical waveguide 8 can be embedded in the acousto-optical material, but is preferably placed, for example in the form of an optical waveguide with a flattened cross-sectional profile, on a corresponding surface of the acousto-optical material 9 or embedded therein. On one side surface 14 The piezoelectric sound exciter 10 is attached to the acousto-optical material 9, which can be, for example, TeO 2 , Ge, GaP, InP or SiO 2 . A laser beam 1 with the intensity l 0 is coupled into one end of the optical waveguide 8 by means of coupling optics (not shown in more detail). By applying a high-frequency voltage (HF-U (t)) to the piezoelectric sound exciter 10, a continuous sound wave is modulated in time in the acousto-optical material 9 and in the light waveguide 8, corresponding to FIG. 5B, and thus a refractive index grating in the direction of the Arrow 11 generated. The sound wave is set at an angle Θ B to the light waveguide 8. The direction of propagation of the acousto-optical wave has a component which is preferably anti-parallel to the direction of light propagation. If the amplitude of the acousto-optical wave is modulated accordingly, the short-pulsed (ns) laser beam 1, which leads through the light waveguide 8, can be deflected from different axial positions due to a kind of diffraction on the grating, so that deflected at the different axial positions Rays I ,, l 2 , l 3 , l 4 .... I n ... I N arise. As can be seen, image or pixel points can be generated at different positions on an imaging screen without moving devices.
Um ein zweidimensionales Pixel-Feld auf einer Abbildungsfiäche zu erzeugen, können mehrere Anordnungen, wie sie in Figur 5A gezeigt sind, übereinander gestapelt werden, so daß mit den jeweiligen Anordnungen einzelne Linien aus Pixel-Punkten gebildet werden können. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die einzelnen Strahlen \v l2, l3, l4 .... In ... IN mittels einer Ablenkeinrichtung abzulenken, um ein Pixel- Feld zu bilden.In order to produce a two-dimensional pixel field on an imaging surface, several arrangements, as shown in FIG. 5A, can be stacked on top of one another, so that individual lines can be formed from pixel points with the respective arrangements. However, there is also the possibility of deflecting the individual beams \ v l 2 , l 3 , l 4 .... I n ... I N by means of a deflection device in order to form a pixel field.
Demgegenüber zeigt nun die Figur 6 eine Ausführungsform, bei der mehrere, diskrete Wechselwirkungskanäle 18 mit jeweils einem Schallerreger 10 (zum Beispiel aku- sto- oder elektro-optische Wechselwirkungszonen) verwendet werden, die im wesentlichen entlang der Strahlausbreitungsrichtung 2 des Strahls 1 hintereinander angeordnet sind. Die jeweiligen Treiberspannungen U(t) für die Schallerreger 10 sind mit U1 (t), U2 (t), U8 (t) angegeben. Durch eine geeignete, zeitliche An- steuerung der Wechselwirkungsstärke der jeweiligen Wechselwirkungskanäle 18 wird der Strahl 1 , der wiederum durch einen Lichtwellenieiter 8 begrenzt sein kann, gerichtet um die jeweiligen Strahl-Anteile 6 von dem Strahl 1 auszukoppein.In contrast, FIG. 6 now shows an embodiment in which a plurality of discrete interaction channels 18, each with a sound exciter 10 (for example acousto-optic or electro-optical interaction zones), are used, which are arranged one behind the other essentially along the beam propagation direction 2 of the beam 1 . The respective driver voltages U (t) for the sound exciter 10 are indicated with U1 (t), U2 (t), U8 (t). Through a suitable, temporal control of the interaction strength of the respective interaction channels 18 the beam 1, which in turn can be limited by an optical waveguide 8, is directed in order to decouple the respective beam components 6 from the beam 1.
