WO2020078735A1 - Vorrichtung und verfahren zum bereitstellen eines mehrfarbigen lichtstrahls für einen projektor, projektor und herstellverfahren - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum bereitstellen eines mehrfarbigen lichtstrahls für einen projektor, projektor und herstellverfahren Download PDF

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WO2020078735A1
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light
light source
coupling
projector
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Alexander Huebel
Tobias Graf
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Robert Bosch Gmbh
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    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features

Definitions

  • the invention is based on a device or a method according to the type of the independent claims.
  • Glass fibers can be used to combine light beams of different colors into one light beam.
  • the optical combiner represents a waveguide structure that is implemented in a silicate glass body. Light of different wavelengths is brought together in the combiner.
  • Waveguide element shaped optical waveguide per light source it is possible to provide a multi-colored, high-frequency modulatable light beam with high beam quality. This can advantageously be implemented in a compact design and therefore enables the use of the ones presented here
  • a miniaturized projection system that can be used, for example, for data glasses, an electronic wristwatch (smartwatch) or a mobile phone (smartphone).
  • the device has at least a first one
  • the device comprises a waveguide element, a beam shaping device and a structural element.
  • the waveguide element forms a first waveguide for guiding light from the first light source, a second waveguide for guiding light from the second light source and a coupling-out region for coupling out light from the first waveguide and the second waveguide.
  • Beam shaping device is designed to shape the multicolored light beam using the light coupled out of the coupling-out area.
  • the first light source, the second light source, the waveguide element and the beam shaping device are arranged on the structural element.
  • the projector can be, for example, a high-resolution miniaturized projection system, a so-called mini-projector or pico-projector for a portable device such as data glasses.
  • the device can be referred to as a multicolored light source module for the projector and can be designed with two, three or more light sources, for example as a red-green-blue light source module.
  • the first and the second light source can be used, for example, as edge-emitting laser diodes (for example as DFB and DBR laser), as edge-emitting superluminescent LEDs or as vertically emitting laser diodes (so-called VCSEL) or as a combination of different light source types based on different ones
  • the waveguide element may consist of a cladding material with a lower refractive index than a core material, the first and second waveguides being formed in the core material.
  • silicon dioxide can be used as the cladding material for the waveguide element, with silicon nitride, silicon oxynitride or lithium niobate as the core material.
  • a polymer or a hybrid polymer can also be used as the sheath material.
  • the core material can be embedded in the cladding material to form the waveguide.
  • the waveguide element can thus be an element that comprises regions that consist of the cladding material and that comprises regions that consist of the core material. It can
  • Waveguide element can be made in one piece.
  • the waveguides can be waveguides formed in the waveguide element by a lithographic exposure process.
  • the coupling-out area can be realized as part of the waveguide element.
  • the beam shaping device can comprise, for example, one or more microlenses.
  • the structural element can be formed as a mechanical structural part on which all other components of the device can be attached, for example by means of a soldering process or by means of eutectic bonding.
  • the first waveguide and the second waveguide can be designed in one mode.
  • shaped ends of the first waveguide and the second waveguide can be arranged at different distances from the beam shaping device in the coupling-out region.
  • the single-mode configuration of the first and second waveguides is advantageous since the distribution of light emitted at the waveguide end does not depend on the properties of the light source. Thus, manufacturing tolerances of the light source do not affect the emitted light distribution, which is why the device is used in conjunction with a miniaturized projector is advantageous because in this case the different rays are the same
  • Beam parameters (origin, direction, diameter and divergence angle) have, which advantageously allows a common optical element such as a beam shaping device for the
  • the different distance between the ends of the first and the second waveguide is advantageous in relation to an adjustment tolerance of the beam shaping device.
  • the adjustment between the beam shaping device and the waveguides can advantageously take place on the basis of an adjustment of the degree of freedom between the beam shaping device and the waveguide element, an adjustment between the
  • the beam shaping device and the individual waveguides are not required in this case, which is advantageously cost-saving.
  • the first waveguide and additionally or alternatively the second waveguide can be used as a strip waveguide
  • Rib waveguide or be shaped as a cylindrical waveguide.
  • the profile of the waveguide can advantageously correspond to an embodiment of a material of the waveguide element and a material of the waveguide formed in the waveguide element in order to achieve a unimodality of the waveguide.
  • a cross-sectional shape of the waveguide can thereby be selected in accordance with a color of the light source of the light to be guided by the waveguide. In conjunction with the specific positioning of the ends of the waveguides as described above, this can
  • Light beam can be set the same for all colors.
  • the waveguide element can be designed as an optical chip.
  • the waveguide element can be implemented, for example, as a photonic integrated circuit.
  • the use of an optical chip as a waveguide element advantageously enables a compact construction of the device.
  • the waveguide element can form a first coupling element for coupling light from the first light source into the first waveguide. Additionally or alternatively, this can
  • Waveguide element form a second coupling element for coupling light from the second light source into the second waveguide.
  • a coupling element can be formed as part of the waveguide element, and can additionally or alternatively be arranged between the light source and the waveguide element.
  • the coupling element can be shaped, for example, by a specific shape of a start of the waveguide, for example by a funnel-shaped shape, or by embedding an element such as a grating coupler.
  • Light sources to the waveguide element of several micrometers can be achieved, whereby an assembly of the waveguide element by means of a
  • the coupling element so that part of the light output is reflected or absorbed in order to increase the safety of the device with respect to an eye-safe operation of a projector with such a light source.
  • the beam shaping device can comprise at least one microlens and a correction plate for correcting a focal point of the microlens.
  • the correction plate can be, for example, another microlens with low refractive power.
  • a microlens can be integrated into the device and after measuring the beam divergence of the shaped one
  • a corresponding corrective correction plate can be used to correct the beam divergence. This is
  • the beam shaping device can also have a plurality of microlenses, in this case by means of the
  • Correction plate the focus of the beam shaping device can be corrected.
  • the device can also be a
  • control electronics element can be arranged the structural element. It can also be arranged the structural element. It can also be arranged the structural element. It can also be arranged the structural element. It can also be arranged the structural element. It can also be arranged the structural element. It can also be arranged the structural element. It can also be arranged the structural element. It can also be arranged the structural element. It can also be arranged the structural element. It can also be arranged the structural element. It can also be arranged the structural element. It can also be arranged the structural element. It can also be arranged the structural element. It can also be arranged the structural element. It can also be arranged the structural element. It can also be arranged the structural element. It can also be arranged the structural element. It can also be arranged the structural element. It can also be arranged the structural element. It can also be arranged the structural element. It can also be arranged the structural element. It can also be arranged the structural element. It can also be arranged the structural element. It can also be arranged the structural element. It can also
  • Control electronics element can be connected to the first light source and the second light source in a manner capable of signal transmission.
  • the control electronics element can be implemented as an integrated circuit, for example as a user-specific integrated circuit.
  • the control electronics element can consist of several parts, for example a digital logic module and a digital-to-analog converter.
  • the light sources can, for example, be soldered onto the control electronics element in the form of a user-specific integrated circuit.
  • a signal transmission rate can advantageously be increased in this way.
  • the device can also have a third light source.
  • the waveguide element can be a third in this case
  • Form waveguides for guiding light from the third light source, and the coupling-out region can additionally be shaped for coupling out light from the third waveguide.
  • Embodiments of the third light source and the third waveguide can be implemented in accordance with the above-described embodiments of the first and second light sources and the first and second waveguides.
  • the device with the third light source can advantageously be designed as a red-green-blue light source module for the projector.
  • the device can also have a large number of light sources, for each of which a further waveguide can be formed in the waveguide element.
  • the device can be smaller than 8 millimeters.
  • the length, height or width of the device can be less than 8 millimeters, or the device can have a dimension of less than 8
  • each of the waveguides can be, for example, less than 8 in length
  • the projector can be realized as a miniaturized projector, for example as a so-called high-resolution pico projector, and can be used, for example, for data glasses or a portable device.
  • the at least one device can be used as the light source of the projector.
  • the beam parameters of the light steel shaped by means of the device can precisely match a target value.
  • the projector can have at least one deflection element, for example an adjustable micromirror.
  • the deflection element can be used for the controlled deflection of the light beam provided by the at least one device. In this way, the pixels of an image can be projected onto a projection surface in succession using a single device.
  • the projector can have a plurality of devices. This has the advantage that a plurality of
  • Pixels of the image can be projected onto the projection surface.
  • a method of providing a multicolor light beam to a projector comprises a step of
  • a step of directing and a step of shaping In the emitting step, light is emitted using a first light source and a second light source. In the step of directing is under
  • a first waveguide to direct light from the first light source.
  • light is guided from the second light source.
  • the step of guiding using a coupling-out area light is coupled out of the first waveguide and the second waveguide.
  • the first waveguide, the second waveguide and the coupling-out area are formed from a waveguide element.
  • the molding step using the from the Outcoupling area of outcoupled light by means of a beam shaping device the multicolored light beam is shaped.
  • This approach also introduces a manufacturing method for manufacturing a device for providing a multicolored light beam for a projector.
  • the manufacturing method has a step of providing a first light source and a second light source, a step of providing a waveguide element, a step of providing one
  • the waveguide element In the step of providing the waveguide element, the waveguide element
  • a first waveguide for guiding light of the first light source a second waveguide for guiding light of the second
  • the beam shaping device is provided, which is designed to underneath the multicolored light beam
  • the first light source, the second light source, the waveguide element and the beam shaping device are combined on one
  • Structural element arranged to manufacture the device.
  • the components mentioned can be soldered to the structural element, for example, or attached by means of eutectic bonding.
  • 1 and 2 is a schematic representation of a device for
  • 3a and 3b are schematic representations of a projector according to
  • Embodiments; 4 to 6 show a schematic illustration of a waveguide of a device for providing a multicolored light beam for a projector according to an exemplary embodiment
  • FIG. 7 and 8 show a schematic illustration of a waveguide element of a device for providing a multicolored light beam for a projector according to an exemplary embodiment
  • 9 to 11 is a schematic representation of part of a
  • Waveguide element of a device for providing a multicolored light beam for a projector according to an embodiment
  • Waveguide element with a beam parameter auxiliary element of a device for providing a multicolored light beam for a projector according to an embodiment
  • 16 to 18 show a schematic illustration of a start of a waveguide of a device for providing a multicolored light beam for a projector according to an exemplary embodiment
  • 19 to 21 a schematic illustration of a coupling element of a waveguide element of a device for providing a multicolored light beam for a projector according to an exemplary embodiment
  • FIG. 22 shows a schematic illustration of a waveguide element and a beam shaping device of a device for providing a
  • 23 to 25 show a schematic illustration of an end of a waveguide of a device for providing a multicolored light beam for a projector according to an exemplary embodiment
  • 26 and 27 are characteristic curves of an intensity distribution of light at one end of a waveguide of a device for providing a multicolored light beam for a projector according to an exemplary embodiment
  • FIG. 28 shows a schematic illustration of one end of a waveguide of a device for providing a multicolored light beam for a projector according to an exemplary embodiment
  • 29 to 32 show characteristic curves of an intensity distribution of light at one end of a waveguide of a device for providing a multicolored light beam for a projector according to an exemplary embodiment
  • 34 shows a flowchart of a production method for producing a device for providing a multicolored light beam for a projector according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a device 100 for
  • the device 100 comprises a first light source 105, a second light source 106 and, according to this exemplary embodiment, also a third light source 107.
  • the device 100 comprises a waveguide element 110, a beam shaping device 115 and a structure element 120
  • Waveguide element 110 forms a first waveguide 125 for guiding light from the first light source 105, a second waveguide 126 for guiding light the second light source 106, a third waveguide 127 for guiding light from the third light source 107 and a coupling-out region 130 for coupling out light from the first waveguide 125, the second waveguide 126 and the third waveguide 127.
  • the beam shaping device 115 is designed to shape the multicolored light beam using the light coupled out of the coupling-out region 130.
  • Structural element 120 are the first light source 105, the second light source 106, the third light source 107, the waveguide element 110 and the
  • Beam shaping device 115 arranged.
  • the rectangular coordinate system shown illustrates the example of the schematic arrangement of the components mentioned on the
  • the waveguide element 110 is arranged with respect to the x-axis between the waveguides 125, 126, 127 and the beam shaping device 115.
  • the light emitted by the light sources 105, 106, 107 is directed by the waveguides 125, 126, 127 in the direction of the x-axis
  • the waveguides 125, 127 each have a curved section through which a distance between the waveguides 125, 126, 127 is reduced.
  • the light sources 105, 106, 107 are arranged side by side in the direction of the y axis. As the vertical axis, the z axis shows an example of a height of components of the device 100, which is shown in more detail with reference to the following figures.
  • the device 100 also comprises an optional control electronics element 135
  • Control electronics element 135 is arranged on the structural element 120 and is connected to the first light source 105, the second light source 106 and the third light source 107 in a manner capable of signal transmission.
  • the control electronics element 135 is designed to control the light sources 105, 106, 107, for example to switch them on or off and optionally to set a light intensity of the light emitted by the light sources 105, 106, 107.
  • the control electronics element 135 for the light sources 105, 106, 107 is, for example, as an integrated circuit, for example as
  • control electronics element 135 can be made in one part or in several parts, for example it can have a digital logic module and a digital-to-analog converter.
  • fast control electronics are required, because pixel rates can be several 100 MHz to several GHz. It is therefore advantageous to design the electrical connections between the control electronics element 135 and the light sources 105, 106, 107 to be short for fast signal rise times.
  • the light sources 105, 106, 107 can, for example, be directly applied to a user-specific integrated switching element
  • Drive electronics element 135 are soldered.
  • waveguide element 110 shapes according to that shown here
  • Embodiment a first coupling element 140 for coupling light from the first light source 105 into the first waveguide 125.
  • the waveguide element 110 forms a second coupling element 141 for coupling light from the second light source 106 into the second waveguide 126 and a third coupling element 142 for coupling light from the third light source 107 into the third waveguide 127.
  • the use of coupling elements 140, 141, 142 is advantageous in order to couple the light from the light sources 105, 106, 107 into the waveguides 125, 126, 127 with a well-defined efficiency.
  • Edge-emitting laser diodes are light sources 105, 106, 107
  • the light sources 105, 106, 107 are available, for example, as chips with external dimensions of approximately 500 pm x 500 pm x 100 pm (length x width x height).
  • Device 100 comprises two or more light sources 105, 106, 107.
  • the structural element 120 can be implemented as a mechanical structural part and also fulfills the function of a heat sink for a thermal power loss of the light sources 105, 106, 107 and the control electronic element 135 Components of the device 100 to be arranged in the structural element 120 are fastened by means of a stable fastening method, for example
  • soldering processes and eutectic bonding, attached to the structural element 120 are implemented as a printed circuit board.
  • the beam shaping device 115 is implemented as a microlens or a combination of microlenses.
  • Beam shaping device 115 is designed to determine a specific one
  • the device 100 can be used to make different colored
  • Control electronics the control electronics element 135 and with micro-optical components such as the waveguide element 110, the waveguides 125, 126,
  • device 100 is smaller than
  • the device 100 can be implemented, for example, in an installation space smaller than 5 millimeters x 5 millimeters x 5 millimeters.
  • the miniaturization of the device 100 is possible through the shaping of the waveguides 125, 126, 127, which are not designed as glass fibers but are formed in the waveguide element 110 of the device 100. It is
  • Waveguide element 110 optionally implemented as an optical chip, for example as a photonic integrated circuit.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a device 100 for
  • the overview of the device 100 shown here essentially corresponds to FIG. 1, and is also an example of the first Light source 105 shown a beam path of light.
  • a light beam 205 is output from the first light source 105.
  • the light beam 205 is coupled into the first waveguide 125 by means of the first coupling element 140 and directed in the direction of the coupling-out region 130 of the waveguide element 110.
  • a light beam 210 coupled out of the coupling-out area 130 by the first waveguide 125 radiates in the direction of the beam shaping device 115.
  • Beam shaping device 115 at least one microlens 215 and one
  • the beam shaping device 115 forms a light beam 220 for a projector from the light beam 210 which is coupled out of the coupling-out area 130.
  • the first light source 105 is active, so that the light beam 220 is provided as a single-color light beam. If, in addition, the second light source 106 and additionally or alternatively the third light source 107 are active, the light coupled out of the coupling-out area 130 is brought together and the light beam 220 is provided as a multicolored light beam 220.
  • FIG. 3a shows a schematic illustration of a projector 300 according to an exemplary embodiment.
  • the projector 300 comprises a single device 100, as described with reference to the figures mentioned above.
  • the projector 300 is designed to project an image onto the projection surface 305.
  • the projector 300 has a movable deflection element 306, which is designed to deflect a light beam 220 provided by the device 100 such that the light beam 220 projects as a projection beam 307 a pixel of the image onto the projection surface 305.
  • the image points of the image can be projected onto the projection surface 305 one after the other, for example line by line.
  • the movable deflection element 306 is designed as a micromirror, for example in the form of a MEMS micromirror, which deflects the light beam 220.
  • a device 100 serving as a light source module can light up on a MEMS micromirror that serves as a beam deflection unit.
  • another suitable deflection element can be used for the controlled deflection of the light beam 220.
  • FIG. 3b shows a schematic illustration of a projector 300 according to an exemplary embodiment.
  • the projector 300 comprises a plurality of devices 100, as described with reference to the figures mentioned above.
  • the projector 300 is designed to project an image onto the projection surface 305.
  • Each device 100 represents a light source of the projector 300 to project a pixel of the image onto the projection surface 305.
  • the projector 300 is configured from the devices 100
  • the projectors 300 shown with reference to FIGS. 3a and 3b can be implemented as miniaturized projectors, for example as pico projectors, and can be used, for example, for data glasses or portable devices.
  • an integrated waveguide element in a device 100 also makes it possible to decouple geometric tolerances of the light sources of the devices 100 from the geometric tolerances of the light beam 220 provided by the device 100. So they work
  • Geometric tolerances of the light sources are less critical for the precision of the light beam 220. Through these properties - the particularly small installation space, adaptability of the beam parameters and the smaller ones
  • Device 100 can be used as a multicolored light source module for high-resolution pico projectors such as projector 300 shown here. If the projector 300 is used for data glasses that work on the principle of retinal projection, it is additionally advantageous that the beam parameters of the light beam 220 precisely match a specific target value.
  • FIGS. 4 to 6 each show a schematic illustration of a waveguide 125 of a device for providing a multicolored light beam for a projector according to an exemplary embodiment.
  • the first waveguide shown in FIG. 1 is shown by way of example as a cross section. Alternatively, it can be here and in the following figures also represent the second or third waveguide shown in FIG. 1.
  • a cross section through a profile of the waveguide 125 is shown, which is formed in the waveguide element 110.
  • the waveguide 125 is formed by a core material 405, which is in a cladding material 410 of the
  • Waveguide element 110 is embedded.
  • the waveguide 125 is designed, for example, as a dielectric waveguide, in which a core with a higher one
  • Refractive index from the core material 405 is surrounded by a cladding with a lower refractive index from the cladding material 410.
  • silicon dioxide can be used as the cladding material 410 for the waveguide element 110, with silicon nitride, silicon oxynitride or lithium niobate as the core material 405 for the waveguide 125.
  • a polymer or a hybrid polymer can also be used as the cladding material 410, in which case the waveguide 125 is a lithographic exposure process can be formed in the waveguide element 110.
  • the waveguide 125 is in accordance with
  • Ribbed waveguide or shaped as a cylindrical waveguide are examples of the following waveguides.
  • the waveguide 125 in the form of the strip waveguide.
  • the waveguide 125 has a rectangular shape.
  • an extension of a width b of the waveguide 125 is more than twice as long as a height h of the waveguide 125 as a stepped waveguide, the height h being shown in an extension direction of the z-axis.
  • the waveguide 125 has a stepped shape as a rib waveguide.
  • the waveguide 125 has the shape of a winning staircase with three step levels, the two side steps being of the same height.
  • the side steps are stepped at a height H and the upper step has a width B.
  • the steps have a comparable width B.
  • Fig. 6 shows the waveguide 125 in the shape of the cylindrical
  • the waveguide 125 has a cylindrical shape with a diameter d.
  • the realization of the waveguide 125 as Cylindrical waveguide is advantageous when the cladding material 410 is formed from a polymer or hybrid polymer.
  • FIG. 7 and 8 each show a schematic illustration of a waveguide element 110 of a device for providing a multicolored light beam for a projector according to an exemplary embodiment. It is the course of the first waveguide 125, the second waveguide 126 and the third
  • Waveguide 127 shown in the waveguide element 110. 8 the waveguides 125, 126, 127 additionally each have the coupling element 140, 141,
  • the exemplary embodiments shown here of the waveguides 125, 126, 127 formed in the waveguide element 110 exemplify distances between the individual waveguides 125, 126, 127.
  • the waveguides 125, 126, 127 are of single-mode design.
  • ends of the waveguide 125, 126, 127 formed in the coupling-out region 130 are spaced differently from the end
  • the waveguide element 110 has the task of providing a waveguide 125, 126, 127 for each light source which captures the light with a defined efficiency.
  • the waveguides 125, 126, 127 are formed separately from one another on the waveguide element 110 and lead to the coupling-out region 130, where they are arranged in close proximity and direct the light onto the beam shaping device in a defined manner.
  • the waveguide element 110 and the waveguides 125, 126, 127 are integrated, that is to say produced in a single component, and are not composed of different components, which is advantageously inexpensive and enables a compact construction.
  • the first waveguide 125 is at a first distance from the second waveguide 126, which is based on the
  • Coupling element 140 is reduced in the direction of the coupling-out region 130.
  • the second waveguide 126 is at a second distance, for example the same size as the first distance, from the third waveguide 127, which decreases starting from the coupling element 140 in the direction of the coupling-out region 130.
  • the distance between the individual waveguides 125, 126, 127 is defined, for example, by an expansion and spacing of the light sources 140, 141, 142; in a section in the direction of the coupling-out region 130, the distance is reduced Distance, for example to a physically minimal possible distance.
  • the cross-sectional shape and position of the waveguide ends is variable and individually adaptable to the individual light sources 140, 141, 142, for example to the colors of the light sources 140, 141, 142, as a result of which the multicolored light beam to be shaped is determined for each color
  • the waveguides 125, 126, 127 shown here have
  • the ends of the waveguides 125, 126, 127 are thus arranged at different distances from an end of the waveguide element 110 facing the beam shaping device or at different distances from the beam shaping device.
  • the single-mode configuration of the waveguides 125, 126, 127 is advantageous since this means that a distribution of the light emitted at one end of the waveguide 125, 126, 127 does not depend on the properties of the light source.
  • manufacturing tolerances of the light source do not affect the emitted light distribution, which is advantageous for the use of the device in a projector, because if all these beams have the same beam parameters (origin, direction, diameter and angle of divergence), all of the following optical elements will be like the beam shaping device requires only a single copy.
  • the identity of beam parameters can be achieved by adapting the profiles of the waveguides 125, 126, 127 to the individual wavelengths - the larger the wavelength, the greater the height and width of the respective waveguide 125, 126, 127, and this can also be done
  • Waveguide ends are shaped and provided with further auxiliary elements, for example by a funnel-shaped widening or tapering of the 125, 126, 127, embedding in a larger waveguide, microlenses, micromirrors or combinations thereof, as shown with reference to the following figures.