Entsprechend akusto-optischen Effekten können auch, wie bereits erwähnt wurde, elektrisch-optische Effekte verwendet werden. Hierzu ist in Figur 7 eine Anordnung gezeigt, bei der der Strahl 1 durch einen Lichtwellenieiter 8 geführt wird. Entlang des Lichtwellenleiters 8 wird entlang der z-Richtung, d.h. entlang der Achse des Lichtwellenleiters 8, ein Array aus Multiplexern mittels elektro-optischem Effekt angeordnet. Bei diesem Funktionsprinzip wird die Multiplexing-Technik, wie sie auf dem Gebiet der Informationstechnik bekannt ist, eingesetzt. Durch Anlegen einer geeigneten elektrischen Spannung wird ein definierter Strahl-Anteil 6 aus dem Wellenleiter 8 in die jeweiligen Lichtwellenieiter 8' eingekoppelt; es entsteht jeder Strahl-Anteil 6 in dem jeweiligen Lichtwellenieiter 8'. Auf diese Weise können die Intensitäten jeweiliger Strahl-Anteile zeitlich durch die Änderung der ausgelegten Spannungen moduliert werden, um die jeweiligen Bildpunkte auf einer Fläche (nicht dargestellt) zu erzeugen.Corresponding to acousto-optical effects, as already mentioned, electrical-optical effects can also be used. For this purpose, an arrangement is shown in FIG. 7 in which the beam 1 is guided through an optical waveguide 8. Along the optical fiber 8 along the z direction, i.e. An array of multiplexers is arranged along the axis of the optical waveguide 8 by means of an electro-optical effect. This principle of operation uses the multiplexing technique as is known in the field of information technology. By applying a suitable electrical voltage, a defined beam component 6 is coupled from the waveguide 8 into the respective optical waveguide 8 '; each beam component 6 arises in the respective light waveguide 8 '. In this way, the intensities of the respective beam components can be modulated in time by changing the designed voltages in order to generate the respective pixels on a surface (not shown).
Figuren 8A und 8B zeigen nun ein Beispiel, bei dem die Strahlauslenkung aus eiern Lichtwellenieiter 8 weitgehend mechanisch erfolgt. Entlang der Ausbreitungsrichtung eines Eingangsstrahls 1 in einem Wellenleiter 8 sind, in z-Richtung, nacheinander Mikrospiegel 20 (in den Figuren 8A und 8B schematisch dargestellt) angeordnet. Diese jeweiigen Mikrospiegel 10 umfassen im wesentlichen eine kapazitive Anordnung 21 , in denen ein Spiegel 22 aufgenommen ist. Der Mantel 24 des Lichtwellenleiters 8 liegt an dem Spiegel 22 an. Durch Anlegen einer geeigneten Spannung an die jeweilige kapazitive Anordnung 21 können die Spiegelträger 22 ihre Position ändern, wie dies an dem hochgeschwenkten Spiegelträger 22 an der vierten Position, von links aus in Figur 8B gesehehen, dargestellt ist. In dieser Stellung, in der der Lichtwellenieiter 8 von seiner geraden, in der z-Richtung verlaufenden Orientierung ausgelenkt ist, wird der Winkel des Strahls den Akzeptanzwinkel des Lichtwellenleiters 8 übersteigen, so daß ein Strahl-Anteil 6 ausgekoppelt wird.FIGS. 8A and 8B now show an example in which the beam deflection from an optical waveguide 8 takes place largely mechanically. Micromirrors 20 (shown schematically in FIGS. 8A and 8B) are arranged one after the other in the z-direction along the direction of propagation of an input beam 1 in a waveguide 8. These respective micromirrors 10 essentially comprise a capacitive arrangement 21 in which a mirror 22 is accommodated. The cladding 24 of the optical waveguide 8 lies against the mirror 22. By applying a suitable voltage to the respective capacitive arrangement 21, the mirror carriers 22 can change their position, as is shown on the pivoted-up mirror carrier 22 at the fourth position, seen from the left in FIG. 8B. In this position, in which the optical waveguide 8 is deflected from its straight orientation running in the z direction, the angle of the beam will exceed the acceptance angle of the optical waveguide 8, so that a beam component 6 is coupled out.
Eine mit der Anordnung nach den Figuren 8A und 8B vergleichbare Anordnung ist in Figur 9A und 9B gezeigt, wobei Figur 9A eine Draufsicht auf die Anordung der Figur 9B aus Richtung des Sichtpfeils IXA der Figur 9B darstellt. In dieser Ausführungsform ist der Lichtwellenieiter 8, wiederum mit einem Kern 25 und einem Mantel 24 zur Führung des Eingangsstrahls 1, auf einem akustischen Material 26 ausgebracht. Durch einen geeigneten Anregungsmechanismus, beispielsweise einen Schallerreger 10, wird eine akustische Welle, eine Scherer-Welle oder eine Pseudo-Rayleigh-Welle 27, die geeignet gepulst wird, erzeugt. Gemeinsames Prinzip hiebei ist, daß an der Oberfläche 28, auf der der Lichtwellenieiter 8 mit seinem Mantel 24 aufliegt, eine sich fortbewegende Höhenwelle 29, die in Figur 9B übertrieben dargestellt ist, erzeugt wird. An der Flanke 30 dieser Höhenwelle 29, an der der Lichtwellenieiter 8 aus der z-Richtung ausgelenkt ist, wird die lichtführende Funktion innerhalb des Lichtwellenleiters 8 zumindest teilweise aufgehoben, so daß der Strahl-Anteil 6 austritt. Durch die Fortbewegung der Höhenwelle wird der Einfallsstrahl entlang der Ausbreitungsrichtung des Eingangsstrahls 1 an verschiedenen Positionen ausgekoppelt.An arrangement comparable to the arrangement according to FIGS. 8A and 8B is shown in FIGS. 9A and 9B, FIG. 9A representing a plan view of the arrangement of FIG. 9B from the direction of the arrow IXA of FIG. 9B. In this In one embodiment, the light waveguide 8, again with a core 25 and a jacket 24 for guiding the input beam 1, is applied to an acoustic material 26. A suitable excitation mechanism, for example a sound exciter 10, generates an acoustic wave, a Scherer wave or a pseudo-Rayleigh wave 27 which is suitably pulsed. A common principle here is that a traveling wave 29, which is exaggerated in FIG. 9B, is generated on the surface 28 on which the light waveguide 8 rests with its jacket 24. On the flank 30 of this height wave 29, on which the optical waveguide 8 is deflected from the z direction, the light-guiding function within the optical waveguide 8 is at least partially canceled, so that the beam portion 6 emerges. The incidence beam is coupled out at different positions along the direction of propagation of the input beam 1 due to the movement of the height wave.
In den Figuren 10A und 10B ist nun eine Ausführungsform gezeigt die in ihrem grundsätzlichem Aufbau mit der Ausführungsform, die in den Figuren 8A und 8B dargestellt ist, vergleichbar ist Im Gegensatz zu den kapazitiven Anordnungen 21 sind dem jeweiligen Mikrospiegeln 20 bzw. deren Spiegelträgern bzw.Spiegeln 23 Stellglieder, vorzugsweise piezo-elektrische Aktuatoren 31 , zugeordnet. Die Änderung der den piezo-elektrischen Aktuatoren jeweils zugeführten elektrischen Spannung verändert deren Position und damit die Lage der Spiegel 23, wie dies in der Mitte der Figur 10B dargestellt ist, so daß wiederum im ausgelenkten Zustand die Spiegel 23, die an dem Mantel 24 des Lichtwellenieiter 8 anliegen, die lichtführende Funtion des Lichtwellenleiters jeweils aufhebt, so daß ein Strahl-Anteil 6 an definierten Positionen entlang der z-Richtung durch Betätigen des jeweiligen Aktuators 31 ausgelenkt werden kann. Es wird verständlich werden, daß durch unterschiedliche Spannungsbeaufschlagung der Aktuatoren 31 , oder aber der kapazitiven Anordnungen 21 in den Figuren 8A und 8B, eine unterschiedliche Auskoppelrichtung des Strahl- Anteils 6 bewirkt werden kann.FIGS. 10A and 10B now show an embodiment whose basic structure is comparable to the embodiment shown in FIGS. 8A and 8B. In contrast to the capacitive arrangements 21, the respective micromirrors 20 or their mirror supports or Mirror 23 actuators, preferably piezo-electric actuators 31, assigned. The change in the electrical voltage supplied to the piezoelectric actuators changes their position and thus the position of the mirrors 23, as shown in the middle of FIG. 10B, so that, in the deflected state, the mirrors 23 attached to the jacket 24 of Light waveguide 8 abut, the light-guiding function of the optical waveguide cancels, so that a beam portion 6 can be deflected at defined positions along the z direction by actuating the respective actuator 31. It will be understood that different application of voltage to the actuators 31, or else to the capacitive arrangements 21 in FIGS. 8A and 8B, can result in a different coupling-out direction of the beam portion 6.