  • the identity of the radiation jumps cannot be fully achieved due to the separately held waveguides 125, 126, 127, but due to the close spacing of the ends of the waveguides 125, 126, 127, as is approximately achieved.
  • the minimum distance between two waveguides 125, 126, 127 is determined by the refractive index contrast between the core material and the cladding material of the waveguide element 110. The higher this Refractive index contrast, the smaller the minimum distance between the waveguides 125, 126, 127.
  • the refractive contrast also influences the divergence angles, this is described in more detail with reference to the following figures.
  • FIGS. 9 to 11 each show a schematic illustration of part of a waveguide element 110 of a device for providing a multicolored light beam for a projector according to an exemplary embodiment.
  • ends of the waveguides 125, 126, 127 and the coupling-out region 130 are shown.
  • the first waveguide 125 has a width bl that is greater than a width b2 of the second waveguide 126.
  • the third waveguide 127 has a smallest width b3 .
  • the end of the first waveguide 125 protrudes further into the coupling-out area 130 than the end of the second waveguide 126, the end of the third waveguide 127 extends the furthest in FIG.
  • Decoupling area The different positions of the ends of the waveguides 125, 126, 127 and the different profile dimensions enable the beam parameters of the light guided through the waveguides 125, 126, 127 to be matched, which is advantageous with regard to a uniform beam diameter and the beam divergence of the multicolored light beam to be shaped .
  • FIG. 10 shows positions and profiles of the waveguides 125, 126, 127, which are similar to the exemplary embodiments described with reference to FIG. 9, so that the different widths bl, b2, b3 of the waveguides 125, 126, 127 shown here also correspond to that in FIG 9 embodiment shown.
  • the ends of the waveguides 125, 126, 127 each have a taper in the exemplary embodiment shown here.
  • the tapering of the waveguides 125, 126, 127 are different.
  • the tapering of the waveguides 125, 126, 127 is also for a desired identity of the beam parameters by the
  • Waveguides 125, 126, 127 guide light advantageously.
  • 11 shows cross sections of the profiles of the waveguides 125, 126, 127,
  • the first waveguide 125 is formed as a flat rectangle and has a width bl that is at least twice as long as a height h1 of the first
  • Waveguide 125 The second waveguide 126 has an almost square profile, a height h2 of the second waveguide 126 corresponds approximately to a width b2 of the second waveguide 126.
  • the third waveguide 127 is designed as a high rectangle, a height h3 of the third waveguide 127 is more than twice the width b3.
  • the different characteristics of the cross sections of the waveguides 125, 126, 127 are also for the approximation of the
  • FIGS. 12 to 15 each show a schematic illustration of part of a waveguide element 110 with a beam parameter auxiliary element
  • a Device for providing a multi-colored light beam for a projector As part of the waveguide element 110, ends of the waveguides 125, 126, 127 and the coupling-out region 130 are shown.
  • a microlens 1205 is shown as an auxiliary beam parameter element in FIGS. 12 and 13 and a micromirror 1405 on the waveguide element 110 in FIGS. 14 and 15.
  • the beam parameter auxiliary element is designed to match the beam parameters of the beams guided by the waveguides 125, 126, 127.
  • FIG. 12 shows a top view of the waveguide element 110.
  • the ends of the waveguides 125, 126, 127 have a taper.
  • the widths bl, b2 and b3 of the waveguides 125, 126, 127 are also different, as described with reference to FIGS. 9 and 10.
  • a microlens is arranged adjacent to the coupling-out area 130 at one end of the waveguide element 110.
  • the variation of the width bl, b2, b3 of the waveguides 125, 126, 127 shown here and the arrangement of the microlens 1205 achieve an alignment of the beam parameters of the waveguides 125, 126, 127.
  • Fig. 13 shows a sectional view of that shown in Fig. 12
  • the height H of the waveguide element 110 is shown, as well as the height h3 of the third waveguide 127.
  • the height H shows the height of the cladding material 410 of the waveguide element 110.
  • the cladding material 410 is used as an additional larger waveguide for those in the Waveguide element 110 used embedded waveguide 127, which in the coupling area in the cladding material 410 of
  • Waveguide element 110 open.
  • the cladding material 410 influences the beam parameters of the light coupled out from the waveguides 127, which contributes to an adjustment of the beam parameters.
  • FIG. 14 shows a top view of the waveguide element 110.
  • the embodiment shown here is similar in shape and position of the waveguides 125, 126, 127 to the embodiment described with reference to FIG. 12, with the corresponding different widths bl, b2, b3 and Waveguide 125, 126, 127 and the taper at the end of each waveguide 125, 126, 127.
  • Fig. 15 shows a sectional view of that shown in Fig. 14
  • the height H of the waveguide element 110 is shown, as well as the height h3 of the third waveguide 127.
  • the shape of the micromirror 1405 can be seen here.
  • the micromirror is designed as a right-angled triangle, with the hypotenuse of the triangle in the
  • FIGS. 16 to 18 each show a schematic representation of a start of a waveguide 125, here likewise merely by way of example of the first waveguide shown in FIG. 1, of a device for providing a multicolored light beam for a projector according to one exemplary embodiment.
  • the beginning of the waveguide 125 shown is shaped to couple in light provided by the light source. Due to the formations of the beginning of the waveguide 125 shown here as well as through coupling elements, as are shown with reference to FIGS. 19 to 21, it is possible to position tolerances of the Light sources to the waveguide element and thus to the waveguide 125
  • the position tolerances are several micrometers in order to be able to implement them using an automatic placement machine.
  • a different shape of the start of the waveguide 125 is advantageous in order to couple the light from the light sources into the waveguide 125 with a well-defined efficiency.
  • Waveguide 125 of uniform height and width which is not changed compared to the further course of the waveguide 125, so there is no tapering or widening at the beginning of the waveguide 125.
  • the waveguide 17 shows a funnel-shaped widening at the beginning of the waveguide 125.
  • the width of the waveguide 125 is at the beginning and many times larger than in the further course of the waveguide 125, for example by a factor of 15 as shown here.
  • the funnel-shaped widening shown here can also be used as
  • Coupling element are called.
  • Widening of the start of the waveguide 125 can be combined with a coupling element, as shown in FIG. 19 below.
  • the waveguide 125 is shaped to taper in the direction of the beginning, with a taper that runs uniformly.
  • the width of the waveguide 125 is, for example, one third of the width compared to the further course of the waveguide 125.
  • the taper here can also be referred to as a coupling element, or is with other coupling elements, for example using a Microlens or a micromirror can be combined as a coupling element or a coupling element shown in the following figures, such as a grating coupler.
  • Figures 19 to 21 each show a schematic representation of a
  • Coupling element 140, 141, 142 of a waveguide element 110 one
  • this forms Waveguide element 110 for the waveguide 125, 126, 127, the coupling element 140, 141, 142.
  • the coupling element 140, 141, 142 can be implemented as an area of the waveguide 125, 126, 127, that is to say on the waveguide element.
  • a further waveguide can be arranged as a coupling element 140, 141, 142 between the waveguide 125, 126, 127 embedded in the waveguide element 110 and the light source, as shown with reference to FIG. 21.
  • 19 shows an example of the waveguide 125 with the funnel-shaped one
  • FIG. 20 shows, by way of example, the waveguide 125 with a waveguide 125 that runs uniformly in terms of height and width without widening or tapering at the beginning of the waveguide 125.
  • a coupling grating coupler 140 is shown, which is not designed as part of the waveguide 125, but with it Start of the waveguide 125 is spaced.
  • 21 shows a plan view of the waveguide element 110 in which the
  • Waveguides 125, 126, 127 are formed, and onto the light sources 105, 106, 107.
  • the light sources 105, 106, 107 are arranged on a polymer 2105.
  • the polymer 2105 is arranged partially overlapping on the waveguide element 110, so that one start of each of the waveguides 125, 126, 127 is covered by the polymer 2105.
  • a further waveguide is arranged as a coupling element 140, 141, 142.
  • the further waveguides are written as coupling element 140, 141, 142 into the polymer 2105, for example using a lithographic exposure process, or alternatively into a hybrid polymer.
  • the position tolerances of the light sources 105, 106, 107 to the waveguide element 110 are greater than in the case of no waveguide as a coupling element 140, 141, 142.
  • weak light sources 105, 106, 107 it is advantageous to adapt the coupling elements 140, 141, 142 in a special way high efficiency.
  • strong Light sources 105, 106, 107 on the other hand, it is advantageous to design the coupling elements 140, 141, 142 so that they reflect or absorb a defined part of the light output. When operating a projector with the device as a projector light source, this can increase the safety with regard to avoiding potential eye damage.
  • the waveguide element 110 here comprises the first waveguide 125, the second waveguide 126 and the third waveguide 127, which each have a funnel-shaped widening at the beginning and a grating coupler as the coupling element 140, 141, 142.
  • the beam shaping device 115 here includes the microlens 215 by way of example. This illustration shows adjustment tolerances dc, öy dz between the waveguide element 110 and the microlens 215. In addition, there is a focal length f of the microlens 215, a beam divergence df and a diameter of that formed by the beam shaping device 115
  • the adjustment tolerance öy tilts the beam, but this is insignificant for the application described here.
  • the adjustment tolerance dc changes the beam divergence df. If the device is miniaturized, the focal length f decreases and the sensitivity of the beam divergence df to the tolerance dc increases, as the following formula illustrates:
  • the relative positions of the ends of the waveguides 125, 126, 127 that is to say the distances from one another and the length of the waveguides 125, 126, 127, are defined very precisely. For this reason, the adjustment problem is advantageously reduced to a single degree of freedom, namely dc.
  • the coupling-out area 130 with the ends of the waveguides 125, 126, 127 is located in or near the focal point of the beam shaping device 115.
  • the device shown here can be miniaturized, for example with the dimensions mentioned in the range of 5 cubic millimeters, as a multicolored light source module.
  • the high achievable precision of lithographically realizable integrated waveguides 125, 126, 127 in the waveguide element 110 is used in order to avoid costly tolerance problems. To do this, the
  • a microlens can be used, the focal length of which is initially not known precisely enough, and it can be integrated into the device using a method whose positional tolerances are not good enough to achieve the beam divergence required for the projector.
  • the beam divergence actually achieved can be measured, and a suitable correction plate - a lens with low refractive power - can be inserted behind the microlens to correct the error in the beam divergence.
  • the beam shaping device 115 consists of two components, namely the microlens and the correction plate.
  • FIGS. 23 to 25 each show a schematic illustration of one end of a waveguide 125 of a device for providing a multicolored light beam for a projector according to one exemplary embodiment. Different views of the waveguide 125 are shown, which illustrate a diffraction at one end of the waveguide 125.
  • the core material 405 of the waveguide 125 has a refractive index ni
  • the cladding material 410 of the waveguide element 110 has a refractive index n 2 .
  • the end of the waveguide 125 here has a conical taper. It is also the Width b of the waveguide 125, and a distance d between the end of the waveguide 125 in the direction of the beam shaping device and an end of the waveguide element 110 are shown.
  • FIG. 24 shows a longitudinal section of the end of the waveguide 125 shown in FIG. 23.
  • the height h of the waveguide 125 is shown, as well as the distance d.
  • a distance A between a lower end of the waveguide 125 and the waveguide element 110 and a distance B between an upper end of the waveguide 125 and the waveguide element 110 are shown.
  • FIG. 25 shows a cross section of the end of the waveguide 125 shown in FIG. 23. Accordingly, the height h and the width b of the end of the waveguide 125 are shown, as well as the distance A and the distance B.
  • 26 and 27 show characteristic curves 2605, 2610, 2615, 2620 of one
  • the characteristic curves 2605, 2610, 2615, 2620 are shown in a coordinate system in which an intensity is plotted on the ordinate. Values of the y-axis in pm are plotted on the abscissa in FIG. 26 and values of the z-axis in pm are plotted on the abscissa in FIG.
  • FIG. 26 shows a mode profile of the waveguide in the y section
  • FIG. 27 shows a mode profile of the waveguide in the z section
  • the characteristic curves 2605, 2610, 2615, 2620 show an adjustability of an intensity distribution emerging at the end of the waveguide for the cross section shown in FIG. 25 of the end of the waveguide embedded in the waveguide element.
  • the characteristic curve 2605 shows the intensity distribution of the light emerging at the end of the waveguide with the following parameter configuration: a height h of 200 nm, a width b of 80 nm, a distance d from Onm, a refractive index ni of the core material of the waveguide of 1.6, a refractive index n 2 of the
  • the characteristic curves 2610, 2615 and 2620 show how the
  • Intensity distribution of the light emerging at the end of the waveguide by changing a geometric parameter that is the end of the waveguide defined changes. Since the waveguide is designed as a single mode according to one exemplary embodiment, the intensity distribution does not depend on the properties of the light source, for example a laser. In addition, it can be seen that a further waveguide can already be placed at a distance of approximately 3 pm from the waveguide, which is advantageously space-saving.
  • the characteristic curve 2610 shows the intensity distribution of the light emerging at the end of the waveguide when the height of the waveguide changes, the parameter height h, which, in contrast to the reference, the characteristic curve 2605, is lOOnm for the characteristic curve 2610.
  • the characteristic curve 2615 shows the intensity distribution of the light emerging at the end of the waveguide when the width b changes, which in this case is 120 nm in the characteristic curve 2615, in contrast to the characteristic curve 2605.
  • the characteristic curve 2620 shows the intensity distribution of the light emerging at the end of the waveguide when the distance d changes, which here in the case of
  • Characteristic curve 2620 in contrast to characteristic curve 2605, is 2000nm.
  • FIG. 28 shows a schematic illustration of one end of a waveguide 125 of a device for providing a multicolored light beam for a projector according to an exemplary embodiment.
  • a cross section of the waveguide 125, which is embedded in the waveguide element 110, is shown as an example.
  • the waveguide element 110 is designed here as a structured jacket.
  • the waveguide 125 has the height h, the width b, the distance A and the distance B.
  • the waveguide element 110 is designed as a rib waveguide and has a step height t and a step width w.
  • 29 to 32 show characteristic curves 2905, 2910, 2915 of an intensity distribution of light at one end of a waveguide of a device for providing a multicolored light beam for a projector according to one
  • the characteristic curves 2905, 2910, 2915 are each in one
  • FIG. 29 shows a mode profile of the waveguide in a y-section
  • FIG. 30 shows a mode profile of the waveguide in a z-section
  • FIG. 31 shows an emission characteristic of the waveguide in a y-section
  • FIG. 32 shows one Beam pattern of the waveguide in a z-section.
  • the characteristic curves 2905, 2910, 2915 show the adjustability of an intensity distribution emerging at the end of the waveguide for the cross section shown in FIG.
  • the characteristic curve 2905 shows the intensity distribution of the light emerging at the end of the waveguide with the following parameter configuration: a height h of 200 nm, a width b of 80 nm, a refractive index of the core material of the waveguide of 1.6, a refractive index n 2 of the cladding material of the waveguide element of 1.5, a distance A of 1900 nm, a distance B of 1900 nm and a light wavelength in a vacuum lo of 500 nm.
  • the characteristic curve 2905 can also be referred to as a reference.
  • Waveguide element is 2 mhh for the characteristic curves 2910 and 2915.
  • the characteristic curves 2910 and 2915 show how the intensity distribution of the light emerging at the end of the waveguide changes as a result of a change in a geometric parameter which defines a shape of the jacket of the waveguide, the
  • Waveguide element changes.
  • the characteristic curves 2910 and 2915 show the
  • the parameter width w which here is 2 mhh for the characteristic curve 2910 and 3 mhh for the characteristic curve 2915.
  • FIG. 33 shows a flowchart of a method 3400 for providing a multicolored light beam for a projector according to an exemplary embodiment.
  • the method 3400 is, for example, using a
  • the method 3400 includes a step 3405 of broadcasting, a step 3410 of routing, and a step 3415 of molding.
  • step 3405 of emitting light is emitted using a first light source and a second light source.
  • step 3410 of routing is under
  • step 3410 of guiding using a second waveguide light is directed from the second light source.
  • step 3410 of guiding light is coupled out of the first waveguide and the second waveguide using a coupling-out region.
  • the first waveguide, the second waveguide and the coupling-out area are made of one
  • Waveguide element shaped. In step 3415 of molding is under Use of the light coupled out of the coupling-out area shaped the multicolored light beam by means of a beam shaping device.
  • the manufacturing method 3500 has a step 3505 of providing a first light source and a second light source.
  • the manufacturing method 3500 comprises a step 3510 of providing a waveguide element which has a first waveguide for guiding light from the first light source, a second waveguide for guiding light from the second light source and a coupling-out region for coupling out light from the first waveguide and the second waveguide forms on.
  • the manufacturing method 3500 has a step 3515 of the
  • the manufacturing method 3500 also includes a step 3420 of arranging the first light source, the second light source, the waveguide element and the beam shaping device on a structural element in order to produce the device. In step 3520 of arranging the above
  • Components optionally attached to the structural element using a fastening method for example a soldering process or by means of eutectic bonding.
  • an exemplary embodiment comprises an “and / or” link between a first feature and a second feature, this is to be read in such a way that the embodiment according to one embodiment has both the first feature and the second feature and according to a further embodiment either only that has the first feature or only the second feature.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (100) zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor. Die Vorrichtung (100) umfasst eine erste Lichtquelle (105), eine zweite Lichtquelle (106), ein Wellenleiterelement (110), eine Strahlformungseinrichtung (115) und ein Strukturelement (120). Das Wellenleiterelement (110) formt einen ersten Wellenleiter (125) zum Leiten von Licht der ersten Lichtquelle (105), einen zweiten Wellenleiter (126) zum Leiten von Licht der zweiten Lichtquelle (106) und einen Auskoppelbereich (130) zum Auskoppeln von Licht aus dem ersten Wellenleiter (125) und dem zweiten Wellenleiter (126) aus. Die Strahlformungseinrichtung (115) ist ausgebildet, um den mehrfarbigen Lichtstrahl unter Verwendung des aus dem Auskoppelbereich (130) ausgekoppelten Lichts zu formen. Auf dem Strukturelement (120) sind die erste Lichtquelle (105), die zweite Lichtquelle (106), das Wellenleiterelement (110) und die Strahlformungseinrichtung (115) angeordnet.

Description

Beschreibung
Titel
VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM BEREITSTELLEN EINES MEHRFARBIGEN LICHTSTRAHLS FÜR EINEN PROJEKTOR, PROJEKTOR
UND HERSTELLVERFAHREN
Stand der Technik
Die Erfindung geht von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
Es ist möglich, miniaturisierte Projektionssysteme beispielsweise für Datenbrillen oder tragbare Geräte zu verwenden. Zum Zusammenführen verschiedenfarbiger Lichtstrahlen zu einem Lichtstrahl können Glasfasern verwendet werden.
Die DE 601 22 267 T2 offenbart einen optischen Kombinator im Zusammenhang mit einem photonischen Bauelement, wie es in der optischen und
optoelektronischen Datenverarbeitung genutzt werden kann. Der optische Kombinator stellt eine Wellenleiterstruktur dar, die in einem Silikatglaskörper ausgeführt ist. In dem Kombinator wird Licht unterschiedlicher Wellenlängen zusammengeführt.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine
Vorrichtung und ein Verfahren zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor, ein Projektor und ein Herstellverfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen
Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
Mit diesem Ansatz ist es vorteilhafterweise möglich, aus mehreren
verschiedenfarbigen Lichtstrahlen einen mehrfarbigen Lichtstrahl zu formen. Durch die Verwendung eines Wellenleiterelements mit je einem in dem
Wellenleiterelement ausgeformten optischen Wellenleiter pro Lichtquelle ist es möglich, einen mehrfarbigen, hochfrequent modulierbaren Lichtstrahl mit hoher Strahlqualität bereitzustellen. Dies ist vorteilhafterweise in kompakter Bauweise realisierbar und ermöglicht daher die Verwendung der hier vorgestellten
Vorrichtung in Verbindung mit einem sogenannten Pico- Projektor, einem miniaturisierten Projektionssystem, das beispielsweise für eine Datenbrille, eine elektronische Armbanduhr (Smartwatch) oder ein Mobiltelefon (Smartphone) verwendet werden kann.
Es wird eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor vorgestellt. Die Vorrichtung weist wenigstens eine erste
Lichtquelle und eine zweite Lichtquelle auf. Zudem umfasst die Vorrichtung ein Wellenleiterelement, eine Strahlformungseinrichtung und ein Strukturelement. Das Wellenleiterelement formt einen ersten Wellenleiter zum Leiten von Licht der ersten Lichtquelle, einen zweiten Wellenleiter zum Leiten von Licht der zweiten Lichtquelle und einen Auskoppelbereich zum Auskoppeln von Licht aus dem ersten Wellenleiter und dem zweiten Wellenleiter aus. Die
Strahlformungseinrichtung ist ausgebildet, um den mehrfarbigen Lichtstrahl unter Verwendung des aus dem Auskoppelbereich ausgekoppelten Lichts zu formen. Auf dem Strukturelement sind die erste Lichtquelle, die zweite Lichtquelle, das Wellenleiterelement und die Strahlformungseinrichtung angeordnet.
Bei dem Projektor kann es sich beispielsweise um ein hochauflösendes miniaturisiertes Projektionssystem, einen sogenannten Mini-Beamer oder Pico- Projektor für ein tragbares Gerät wie eine Datenbrille handeln. Die Vorrichtung kann als mehrfarbiges Lichtquellenmodul für den Projektor bezeichnet werden, und mit zwei, drei oder mehr Lichtquellen, beispielsweise als Rot-Grün-Blau- Lichtquellenmodul ausgeführt sein. Die erste und die zweite Lichtquelle können beispielsweise als kantenemittierende Laserdioden (beispielsweise als DFB- und DBR-Laser), als kantenemittierende Superlumineszenz-LEDs oder als vertikal emittierende Laserdioden (sogenannte VCSEL) oder als Kombination verschiedener Lichtquellentypen basierend auf unterschiedlichen
Halbleitertechnologien realisiert sein. Zur Realisierung der ersten und der zweiten Lichtquelle können beispielsweise handelsübliche Chips mit einer der genannten Lichtquellenausformung verwendet werden, die Außenmaße von ca. 500 Mikrometer x 500 Mikrometer x 100 Mikrometer (Länge x Breite x Höhe) aufweisen. Das Wellenleiterelement kann aus einem Mantelmaterial mit einem niedrigeren Brechungsindex als ein Kernmaterial bestehen, wobei der erste und der zweite Wellenleiter in dem Kernmaterial ausgeformt sind. Als Mantelmaterial für das Wellenleiterelement kann beispielsweise Siliziumdioxid verwendet werden, mit Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid oder Lithiumniobat als Kernmaterial. Alternativ kann auch ein Polymer oder ein Hybridpolymer als Mantelmaterial verwendet werden. Das Kernmaterial kann in dem Mantelmaterial eingebettet sein, um die Wellenleiter auszuformen. Das Wellenleiterelement kann somit ein Element sein, dass Bereiche umfasst, die aus dem Mantelmaterial bestehen und Bereiche umfasst, die aus dem Kernmaterial bestehen. Dabei kann das
Wellenleiterelement einstückig ausgeführt sein. Die Wellenleiter können durch ein lithografisches Belichtungsverfahren in dem Wellenleiterelement ausgeformte Wellenleiter sein. Der Auskoppelbereich ist als Teil des Wellenleiterelements realisierbar. Die Strahlformungseinrichtung kann beispielsweise eine oder mehrere Mikrolinsen umfassen. Das Strukturelement kann als mechanisches Strukturteil ausgeformt sein, auf dem alle anderen Komponenten der Vorrichtung befestigt sein können, beispielsweise mittels eines Lötprozesses oder mittels eutektischen Bondens.