In den Figuren 11A und 11B wird ein Lichtwellenieiter 8 über einen Träger 32 geführt. Der Träger 32 besitzt einen Hohlraum 33, der mit einem Fluid, vorzugsweise einer geeigneten Flüssigkeit gefüllt ist Entlang des Lichtwellenleiters 8 sind Mikrodüsen 34 an unterschiedlichen Positionen in der z-Richtung positioniert. Jede einzelne Mikrodüse 34 kann durch nicht näher dargestellte Anordnungen, ähnlich der Düsen eines Tintenstrahldruckers, angesteuert werden, so daß aus definierten Mikrodüsen 34 ein Flüssigkeitsstrahl 35 abgegeben werden kann. Dadurch hebt sich der Lichtwellenieiter 8 an, so daß der Einstellwinkel des Lichtwellenleiters 8 variiert wird. Die Unterseite, d.h. diejenige Seite, die auf dem Träger 32 aufliegt, ist so konfiguriert, daß an der Anstiegsflanke 30 des durch den Flüssigkeitsstrahl 35 angehobenen Lichtwellenleiters 8 ein Stahl-Anteil 6 an der jeweiligen Position ausgekoppelt wird.In FIGS. 11A and 11B, an optical waveguide 8 is guided over a carrier 32. The carrier 32 has a cavity 33 which is filled with a fluid, preferably a suitable liquid, along the optical waveguide 8 Micro nozzles 34 positioned at different positions in the z direction. Each individual micro nozzle 34 can be controlled by arrangements, not shown, similar to the nozzles of an ink jet printer, so that a liquid jet 35 can be emitted from defined micro nozzles 34. As a result, the optical waveguide 8 rises, so that the setting angle of the optical waveguide 8 is varied. The underside, ie the side that rests on the carrier 32, is configured such that a steel portion 6 is coupled out at the respective position on the rising flank 30 of the optical waveguide 8 raised by the liquid jet 35.
Eine weitere Anordnung, um das erfindungsgemäße Prinzip umzusetzen, ist in Figur 12 dargestellt. In dieser Anordnung wird eine Licht übertragende Beschichtung, beispielsweise in der Form eines Lichtwellenleiters 8, auf einen Substrat-Träger 36 aufgebracht, dessen Oberfläche 37 eine sägezahnförmige oder wellenförmige Struktur aufweist. Oberhalb der Oberfläche 37 des Substrat-Trägers wird ein Medium 38 angeordnet beispielsweise ein flüssiges Kristall, dessen Brechungsindex durch äußere Einwirkungen beeinflußt werden kann. Das Medium wird in einzelne Zonen unterteilt, so daß der Brechungsindex in der jeweiligen Zone aktiv so variiert werden kann, daß die wellenleitende Funktion des Lichtwellenieiters 8 lokal aufgehoben und dadurch ein Strahl-Anteil 6 aus der oberen Abdeckung 39 austritt. Durch eine sequentielle Variation des Brechungsindex des Mediums (flüssiges Kristall) 38 kann eine definierte Auskopplung der Strahl-Anteile 6 im Bereich der jeweiligen Flanken 30 der sägezahnartigen Struktur der Oberfäche 37 des Lichtwellenleiters 8 ausgekoppelt werden.A further arrangement for implementing the principle according to the invention is shown in FIG. In this arrangement, a light-transmitting coating, for example in the form of an optical waveguide 8, is applied to a substrate carrier 36, the surface 37 of which has a sawtooth-shaped or undulating structure. A medium 38, for example a liquid crystal, is arranged above the surface 37 of the substrate carrier, the refractive index of which can be influenced by external influences. The medium is divided into individual zones, so that the refractive index in the respective zone can be actively varied so that the wave-guiding function of the light waveguide 8 is canceled locally and a beam portion 6 emerges from the upper cover 39. Through a sequential variation of the refractive index of the medium (liquid crystal) 38, a defined coupling of the beam components 6 in the area of the respective flanks 30 of the sawtooth-like structure of the surface 37 of the optical waveguide 8 can be coupled out.
Eine gegenüber der Anordnung der Figur 12 abgewandelte Ausführungsform ist in Figur 13 gezeigt, mit dem Unterschied, daß der Lichtwellenieiter 8 mit einem strukturierten Mantel 24 versehen ist. An definierten Stellen, mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnet, ist der Mantel 24 des Lichtwellenleiters 8 unterbrochen, so daß der Kern 25 jeweils freiliegt. An diesen freigelegten Stellen erfolgt die Auskopplung eines Strahl-Anteils 6 wiederum durch Änderung des Brechungsindex des Flüssigkristalls 35. ln den vorstehenden, anhand der Figuren erläuterten Anordnungen wird vorzugsweise ein Lichtwellenieiter 8 mit einem flachen, rechteckigen Querschnitt eingesetzt, was den Vorteil hat, daß die Unterseite flach und definiert auf einen Träger, beispielsweise auf den Substrat-Träger 36 der Figuren 12 und 13, aufgelegt werden kann.An embodiment modified from the arrangement in FIG. 12 is shown in FIG. 13, with the difference that the light waveguide 8 is provided with a structured jacket 24. The jacket 24 of the optical waveguide 8 is interrupted at defined points, designated by the reference numeral 40, so that the core 25 is exposed in each case. At these exposed points, a beam portion 6 is coupled out again by changing the refractive index of the liquid crystal 35. In the above arrangements explained with reference to the figures, an optical waveguide 8 with a flat, rectangular cross section is preferably used, which has the advantage that the underside is flat and defined on a carrier, for example on the substrate carrier 36 of FIGS. 12 and 13, can be hung up.