Gemäß einer Ausführungsform können der erste Wellenleiter und der zweite Wellenleiter einmodig ausgeführt sein. Zudem können in dem Auskoppelbereich ausgeformte Enden des ersten Wellenleiters und des zweiten Wellenleiters unterschiedlich beabstandet zu der Strahlformungseinrichtung angeordnet sein. Die Einmodigkeit des ersten und zweiten Wellenleiters ist vorteilhaft, da dadurch eine Verteilung von am Wellenleiterende abgestrahlten Lichts nicht von den Eigenschaften der Lichtquelle abhängt. Somit wirken sich Fertigungstoleranzen der Lichtquelle nicht auf die abgestrahlte Lichtverteilung aus, was für die Verwendung der Vorrichtung in Verbindung mit einem miniaturisierten Projektor vorteilhaft ist, da in diesem Fall die verschiedenen Strahlen dieselben
Strahlparameter (Ursprung, Richtung, Durchmesser und Divergenzwinkel) aufweisen, was vorteilhafterweise ermöglicht, ein gemeinsames optisches Element wie beispielsweise eine Strahlformungseinrichtung für das
ausgekoppelte Licht der Wellenleiter zu verwenden, um den mehrfarbigen Lichtstrahl zu formen. Der unterschiedliche Abstand der Enden des ersten und des zweiten Wellenleiters ist vorteilhaft in Bezug auf eine Justagetoleranz der Strahlformungseinrichtung. Durch eine definierte Beabstandung der
Relativpositionen der Enden der Wellenleiter kann die Justierung zwischen der Strahlformungseinrichtung und den Wellenleitern vorteilhafterweise anhand einer Justierung des Freiheitsgrads zwischen der Strahlformungseinrichtung und dem Wellenleiterelement erfolgen, eine Justierung zwischen der
Strahlformungseinrichtung und den einzelnen Wellenleitern ist in diesem Fall nicht erforderlich, was vorteilhafterweise kostensparend ist.
Der erste Wellenleiter und zusätzlich oder alternativ der zweite Wellenleiter können gemäß einer Ausführungsform als Streifenwellenleiter, als
Rippenwellenleiter oder als zylindrischer Wellenleiter ausgeformt sein. Das Profil der Wellenleiter kann dabei vorteilhafterweise einer Ausführung eines Materials des Wellenleiterelements und eines Materials der in dem Wellenleiterelement ausgeformten Wellenleiter entsprechen, um eine Einmodigkeit der Wellenleiter zu erreichen. Zudem kann eine Querschnittsform der Wellenleiter dadurch entsprechend einer Farbe der Lichtquelle des von dem Wellenleiter zu leitenden Lichts ausgewählt werden. In Verbindung mit der bestimmten Positionierung der Enden der Wellenleiter wie obenstehend beschrieben kann dadurch
vorteilhafterweise eine Strahldivergenz des zu formenden mehrfarbigen
Lichtstrahls für alle Farben gleich eingestellt werden.
Das Wellenleiterelement kann gemäß einer Ausführungsform als optischer Chip ausgeführt sein. Dabei kann das Wellenleiterelement beispielsweise als photonische integrierte Schaltung (photonic integrated Circuit) realisiert werden. Die Verwendung eines optischen Chips als Wellenleiterelement ermöglicht vorteilhafterweise eine kompakte Bauweise der Vorrichtung. Zudem kann das Wellenleiterelement gemäß einer Ausführungsform ein erstes Einkoppelelement zum Einkoppeln von Licht aus der ersten Lichtquelle in den ersten Wellenleiter ausformen. Zusätzlich oder alternativ kann das
Wellenleiterelement ein zweites Einkoppelelement zum Einkoppeln von Licht aus der zweiten Lichtquelle in den zweiten Wellenleiter ausformen. Das
Einkoppelelement kann als Teil des Wellenleiterelements ausgeformt sein, und zusätzlich oder alternativ zwischen der Lichtquelle und dem Wellenleiterelement angeordnet sein. Das Einkoppelelement kann beispielsweise durch eine bestimmte Ausformung eines Anfangs des Wellenleiters ausgeformt sein, beispielsweise durch eine trichterförmige Ausformung, oder durch die Einbettung eines Elements wie einen Gitterkoppler. Durch eine Verwendung des
Einkoppelelements kann vorteilhafterweise eine Positionstoleranz der
Lichtquellen zum Wellenleiterelement von mehreren Mikrometern erreicht werden, wodurch eine Montage des Wellenleiterelements mittels eines
Bestückungsautomaten realisierbar ist. Bei einer schwachen Lichtquelle kann es zudem vorteilhaft sein, das Einkoppelelement auf eine besonders hohe Effizienz auszulegen. Bei einer starken Lichtquelle kann es vorteilhaft sein, das
Einkoppelelement so auszulegen, dass ein Teil der Lichtleistung reflektiert oder absorbiert wird, um eine Sicherheit der Vorrichtung in Bezug auf einen augensicheren Betrieb eines Projektors mit einer solchen Lichtquelle zu erhöhen.
Die Strahlformungseinrichtung kann gemäß einer Ausführungsform zumindest eine Mikrolinse und eine Korrekturplatte zum Korrigieren eines Brennpunkts der Mikrolinse umfassen. Bei der Korrekturplatte kann es sich beispielsweise um eine weitere Mikrolinse mit geringer Brechkraft handeln. Zum Korrigieren des Brennpunkts kann beispielsweise eine Mikrolinse in die Vorrichtung integriert werden, und nach einer Messung der Strahldivergenz des geformten
mehrfarbigen Lichtstahls kann eine entsprechend korrigierende Korrekturplatte eingesetzt werden, um die Strahldivergenz zu korrigieren. Dies ist
vorteilhafterweise kostengünstig. Die Strahlformungseinrichtung kann auch eine Mehrzahl an Mikrolinsen aufweisen, in diesem Fall kann mittels der
Korrekturplatte der Brennpunkt der Strahlformungseinrichtung korrigiert werden.
Die Vorrichtung kann gemäß einer Ausführungsform auch ein
Ansteuerelektronikelement aufweisen. Das Ansteuerelektronikelement kann auf dem Strukturelement angeordnet sein. Zudem kann das
Ansteuerelektronikelement signalübertragungsfähig mit der ersten Lichtquelle und der zweiten Lichtquelle verbunden sein. Das Ansteuerelektronikelement kann als integrierter Schaltkreis, beispielsweise als anwenderspezifische integrierte Schaltung (application-specific integrated Circuit) realisiert sein. Das Ansteuerelektronikelement kann aus mehreren Teilen bestehen, beispielsweise einem digitalen Logikbaustein und einem Digital-Analog-Wandler. Für eine schnelle Signalanstiegszeit ist es vorteilhaft, kurze elektrische Verbindungen zwischen dem Ansteuerelektronikelement und Lichtquellen auszuformen. Dazu können die Lichtquellen beispielsweise auf dem Ansteuerelektronikelement in Form einer anwenderspezifischen integrierten Schaltung aufgelötet werden. Vorteilhafterweise kann so eine Signalübertragungsgeschwindigkeit erhöht werden.
Auch kann die Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform eine dritte Lichtquelle aufweisen. Das Wellenleiterelement kann in diesem Fall einen dritten
Wellenleiter zum Leiten von Licht aus der dritten Lichtquelle ausformen, und der Auskoppelbereich kann zusätzlich zum Auskoppeln von Licht aus dem dritten Wellenleiter ausgeformt sein. Ausführungsformen der dritten Lichtquelle und des dritten Wellenleiters können entsprechend den obenstehend beschriebenen Ausführungsformen der ersten und zweiten Lichtquelle und des ersten und zweiten Wellenleiters ausgeführt sein. Vorteilhafterweise kann die Vorrichtung mit der dritten Lichtquelle als Rot-Grün-Blau-Lichtquellenmodul für den Projektor ausgeführt sein. Die Vorrichtung kann auch eine Vielzahl an Lichtquellen aufweisen, für die jeweils ein weiterer Wellenleiter in dem Wellenleiterelement ausgeformt sein kann.
Die Vorrichtung kann gemäß einer Ausführungsform kleiner als 8 Millimeter sein. Dabei kann eine Länge, Höhe oder Breite der Vorrichtung kleiner als 8 Millimeter sein, oder die Vorrichtung kann eine Abmessung von weniger als 8
Kubikmillimeter aufweisen. Die Vorrichtung kann beispielsweise auf einem Bauraum von 5 Millimeter x 5 Millimeter x 5 Millimeter realisiert werden. Somit kann jeder der Wellenleiter beispielsweise eine Länge von weniger als 8
Millimeter aufweisen. Damit ist vorteilhafterweise eine kompakte Bauweise der Vorrichtung zur Verwendung für einen hochauflösenden miniaturisierten Projektor möglich. Dies ist gegenüber einer Zusammenführung verschiedenfarbiger Lichtquellen zu einem Strahl mittels semitransparenter Spiegel vorteilhaft, da eine solche Realisierung eine Abmessung von mehreren Zentimetern aufweist.
Mit diesem Ansatz wird zudem ein Projektor mit zumindest einer vorstehend genannten Vorrichtung vorgestellt. Der Projektor ist als miniaturisierter Projektor, beispielsweise als sogenannter hochauflösender Pico- Projektor, realisierbar und kann beispielsweise für eine Datenbrille oder ein tragbares Gerät verwendet werden. Die zumindest eine Vorrichtung kann als Lichtquelle des Projektors eingesetzt werden. Für eine Verwendung in Verbindung mit einer Datenbrille, die nach einem Prinzip der Retinaprojektion funktioniert, ist es zudem vorteilhaft, dass die Strahlparameter des mittels der Vorrichtung geformten Lichtstahls präzise mit einem Zielwert übereinstimmen können. Der Projektor kann zumindest ein Umlenkelement, beispielsweise einen verstellbaren Mikrospiegel aufweisen. Das Umlenkelement kann zum gesteuerten Umlenken des von der zumindest einen Vorrichtung bereitgestellten Lichtstrahls verwendet werden. Auf diese Weise können unter Verwendung einer einzigen Vorrichtung zeitlich nacheinander die Bildpunkte eines Bildes auf eine Projektionsfläche projiziert werden. Alternativ kann der Projektor eine Mehrzahl von Vorrichtungen aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass zeitlich parallel eine Mehrzahl von
Bildpunkten des Bildes auf die Projektionsfläche projiziert werden können.
Es wird auch ein Verfahren zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor vorgestellt. Das Verfahren umfasst einen Schritt des
Ausstrahlens, einen Schritt des Leitens und einen Schritt des Formens. Im Schritt des Ausstrahlens wird unter Verwendung einer ersten Lichtquelle und einer zweiten Lichtquelle Licht ausgestrahlt. Im Schritt des Leitens wird unter
Verwendung eines ersten Wellenleiters Licht von der ersten Lichtquelle geleitet. Zudem wird im Schritt des Leitens unter Verwendung eines zweiten Wellenleiters Licht von der zweiten Lichtquelle geleitet. Auch wird im Schritt des Leitens unter Verwendung eines Auskoppelbereichs Licht aus dem ersten Wellenleiter und dem zweiten Wellenleiter ausgekoppelt. Der erste Wellenleiter, der zweite Wellenleiter und der Auskoppelbereich sind aus einem Wellenleiterelement ausgeformt. Im Schritt des Formens wird unter Verwendung des aus dem Auskoppelbereich ausgekoppelten Lichts mittels einer Strahlformungseinrichtung der mehrfarbige Lichtstrahl geformt.