Die vorstehend erläuterten Ausführungsformen für axiale Abtasteinrichtungen können für verschiedene Anwendungen modifiziert werden, zum Beispiel für Bildwiedergabetechniken, für die Informationstechnik und zum Einsatz im Bereich der Computertechnik. Hierzu kann es erforderlich sein, die Strahl-Anteile 6, die ausgekoppelt sind, nachgeschalteten optischen Sytemen zur Strahlformung sowie Abtasteinrichtungen, wie beispielsweise Zeilenabtasteinrichtungen, zuzuführen.The above-described embodiments for axial scanning devices can be modified for various applications, for example for image reproduction techniques, for information technology and for use in the field of computer technology. For this purpose, it may be necessary to supply the beam components 6, which are coupled out, to downstream optical systems for beam shaping and to scanning devices, such as, for example, line scanning devices.
Vorstehend wurden darüberhinaus Ausführungsformen für jeweils einen einzigen Abtastkanal erläutert, so daß lineare Abtasteinrichtungen damit gebildet werden können. Figur 14 zeigt nun eine Ausführungsform, bei der der Lichtwellenieiter gefaltet wird, um dadurch mehrere Kanäle im wesentlichen parallel zueinander anzuordnen, so daß eine zweidimensionale Anordnung entsteht. Die jeweiligen Lichtwellenieiter können jeweils durch einen einzelnen Eingangsstrahl 1 versorgt werden, es ist allerdings auch möglich, einen durchgehenden Lichtwellenieiter 8 zu verwenden, so daß die einzelnen Abschnitte, wie sie in Figur 14 zu sehen sind, jeweils an ihren Enden, mit den strichpunktierten Verbindungslinien 41 bezeichnet, miteinander verbunden sind.In addition, embodiments for a single scanning channel were explained above, so that linear scanning devices can be formed therewith. FIG. 14 now shows an embodiment in which the optical waveguide is folded in order thereby to arrange a plurality of channels essentially parallel to one another, so that a two-dimensional arrangement is produced. The respective optical waveguides can each be supplied by a single input beam 1, but it is also possible to use a continuous optical waveguide 8, so that the individual sections, as can be seen in FIG. 14, each have their ends with the dash-dotted connecting lines 41 designated, are interconnected.
Falls Anordnungen, wie sie auch in Figur 14 gezeigt sind, auf sehr kleinen Chips mit typischen Dimensionen von 10 mm x 10 mm aufgebaut werden, kann eine sehr kompakte Biidwiedergabeeinheit realisiert werden, die darüberhinaus einen einfachen konstruktiven Aufbau aufweist, robust und zuverlässig ist mit einer hohen Flexibilität, die prinzipiell eine unbegrenzte Anzahl von Auflösungspunkten zuläßt.If arrangements, as also shown in FIG. 14, are built on very small chips with typical dimensions of 10 mm x 10 mm, a very compact image display unit can be realized, which moreover has a simple construction, is robust and reliable with one high flexibility, which in principle allows an unlimited number of resolution points.
Figur 15 zeigt nun, unter Verwendung der Anordnung, wie sie in Figur 5A dargestellt ist, einen prinzipiellen Aufbau einer Projektionseinrichtung mit einen im Nanosekun- denbereich gepulsten Laser. Der Laser 41 wird mit einer Kopplungsoptik, beispielsweise einer Fokussierungslinse 42, in den Lichtwellenieiter 8 eingekoppelt. Über den piezo-elektrischen Schallerreger 10 werden in dem akusto-optischen Material und Lichtwellenieiter fortlaufende und amplitudenmodulierte Schallwellen erzeugt, wie dies anhand der Figur 5A erläutert ist, und es wird eine Linie herausgebeugt die unter Verwendung einer Abbildungsoptik 43 und einer zusätzlichen Linienabtasteinrichtung 44 auf einem Abbildungsschirm 45 abgebildet wird.FIG. 15 shows, using the arrangement as shown in FIG. 5A, a basic structure of a projection device with a laser pulsed in the nanosecond range. The laser 41 is coupled into the optical waveguide 8 using coupling optics, for example a focusing lens 42. about the piezoelectric sound exciter 10, continuous and amplitude-modulated sound waves are generated in the acousto-optical material and optical waveguide, as explained with reference to FIG. 5A, and a line is bent out using an imaging optics 43 and an additional line scanner 44 on an imaging screen 45 is shown.