Zudem wird mit diesem Ansatz ein Herstellverfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor vorgestellt. Das Herstellverfahren weist einen Schritt des Bereitstellens einer ersten Lichtquelle und einer zweiten Lichtquelle, einen Schritt des Bereitstellens eines Wellenleiterelements, einen Schritt des Bereitstellens einer
Strahlformungseinrichtung und einen Schritt des Anordnens auf. Im Schritt des Bereitstellens des Wellenleiterelements wird das Wellenleiterelement
bereitgestellt, das einen ersten Wellenleiter zum Leiten von Licht der ersten Lichtquelle, einen zweiten Wellenleiter zum Leiten von Licht der zweiten
Lichtquelle und einen Auskoppelbereich zum Auskoppeln von Licht aus dem ersten Wellenleiter und dem zweiten Wellenleiter ausformt. Im Schritt des Bereitstellens der Strahlformungseinrichtung wird die Strahlformungseinrichtung bereitgestellt, die ausgebildet ist, um den mehrfarbigen Lichtstrahl unter
Verwendung des aus dem Auskoppelbereich ausgekoppelten Lichts zu formen. Im Schritt des Anordnens werden die erste Lichtquelle, die zweite Lichtquelle, das Wellenleiterelement und die Strahlformungseinrichtung auf einem
Strukturelement angeordnet, um die Vorrichtung herzustellen. Dazu können die genannten Komponenten beispielsweise an das Strukturelement gelötet werden, oder mittels eutektischen Bondens befestigt werden.
Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 und 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum
Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 3a und 3b schematische Darstellungen eines Projektors gemäß
Ausführungsbeispielen; Fig. 4 bis 6 eine schematische Darstellung eines Wellenleiters einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 7 und 8 eine schematische Darstellung eines Wellenleiterelements einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 9 bis 11 eine schematische Darstellung eines Teils eines
Wellenleiterelements einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 12 bis 15 eine schematische Darstellung eines Teils eines
Wellenleiterelements mit einem Strahlparameter-Hilfselement einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 16 bis 18 eine schematische Darstellung eines Anfangs eines Wellenleiters einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 19 bis 21 eine schematische Darstellung eines Einkoppelelements eines Wellenleiterelements einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 22 eine schematische Darstellung eines Wellenleiterelements und einer Strahlformungseinrichtung einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines
mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 23 bis 25 eine schematische Darstellung eines Endes eines Wellenleiters einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß einem Ausführungsbeispiel; Fig. 26 und 27 Kennlinien einer Intensitätsverteilung von Licht an einem Ende eines Wellenleiters einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 28 eine schematische Darstellung eines Endes eines Wellenleiters einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 29 bis 32 Kennlinien einer Intensitätsverteilung von Licht an einem Ende eines Wellenleiters einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 33 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
Fig. 34 ein Ablaufdiagramm eines Herstellverfahrens zum Herstellen einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß einem Ausführungsbeispiel.
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren
dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche
Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 100 zum
Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß einem Ausführungsbeispiel. Es ist eine Übersichtsdarstellung der Vorrichtung 100 gezeigt. Die Vorrichtung 100 umfasst eine erste Lichtquelle 105, eine zweite Lichtquelle 106 und gemäß diesem Ausführungsbeispiel ferner eine dritte Lichtquelle 107. Zudem umfasst die Vorrichtung 100 ein Wellenleiterelement 110, eine Strahlformungseinrichtung 115 und ein Strukturelement 120. Das
Wellenleiterelement 110 formt einen ersten Wellenleiter 125 zum Leiten von Licht der ersten Lichtquelle 105, einen zweiten Wellenleiter 126 zum Leiten von Licht der zweiten Lichtquelle 106, einen dritten Wellenleiter 127 zum Leiten von Licht der dritte Lichtquelle 107 und einen Auskoppelbereich 130 zum Auskoppeln von Licht aus dem ersten Wellenleiter 125, dem zweiten Wellenleiter 126 und dem dritten Wellenleiter 127 aus. Die Strahlformungseinrichtung 115 ist dazu ausgebildet, den mehrfarbigen Lichtstrahl unter Verwendung des aus dem Auskoppelbereich 130 ausgekoppelten Lichts zu formen. Auf dem
Strukturelement 120 sind die erste Lichtquelle 105, die zweite Lichtquelle 106, die dritte Lichtquelle 107, das Wellenleiterelement 110 und die
Strahlformungseinrichtung 115 angeordnet.
Das gezeigte rechtwinklige Koordinatensystem verdeutlicht beispielhaft die hier gezeigte schematische Anordnung der genannten Komponenten auf dem
Strukturelement 120. Das Wellenleiterelement 110 ist in Bezug auf die x-Achse zwischen den Wellenleitern 125, 126, 127 und der Strahlformungseinrichtung 115 angeordnet. Das von den Lichtquellen 105, 106, 107 ausgegebene Licht wird von den Wellenleitern 125, 126, 127 in Richtung der x-Achse zur
Strahlformungseinrichtung 115 geleitet. Dabei weisen die Wellenleiter 125, 127 jeweils einen gekrümmten Abschnitt auf, durch den ein Abstand der Wellenleiter 125, 126, 127 verringert wird. Die Lichtquellen 105, 106, 107 sind in Richtung der y-Achse nebeneinander angeordnet. Die z-Achse zeigt als Hochachse beispielhaft eine Höhe von Komponenten der Vorrichtung 100, die anhand nachfolgender Figuren detaillierter gezeigt ist.
Die Vorrichtung 100 umfasst gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel auch ein optionales Ansteuerelektronikelement 135. Das
Ansteuerelektronikelement 135 ist auf dem Strukturelement 120 angeordnet und signalübertragungsfähig mit der ersten Lichtquelle 105, der zweiten Lichtquelle 106 und der dritten Lichtquelle 107 verbunden. Das Ansteuerelektronikelement 135 ist ausgebildet, um die Lichtquellen 105, 106, 107 anzusteuern, also beispielsweise an- oder auszuschalten und optional eine Lichtintensität des von den Lichtquellen 105, 106, 107 ausgesendeten Lichts einzustellen.
Das Ansteuerelektronikelement 135 für die Lichtquellen 105, 106, 107 ist beispielsweise als integrierter Schaltkreis, beispielsweise als
anwenderspezifisches integriertes Schaltelement (AS IC) realisierbar. Zudem ist das Ansteuerelektronikelement 135 einteilig oder mehrteilig ausführbar, es kann beispielsweise einen digitalen Logikbaustein und einem Digital-Analog-Wandler aufweisen. Je nach Auflösung des Projektors, in die die Vorrichtung 100 eingesetzt wird, ist eine schnelle Ansteuerelektronik erforderlich, denn Pixelraten können mehrere 100 MHz bis einige GHz betragen. Daher ist es vorteilhaft, die elektrischen Verbindungen zwischen dem Ansteuerelektronikelement 135 und den Lichtquellen 105, 106, 107 für schnelle Signalanstiegszeiten kurz auszulegen. Dazu können die Lichtquellen 105, 106, 107 beispielsweise direkt auf ein anwenderspezifisches integriertes Schaltelement als
Ansteuerelektronikelement 135 aufgelötet werden.
Zudem formt das Wellenleiterelement 110 gemäß dem hier gezeigten
Ausführungsbeispiel ein erstes Einkoppelelement 140 zum Einkoppeln von Licht aus der ersten Lichtquelle 105 in den ersten Wellenleiter 125 aus. Zusätzlich formt das Wellenleiterelement 110 ein zweites Einkoppelelement 141 zum Einkoppeln von Licht aus der zweiten Lichtquelle 106 in den zweiten Wellenleiter 126 und ein drittes Einkoppelelement 142 zum Einkoppeln von Licht aus der dritten Lichtquelle 107 in den dritten Wellenleiter 127 aus. Das Verwenden von Einkoppelelementen 140, 141, 142 ist vorteilhaft, um das Licht mit einer wohldefinierten Effizienz von den Lichtquellen 105, 106, 107 in die Wellenleiter 125, 126, 127 einzukoppeln.
Als Lichtquellen 105, 106, 107 sind kantenemittierende Laserdioden
(beispielsweise DFB- und DBR-Laser), kantenemittierende Superlumineszenz LEDs oder vertikal emittierende Laserdioden (sogenannte VCSEL) einsetzbar. Auch eine Kombination von verschiedenen Lichtquellentypen ist verwendbar, beispielsweise um verschiedene Wellenlängen miteinander zu kombinieren, die üblicherweise auf unterschiedlichen Halbleitertechnologien basieren. Die Lichtquellen 105, 106, 107 sind beispielsweise als Chips mit Außenmaßen von ca. 500 pm x 500 pm x 100 pm (Länge x Breite x Höhe) erhältlich. Die
Vorrichtung 100 umfasst zwei oder mehr Lichtquellen 105, 106, 107.
Das Strukturelement 120 ist als mechanisches Strukturteil ausführbar und erfüllt zudem die Funktion einer Wärmesenke für eine thermische Verlustleistung der Lichtquellen 105, 106, 107 und des Ansteuerelektronikelements 135. Die auf dem Strukturelement 120 anzuordnenden Komponenten der Vorrichtung 100 werden mittels eines stabilen Befestigungsverfahrens, beispielsweise
Lötprozesse und eutektisches Bonden, an dem Strukturelement 120 befestigt. Beispielsweise ist das Strukturteil als eine Leiterplatte realisiert.
Die Strahlformungseinrichtung 115 wird gemäß einem Ausführungsbeispiel als eine Mikrolinse oder eine Kombination von Mikrolinsen realisiert. Die
Strahlformungseinrichtung 115 ist dazu ausgebildet, einen bestimmten
Strahldurchmesser und eine bestimmte Strahldivergenz zu erzeugen, je nach Verwendung der Vorrichtung 100 für den Projektor. Bei einem miniaturisierten Projektionssystem ist die erforderliche Strahldivergenz oft sehr klein, das heißt, es wird ein paralleler oder nahezu paralleler Strahl gewünscht.
Die Vorrichtung 100 ist verwendbar, um verschiedenfarbige
Halbleiterlichtquellen, die Lichtquellen 105, 106, 107 mit einer
Ansteuerelektronik, dem Ansteuerelektronikelement 135 und mit mikrooptischen Bauelementen wie dem Wellenleiterelement 110, den Wellenleitern 125, 126,
127 und der Strahlformungseinrichtung 115 auf kompaktem Bauraum dergestalt zu integrieren, dass ein mehrfarbiger, hochfrequent modulierbarer und geometrisch präzise definierter Lichtstrahl mit hoher Strahlqualität bereitgestellt wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 100 kleiner als
8 Millimeter. Die Vorrichtung 100 ist beispielsweise in einem Bauraum kleiner als 5 Millimeter x 5 Millimeter x 5 Millimeter realisierbar. Durch die Ausformung der Wellenleiter 125, 126, 127, die nicht als Glasfasern ausgeführt sind, sondern in dem Wellenleiterelement 110 der Vorrichtung 100 ausgeformt sind, ist die genannte Miniaturisierung der Vorrichtung 100 möglich. Dabei ist das
Wellenleiterelement 110 optional als optischer Chip, beispielsweise als photonische integrierte Schaltung realisiert.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 100 zum
Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier gezeigte Übersichtsdarstellung der Vorrichtung 100 entspricht im Wesentlichen Fig. 1, zusätzlich ist beispielhaft für die erste Lichtquelle 105 ein Strahlengang von Licht gezeigt. Von der ersten Lichtquelle 105 wird ein Lichtstrahl 205 ausgegeben. Der Lichtstrahl 205 wird mittels des ersten Einkoppelelements 140 in den ersten Wellenleiter 125 eingekoppelt und in Richtung des Auskoppelbereichs 130 des Wellenleiterelements 110 geleitet. Ein von dem ersten Wellenleiter 125 aus dem Auskoppelbereich 130 ausgekoppelter Lichtstrahl 210 strahlt in Richtung der Strahlformungseinrichtung 115.
Gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die
Strahlformungseinrichtung 115 zumindest eine Mikrolinse 215 und eine
Korrekturplatte 216 zum Korrigieren eines Brennpunkts der Mikrolinse 215. Aus dem aus dem Auskoppelbereich 130 ausgekoppelten Lichtstrahl 210 formt die Strahlformungseinrichtung 115 einen Lichtstrahl 220 für einen Projektor. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist nur die erste Lichtquelle 105 aktiv, sodass der Lichtstrahl 220 als einfarbiger Lichtstrahl bereitgestellt wird. Wenn zudem die zweite Lichtquelle 106 und zusätzlich oder alternativ die dritte Lichtquelle 107 aktiv ist, wird das aus dem Auskoppelbereich 130 ausgekoppelte Licht zusammengeführt und der Lichtstrahl 220 wird als mehrfarbiger Lichtstrahl 220 bereitgestellt.
Fig. 3a zeigt eine schematische Darstellung eines Projektors 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Projektor 300 umfasst eine einzige Vorrichtungen 100, wie sie anhand der vorstehend genannten Figuren beschrieben ist. Der Projektor 300 ist ausgebildet, ein Bild auf die Projektionsfläche 305 zu projizieren. Der Projektor 300 weist dazu ein bewegliches Umlenkelement 306 auf, das ausgebildet ist, um einen von der Vorrichtung 100 bereitgestellten Lichtstrahl 220 so abzulenken, dass der Lichtstrahl 220 als ein Projektionsstrahl 307 einen Bildpunkt des Bildes an die Projektionsfläche 305 projiziert. Durch eine geeignete Ansteuerung der Vorrichtung 100 und des beweglichen Umlenkelements 306 können die Bildpunkte des Bildes zeitlich nacheinander, beispielsweise zeilenweise, an die Projektionsfläche 305 projiziert werden. Beispielsweise ist das bewegliche Umlenkelement 306 als Mikrospiegel, beispielsweise in Form eines MEMS-Mikrospiegel ausgeführt, welcher den Lichtstrahl 220 ablenkt. Somit kann eine als Lichtquellenmodul dienende Vorrichtung 100 auf einen MEMS- Mikrospiegel leuchten, der als Strahlablenkeinheit dient. Anstelle eines beweglichen Umlenkelements 306 kann ein anderes geeignetes Umlenkelement zum gesteuerten Umlenken des Lichtstrahls 220 eingesetzt werden.
Fig. 3b zeigt eine schematische Darstellung eines Projektors 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Projektor 300 umfasst eine Mehrzahl an Vorrichtungen 100, wie sie anhand der vorstehend genannten Figuren beschrieben sind. Der Projektor 300 ist ausgebildet, ein Bild auf die Projektionsfläche 305 zu projizieren. Jede Vorrichtung 100 stellt eine Lichtquelle des Projektors 300 dar, um einen Bildpunkt des Bildes an die Projektionsfläche 305 zu projizieren. Der Projektor 300 ist ausgebildet, aus den von den Vorrichtungen 100
bereitgestellten mehrfarbigen Lichtstrahlen 220 einen Projektionsstrahl 310 zu formen, um das Bild zu projizieren.
Die anhand der Figuren 3a und 3b gezeigten Projektoren 300 sind als miniaturisierter Projektor, beispielsweise als Pico- Projektor realisierbar und beispielsweise für Datenbrillen oder tragbare Geräte einsetzbar.
Die Verwendung eines integrierten Wellenleiterelements in einer Vorrichtung 100 ermöglicht zudem, geometrischen Toleranzen der Lichtquellen der Vorrichtungen 100 von den geometrischen Toleranzen des durch die Vorrichtung 100 bereitgestellten Lichtstrahls 220 zu entkoppeln. Somit wirken sich die
geometrischen Toleranzen der Lichtquellen weniger kritisch auf die Präzision des Lichtstrahls 220 aus. Durch diese Eigenschaften - den besonders kleinen Bauraum, eine Anpassbarkeit der Strahlparameter und die geringeren
Anforderungen an die geometrischen Toleranzen der Lichtquellen ist die
Vorrichtung 100 als mehrfarbiges Lichtquellenmodul für hochauflösende Pico- Projektoren wie den hier gezeigten Projektor 300 einsetzbar. Im Fall der Verwendung des Projektors 300 für eine Datenbrille, die nach dem Prinzip der Retinaprojektion funktioniert, ist zusätzlich vorteilhaft, dass die Strahlparameter des Lichtstrahls 220 präzise mit einem bestimmten Zielwert übereinstimmen.
Die Figuren 4 bis 6 zeigen je eine schematische Darstellung eines Wellenleiters 125 einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß einem Ausführungsbeispiel. Beispielshaft ist dabei der in Fig. 1 gezeigte erste Wellenleiter als Querschnitt gezeigt. Alternativ kann es sich hier und in den folgenden Figuren auch um eine Darstellung des in Fig. 1 gezeigten zweiten oder dritten Wellenleiter handeln.
Es ist jeweils ein Querschnitt durch ein Profil des Wellenleiters 125 gezeigt, der in dem Wellenleiterelement 110 ausgeformt ist. Der Wellenleiter 125 ist durch ein Kernmaterial 405 ausgeformt, das in einem Mantelmaterial 410 des
Wellenleiterelements 110 eingebettet ist. Der Wellenleiter 125 ist beispielhaft als dielektrischer Wellenleiter ausgeführt, bei dem ein Kern mit höherem
Brechungsindex aus dem Kernmaterial 405 von einem Mantel mit niedrigerem Brechungsindex aus dem Mantelmaterial 410 umgeben ist. Als Mantelmaterial 410 für das Wellenleiterelement 110 kann beispielsweise Siliziumdioxid verwendet werden, mit Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid oder Lithiumniobat als Kernmaterial 405 für den Wellenleiter 125. Alternativ kann auch ein Polymer oder ein Hybridpolymer als Mantelmaterial 410 verwendet werden, in diesem Fall ist der Wellenleiter 125 durch ein lithografisches Belichtungsverfahren in dem Wellenleiterelement 110 ausformbar. Der Wellenleiter 125 ist gemäß
unterschiedlicher Ausführungsformen als Streifenwellenleiter oder als
Rippenwellenleiter oder als zylindrischer Wellenleiter ausgeformt.
Fig. 4 zeigt den Wellenleiter 125 in der Ausformung des Streifenwellenleiters. Als Stufenwellenleiter weist der Wellenleiter 125 eine rechteckige Form auf. Dabei ist eine Ausdehnung einer Breite b des Wellenleiters 125 mehr als doppelt so lang als eine Höhe h des Wellenleiters 125 als Stufenwellenleiter, wobei die Höhe h in einer Erstreckungsrichtung der z-Achse gezeigt ist.
Fig. 5 zeigt den Wellenleiter 125 in der Ausformung des Rippenwellenleiters. Als Rippenwellenleiter weist der Wellenleiter 125 eine abgestufte Form auf. Der Wellenleiter 125 weist die Form einer Siegertreppe mit drei Stufenebenen auf, wobei die beiden seitlichen Stufen gleich hoch sind. Dabei sind die seitlichen Stufen in einer Höhe H abgestuft, und die obere Stufe weist eine Breite B auf.
Die Stufen weisen eine vergleichbare Breite B auf.
Fig. 6 zeigt den Wellenleiter 125 in der Ausformung des zylindrischen
Wellenleiters, entsprechend weist der Wellenleiter 125 eine zylindrische Form mit einem Durchmesser d auf. Die Realisierung des Wellenleiters 125 als zylindrischer Wellenleiter ist bei einer Ausformung des Mantelmaterials 410 aus einem Polymer oder Hybridpolymer vorteilhaft.
Fig. 7 und 8 zeigt je eine schematische Darstellung eines Wellenleiterelements 110 einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß einem Ausführungsbeispiel. Es ist jeweils der Verlauf des ersten Wellenleiters 125, des zweiten Wellenleiters 126 und des dritten
Wellenleiters 127 in dem Wellenleiterelement 110 gezeigt. In Fig. 8 weisen die Wellenleiter 125, 126, 127 zusätzlich jeweils das Einkoppelelement 140, 141,
142 auf. Die hier gezeigten Ausführungsbeispiele der in dem Wellenleiterelement 110 ausgeformten Wellenleiter 125, 126, 127 verdeutlichen beispielhaft Abstände zwischen den einzelnen Wellenleitern 125, 126, 127.
Die Wellenleiter 125, 126, 127 sind gemäß einem Ausführungsbeispiel einmodig ausgeführt. Zudem sind in dem Auskoppelbereich 130 ausgeformte Enden des der Wellenleiter 125, 126, 127 unterschiedlich beabstandet zu der
Strahlformungseinrichtung angeordnet. Das Wellenleiterelement 110 hat die Aufgabe, für jede Lichtquelle einen Wellenleiter 125, 126, 127 bereitzustellen, der das Licht mit einer definierten Effizienz einfängt. Die Wellenleiter 125, 126, 127 sind dazu auf dem Wellenleiterelement 110 voneinander getrennt ausgeformt und führen zum Auskoppelbereich 130, wo sie nahe benachbart angeordnet sind und das Licht in definierter Weise auf die Strahlformungseinrichtung lenken. Das Wellenleiterelement 110 und die Wellenleiter 125, 126, 127 sind dazu integriert, also in einem einzigen Bauelement hergestellt, und nicht aus verschiedenen Bauteilen zusammengesetzt, was vorteilhafterweise kostengünstig ist und eine kompakte Bauweise ermöglicht. Der erste Wellenleiter 125 weist einen ersten Abstand zum zweiten Wellenleiter 126 auf, der sich ausgehend von dem
Einkoppelelement 140 in Richtung des Auskoppelbereichs 130 verringert. Der zweite Wellenleiter 126 weist einen zweiten Abstand, der beispielsweise gleich groß wie der erste Abstand ist, zu dem dritten Wellenleiter 127 auf, der sich ausgehend von dem Einkoppelelement 140 in Richtung des Auskoppelbereichs 130 verringert. An einem Anfang der Wellenleiter 125, 126, 127 ist der Abstand zwischen den einzelnen Wellenleitern 125, 126, 127 beispielsweise durch eine Ausdehnung und Beabstandung der Lichtquellen 140, 141, 142 definiert, in einem Abschnitt in Richtung des Auskoppelbereichs 130 verringert sich der Abstand, beispielsweise zu einem physikalisch minimal möglichen Abstand. Zusätzlich ist die Querschnittsform und Position der Wellenleiterenden variabel und individuell an die einzelnen Lichtquellen 140, 141, 142, beispielsweise an Farben der Lichtquellen 140, 141, 142, anpassbar, wodurch erreicht wird, dass der zu formende mehrfarbige Lichtstrahl für jede Farbe bestimmte
Strahlparameter aufweist. Insbesondere ist die Strahldivergenz für alle Farben gleich wählbar. Die hier gezeigten Wellenleiter 125, 126, 127 weisen
entsprechend unterschiedliche Längen und damit unterschiedliche Positionen der Enden der Wellenleiter 125, 126, 127 auf. Somit sind die Enden der Wellenleiter 125, 126, 127 unterschiedlich weit von einem der Strahlformungseinrichtung zugewandten Ende des Wellenleiterelement 110 oder unterschiedlich weit von der Strahlformungseinrichtung entfern angeordnet.