Die Treiberspannung U(t), die in der Treibereinrichtung 46 erzeugt wird und mit der der piezo-elektrische Schallerreger 10 angesteuert wird, wird von einem Videosignal einer Videosignal-Verarbeitungseinrichtung 47, das in einem Kompressor 48 komprimiert wird, abgeleitet. Die einzelnen Komponenten werden durch eine zentrale Prozessoreinheit 49 gesteuert.The drive voltage U (t), which is generated in the driver device 46 and with which the piezoelectric sound exciter 10 is driven, is derived from a video signal of a video signal processing device 47, which is compressed in a compressor 48. The individual components are controlled by a central processor unit 49.
Wie anhand der vorstehenden Beschreibung zu erkennen ist, können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und den entsprechenden Vorrichtungen zweidimensiona- le Abtasteinrichtungen aufgebaut werden; eine Übertragung der Anordnungen auf einen 4π-Raum-Abtastwinkel ist ebenfalls möglich, d.h. es kann ein dreidimensionaler Raum in allen Richtungen abgetastet werden.As can be seen from the above description, two-dimensional scanning devices can be constructed using the method according to the invention and the corresponding devices; a transfer of the arrangements to a 4π space scanning angle is also possible, i.e. a three-dimensional space can be scanned in all directions.
Soweit in den einzelnen Figuren entsprechende Bezugszeichen für entsprechende Bauteile verwendet werden, so können die Beschreibungsabschnitte zu den jeweiligen Figuren auch auf die anderen Figuren analog übertragen werden. Darüberhinaus sind die den einzelnen Ausführungsformen nach den einzelnen Figuren spezifischen Merkmale zum Aufbau von Anordnungen, wie sie in Figur 15 dargestellt sind, miteinander kombinierbar.Insofar as corresponding reference numerals are used for corresponding components in the individual figures, the description sections for the respective figures can also be transferred analogously to the other figures. In addition, the features specific to the individual embodiments according to the individual figures can be combined with one another to build up arrangements as shown in FIG.
Bei allen vorstehend diskutierten Auführungen befinden sich die Wechselwirkungsbereiche außerhalb der Laserquelle. Es ist auch möglich, daß der Wechselswirkungsbereich innerhalb des Laserresonators plaziert wird. Es ist eine wesentlich geringere Auskopplungseffizienz aus den jeweiligen Wechselwirkungszonen ausreichend. In diesem Fall ist ein Ringlaser, beispielsweise ein Ring-Faserlaser, zu bevorzugen. In all of the performances discussed above, the interaction areas are outside the laser source. It is also possible for the interaction area to be placed within the laser resonator. A significantly lower extraction efficiency from the respective interaction zones is sufficient. In this case, a ring laser, for example a ring fiber laser, is preferred.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT CLAIMS
1. Verfahren zum Richten eines Strahls auf unterschiedliche Positionen einer Fläche, wobei der Strahl eine Richtungsänderung durch definiertes Einwirken auf ihn derart erfährt, daß dieser Strahl einer definierten Position auf der Fläche zuordenbar ist, dadurch gekennzeichnet daß der Strahl mit einer Ausbreitungsrichtung in axialer oder z-Richtung einen Bereich in z-Richtung durchquert und daß auf den Strahl an definierten Zonen in z-Richtung innerhalb dieses Bereichs derart eingewirkt wird, daß ein definierter Strahl-Anteil an der definierten Zone um einen definierten Betrag eine Richtungsänderung erfährt.1. A method for directing a beam at different positions of a surface, the beam undergoing a change in direction by acting on it in such a way that this beam can be assigned to a defined position on the surface, characterized in that the beam has a direction of propagation in the axial or z Direction traverses an area in the z direction and that the beam is acted on at defined zones in the z direction within this area in such a way that a defined portion of the beam in the defined zone undergoes a change in direction by a defined amount.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Betrag der Richtungsänderungen an den jeweiligen Zonen im wesentlichen auf eine gleiche Größe eingestellt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the respective amount of changes in direction at the respective zones is set substantially to the same size.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl ein Elektronenstrahl ist.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the beam is an electron beam.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl ein Laserstrahl ist4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the beam is a laser beam
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich innerhalb des Lasersonators angeordnet ist.5. The method according to claim 4, characterized in that the region is arranged within the laser sonator.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Laser ein Faserlaser mit einem Ringsonator eingesetzt wird. 6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that a fiber laser with a ring resonator is used as the laser.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone, in der auf den Strahl eingewirkt wird, zeitlich geändert wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the zone in which the beam is acted on is changed over time.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen entlang der z-Richtung aktiv adressierbar sind.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the zones are actively addressable along the z-direction.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich in z-Richtung, den der Strahl durchquert, durch ein Medium begrenzt wird.9. The method according to any one of claims 4 to 8, characterized in that the area in the z direction through which the beam traverses is limited by a medium.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Medium ein Lichtwellenieiter eingesetzt wird.10. The method according to claim 9, characterized in that an optical waveguide is used as the medium.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß als Medium ein selbstfokussierendes Medium eingesetzt wird.11. The method according to claim 9, characterized in that a self-focusing medium is used as the medium.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Medium ein solches mit einer quer zu der z-Richtung strahlführenden Brechungsindex-Verteilung eingesetzt wird.12. The method according to claim 9, characterized in that such a medium is used with a transverse to the z-direction of the refractive index distribution.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet daß ein planarer Lichtwellenieiter eingesetzt wird.13. The method according to any one of claims 10 to 12, characterized in that a planar optical waveguide is used.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet daß die Richtungsänderungen durch akusto-optische Effekte bewirkt werden.14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the changes in direction are brought about by acousto-optical effects.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium aus einem akusto-optischen Material besteht und mit einem akusto-optischen Material in Kontakt steht und an dem akusto-optischen Material mindestens ein piezo-elektrischer Schallerreger angeordnet ist.15. The method according to claim 14, characterized in that the medium consists of an acousto-optical material and is in contact with an acousto-optical material and at least one piezoelectric sound exciter is arranged on the acousto-optical material.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß als akusto-optisches Material TeO2, Ge, GaP, InP oder SiO2 eingesetzt wird. 16. The method according to claim 15, characterized in that TeO 2 , Ge, GaP, InP or SiO 2 is used as the acousto-optical material.
17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet daß die von dem piezoelektrischen Schallerreger ausgehenden Schallwellen auf der gegenüberliegenden Seite an dem Medium reflektiert werden.17. The method according to claim 15, characterized in that the sound waves emanating from the piezoelectric sound exciter are reflected on the opposite side of the medium.
18. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß in z-Richtung jeder Zone ein jeweiliger piezo-elektrischer Schallerreger zugeordnet ist.18. The method according to claim 15, characterized in that a respective piezoelectric sound exciter is assigned in the z direction of each zone.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungsänderung durch elektro-optische Effekte bewirkt wird.19. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the change in direction is brought about by electro-optical effects.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, das als elektro-opti- sches Medium LiNbO3, KNbO3 oder ein elektro-optisches Polymer eingesetzt wird.20. The method according to claim 19, characterized in that LiNbO 3 , KNbO 3 or an electro-optical polymer is used as the electro-optical medium.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtwellenieiter an der jeweiligen Zone mechanisch verformt wird derart, daß die strahlführenden Bedingungen an der Zone aufgehoben werden.21. The method according to any one of claims 9 to 13, characterized in that the optical waveguide is mechanically deformed at the respective zone in such a way that the beam-guiding conditions at the zone are eliminated.
22. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung jeweils mittels eines bewegbaren Elements erfolgt, das in den Lichtwellenieiter eingreift.22. The method according to claim 21, characterized in that the deformation takes place in each case by means of a movable element which engages in the optical waveguide.
23. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung mittels kapazitivem Stellglied erfolgt23. The method according to claim 21, characterized in that the deformation takes place by means of a capacitive actuator
24. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung mittels piezo-elektrischem Stellglied erfolgt.24. The method according to claim 21, characterized in that the deformation takes place by means of piezo-electric actuator.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Formung mittels Stellglied erfolgt, das einen Spiegel aufweist, der sich an den Lichtwellenieiter anlegt.25. The method according to any one of claims 21 to 24, characterized in that the shaping is carried out by means of an actuator which has a mirror which bears against the optical waveguide.
26. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung mittels eines Fluids erfolgt. 26. The method according to claim 21, characterized in that the deformation takes place by means of a fluid.
27. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung mittels akustischer Wellen erfolgt.27. The method according to claim 21, characterized in that the deformation takes place by means of acoustic waves.
28. Verfahren nach Anspruch 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtwellenieiter eine den Zonen entsprechende, definierte Verformung aufweist und teilweise von einem transmissiven Medium, dessen Brechungsindex durch äußere Einwirkung änderbar ist, umgeben ist, wobei die strahlführenden Bedingungen an der Zone durch definierte Änderung des Brechungsindex aufgehoben wird.28. The method according to claim 9 to 13, characterized in that the light waveguide has a defined deformation corresponding to the zones and is partially surrounded by a transmissive medium, the refractive index of which can be changed by external influences, the beam-guiding conditions at the zone being defined by Change in the refractive index is canceled.
29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das transmissive Medium ein Flüssigkristall ist.29. The method according to claim 28, characterized in that the transmissive medium is a liquid crystal.
30. Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtwellenieiter wellenförmig verformt ist, und daß der Lichtwellenieiter einen Kernbereich und einen Mantelbereich aufweist, wobei der Kernbereich an Wendepunkten des Lichtwellenleiters von dem Mantelbereich frei belassen ist, um an diesen freien Bereichen die Auskoppelstellen zu definieren.30. The method according to claim 28 or 29, characterized in that the optical waveguide is deformed in a wave shape, and in that the optical waveguide has a core region and a cladding region, the core region being left free from the cladding region at turning points of the optical waveguide, in order to avoid the free regions at these To define decoupling points.
31. Verfahren zum Aufbauen einer Abbildungseinheit mit n Zonen und m Reihen, dadurch gekennzeichnet daß mehrere Anordnungen nach einem der Ansprüche 1 bis 30, die jeweils eine Reihe mit n Zonen bilden, in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zur z-Richtung versetzt angeordnet werden, um m Zeilen zu bilden.31. A method for building an imaging unit with n zones and m rows, characterized in that a plurality of arrangements according to one of claims 1 to 30, each forming a row with n zones, are arranged offset in a direction substantially perpendicular to the z direction, to form m rows.
32. Verfahren zum Aufbauen einer Abbildungseinheit mit n Zonen und m Reihen, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Reihe ein Lichtwellenieiter nach einem der Ansprüche 9 bis 13 angeordnet ist, wobei die einzelnen Lichtwellenieiter zu einem fortlaufenden Lichtwellenieiter wechselweise an dem einen oder anderen Ende miteinander verbunden sind.32. A method for building an imaging unit with n zones and m rows, characterized in that a light waveguide according to one of claims 9 to 13 is arranged in each row, the individual light waveguides being connected to one another at one end or the other to form a continuous light waveguide are.
33. Vorrichtung zum Richten eines Strahls auf unterschiedliche Positionen einer Fläche, wobei der Strahl eine Richtungsänderung durch definiertes Einwirken auf ihn derart erfährt, daß dieser Strahl einer definierten Position auf der Fläche zuordenbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl mit einer Ausbreitungsrichtung in axialer oder z-Richtung einen Bereich in z-Richtung durchquert und daß auf den Strahl an definierten Zonen in z-Richtung innerhalb dieses Bereichs derart eingewirkt wird, daß ein definierter Strahl-Anteil an der definierten Zone um einen definierten Betrag eine Richtungsänderung erfährt.33. Device for directing a beam onto different positions of a surface, the beam experiencing a change in direction through defined action on it in such a way that this beam can be assigned to a defined position on the surface, characterized in that the beam with a Direction of propagation in the axial or z direction traverses a region in the z direction and that the beam is acted on at defined zones in the z direction within this region in such a way that a defined portion of the beam in the defined zone undergoes a change in direction by a defined amount .
34. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 33 für ein Bildgenerierungssystem.34. Use of the device according to claim 33 for an image generation system.
35. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 34 zur Informationsübertragung.35. Use of the device according to claim 34 for information transmission.
36. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 35 zur Bildung eines Lese-Schreibkopfes.36. Use of the device according to claim 35 for forming a read / write head.
37. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 36 als Abtasteinrichtung. 37. Use of the device according to claim 36 as a scanning device.
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