Die Einmodigkeit der Wellenleiter 125, 126, 127 ist vorteilhaft, da dadurch eine Verteilung des an einem Ende des Wellenleiters 125, 126, 127 abgestrahlten Lichts nicht von den Eigenschaften der Lichtquelle abhängt. Somit wirken sich Fertigungstoleranzen der Lichtquelle nicht auf die abgestrahlte Lichtverteilung aus, was für die Verwendung der Vorrichtung in einem Projektor vorteilhaft ist, denn wenn all diese Strahlen dieselben Strahlparameter (Ursprung, Richtung, Durchmesser und Divergenzwinkel) besitzen, wird von alle folgenden optischen Elementen wie der Strahlformungseinrichtung nur ein einziges Exemplar benötigt. Die Identität von Strahlparametern lässt sich erreichen, indem die Profile der Wellenleiter 125, 126, 127 an die einzelnen Wellenlängen angepasst werden - je größer die Wellenlänge, umso größer werden Höhe und Breite des jeweiligen Wellenleiters 125, 126, 127 gewählt, außerdem kann das
Wellenleiterende geformt und mit weiteren Hilfselementen versehen werden, beispielsweise durch eine trichterförmige Verbreiterung oder Verjüngung des 125, 126, 127, eine Einbettung in einen größeren Wellenleiter, Mikrolinsen, Mikrospiegel oder Kombinationen davon, wie anhand nachfolgender Figuren gezeigt. Die Identität der Strahlursprünge ist aufgrund der getrennt gehaltenen Wellenleiter 125, 126, 127 nicht vollständig erreichbar, aber durch die enge Beabstandung der Enden der Wellenleiter 125, 126, 127 wie sie näherungsweise realisiert. Der minimale Abstand zwischen zwei Wellenleitern 125, 126, 127 ist durch den Brechungsindexkontrast zwischen Kernmaterial und Mantelmaterial des Wellenleiterelements 110 bestimmt. Je höher dieser Brechungsindexkontrast, umso kleiner ist der minimale Abstand zwischen den Wellenleitern 125, 126, 127. Gleichzeitig beeinflusst der Brechungskontrast auch die Divergenzwinkel, dies ist detaillierter anhand nachfolgender Figuren beschrieben.
Die Figuren 9 bis 11 zeigen je eine schematische Darstellung eines Teils eines Wellenleiterelements 110 einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß einem Ausführungsbeispiel. Als Teil des Wellenleiterelements 110 sind Enden der Wellenleiter 125, 126, 127 und der Auskoppelbereich 130 gezeigt.
Fig. 9 zeigt beispielhafte Positionen und Profile der Wellenleiter 125, 126, 127. Der erste Wellenleiter 125 weist eine Breite bl auf, die größer ist als eine Breite b2 des zweiten Wellenleiters 126. Eine im Vergleich kleinste Breite b3 weist der dritte Wellenleiter 127 auf. Das Ende des ersten Wellenleiters 125 ragt weiter in den Auskoppelbereich 130 hinein als das Ende des zweiten Wellenleiters 126, am weitesten reicht das Ende des dritten Wellenleiters 127 in den
Auskoppelbereich hinein. Die unterschiedlichen Positionen der Enden der Wellenleiter 125, 126, 127 und die unterschiedlichen Profilabmessungen ermöglichen eine Angleichung der Strahlparameter des durch die Wellenleiter 125, 126, 127 geleiteten Lichts, was vorteilhaft in Bezug auf einen gleichmäßigen Strahlendurchmesser und die Strahldivergenz des zu formenden mehrfarbigen Lichtstrahls ist. Je größer die Wellenlänge des durch den Wellenleiter 125, 126, 127 zu leitenden Lichts ist, desto größer werden Höhe und Breite bl, b2, b3 des jeweiligen Wellenleiters 125, 126, 127 gewählt.
Fig. 10 zeigt Positionen und Profile der Wellenleiter 125, 126, 127, die den anhand von Fig. 9 beschriebenen Ausführungsbeispielen ähneln, so entspricht auch die je unterschiedliche Breite bl, b2, b3 der hier gezeigten Wellenleiter 125, 126, 127 dem in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbeispiel. Zusätzlich weisen die Enden der Wellenleiter 125, 126, 127 in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils eine Verjüngung auf. Die Verjüngungen der Wellenleiter 125, 126, 127 sind unterschiedlich ausgeprägt. Auch die Verjüngung der Wellenleiter 125, 126, 127 ist für eine angestrebte Identität der Strahlparameter des durch die
Wellenleiter 125, 126, 127 geleiten Lichts vorteilhaft. Fig. 11 zeigt Querschnitte der Profile der Wellenleiter 125, 126, 127,
entsprechend ist hier eine Höhe H des Wellenleiterelements 110 markiert. Die hier gezeigten Profile der Wellenleiter 125, 126, 127 unterscheiden sich: Der erste Wellenleiter 125 ist als flaches Rechteck ausgeformt, und weist eine Breite bl auf, die zumindest doppelt so lang ist wie eine Höhe hl des ersten
Wellenleiters 125. Der zweite Wellenleiter 126 weist ein nahezu quadratisches Profil auf, eine Höhe h2 des zweiten Wellenleiters 126 entspricht annähernd einer Breite b2 des zweiten Wellenleiters 126. Der dritte Wellenleiter 127 ist als hohes Rechteck ausgeführt, eine Höhe h3 des dritten Wellenleiters 127 ist mehr als doppelt so lang wie eine Breite b3. Auch die unterschiedliche Ausprägung der Querschnitte der Wellenleiter 125, 126, 127 ist für die Angleichung der
Strahl parameter vorteilhaft.
Die Figuren 12 bis 15 zeigen je eine schematische Darstellung eines Teils eines Wellenleiterelements 110 mit einem Strahlparameter-Hilfselement einer
Vorrichtung zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß einem Ausführungsbeispiel. Als Teil des Wellenleiterelements 110 sind Enden der Wellenleiter 125, 126, 127 und der Auskoppelbereich 130 gezeigt. Als Strahlparameter- Hilfselement ist in den Figuren 12 und 13 eine Mikrolinse 1205 und in den Figuren 14 und 15 ein Mikrospiegel 1405 an dem Wellenleiterelement 110 gezeigt. Das Strahlparameter- Hilfselement ist dazu ausgebildet, eine Angleichung der Strahlparameter der durch die Wellenleiter 125, 126, 127 geleiteten Strahlen zu erreichen.
Fig. 12 zeigt eine Aufsicht auf das Wellenleiterelement 110. Die Enden der Wellenleiter 125, 126, 127 weisen eine Verjüngung auf. Die Breite bl, b2 und b3 der Wellenleiter 125, 126, 127 ist zudem unterschiedlich, wie anhand von Fig. 9 und 10 beschrieben. Angrenzend an den Auskoppelbereich 130 an einem Ende des Wellenleiterelements 110 ist gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel eine Mikrolinse angeordnet. Durch die hier gezeigte Variation der Breite bl, b2, b3 der Wellenleiter 125, 126, 127 sowie das Anordnen der Mikrolinse 1205 wird eine Angleichung der Strahlparameter der Wellenleiter 125, 126, 127 erreicht. Fig. 13 zeigt eine Schnittdarstellung des in Fig. 12 gezeigten
Ausführungsbeispiels. Es ist die Höhe H des Wellenleiterelements 110 gezeigt, sowie die Höhe h3 des dritten Wellenleiters 127. Die Höhe H zeigt die Höhe des Mantelmaterials 410 des Wellenleiterelements 110. Das Mantelmaterial 410 wird gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel als ein zusätzlicher größerer Wellenleiter für die in das Wellenleiterelement 110 eingebetteten Wellenleiter 127 genutzt, die in den Auskoppelbereich im Mantelmaterial 410 des
Wellenleiterelements 110 münden. Das Mantelmaterial 410 beeinflusst hier die Strahlparameter des aus den Wellenleitern 127 ausgekoppelten Lichts, was zu einer Angleichung der Strahlparameter beiträgt.
Fig. 14 zeigt eine Aufsicht auf das Wellenleiterelement 110. Das hier gezeigte Ausführungsbeispiel ähnelt in der Ausformung und Position der Wellenleiter 125, 126, 127 dem anhand von Fig. 12 beschriebenen Ausführungsbeispiel, mit der entsprechenden je unterschiedlichen Breite bl, b2, b3 und der Wellenleiter 125, 126, 127 und der Verjüngung an dem Ende jedes Wellenleiters 125, 126, 127. Angrenzend an den Auskoppelbereich 130 ist hier aber der Mikrospiegel 1405 angeordnet, der dazu ausgeformt ist, die Strahlparameter des durch die
Wellenleiter 125, 126, 127 geleiteten Lichts anzugleichen.
Fig. 15 zeigt eine Schnittdarstellung des in Fig. 14 gezeigten
Ausführungsbeispiels. Es ist die Höhe H des Wellenleiterelements 110 gezeigt, sowie die Höhe h3 des dritten Wellenleiters 127. Zudem ist hier die Ausformung des Mikrospiegels 1405 erkennbar. Der Mikrospiegel ist als rechtwinkliges Dreieck ausgeführt, wobei die Hypotenuse des Dreiecks in der
Erstreckungsrichtung der z-Achse verläuft.
Die Figuren 16 bis 18 zeigt je eine schematische Darstellung eines Anfangs eines Wellenleiters 125, hier ebenfalls lediglich beispielshaft des in Fig. 1 gezeigten ersten Wellenleiters, einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Anfang des gezeigten Wellenleiters 125 ist ausgeformt, von der Lichtquelle bereitgestelltes Licht einzukoppeln. Durch die hier gezeigten Ausformungen des Anfangs des Wellenleiters 125 sowie durch Einkoppelelemente, wie sie anhand der Fig. 19 bis 21 gezeigt sind, ist es möglich, Positionstoleranzen der Lichtquellen zum Wellenleiterelement und damit zum Wellenleiter 125
einzustellen. Es ist vorteilhaft, wenn die Positionstoleranzen mehrere Mikrometer groß sind, um sie mittels eines Bestückungsautomaten realisieren zu können. Eine unterschiedliche Ausformung des Anfangs des Wellenleiters 125 ist vorteilhaft, um das Licht mit einer wohldefinierten Effizienz von den Lichtquellen in die Wellenleiter 125 einzukoppeln.
Fig. 16 zeigt als Anfang des Wellenleiters 125 eine über die Länge des
Wellenleiters 125 gleichmäßig verlaufende Höhe und Breite, die gegenüber dem weiteren Verlauf des Wellenleiters 125 nicht verändert ist, es ist also keine Verjüngung oder Verbreiterung am Anfang des Wellenleiters 125 ausgeformt.
Fig. 17 zeigt eine trichterförmige Verbreiterung am Anfang des Wellenleiters 125. Die Breite des Wellenleiters 125 ist am Anfang und ein Vielfaches größer als im weiteren Verlauf des Wellenleiters 125, beispielsweise wie hier gezeigt um ein 15-faches. Die hier gezeigte trichterförmige Verbreiterung kann auch als
Einkoppelelement bezeichnet werden. Zusätzlich ist die trichterförmige
Verbreiterung des Anfangs des Wellenleiters 125 mit einem Einkoppelelement kombinierbar, wie nachfolgend in Fig. 19 gezeigt.
Fig. 18 zeigt eine Verjüngung am Anfang des Wellenleiters 125. Dazu ist der Wellenleiter 125 in Richtung des Anfangs spitz zulaufend ausgeformt, mit einer gleichmäßig verlaufenden Verjüngung. An einem Ende der Verjüngung des Wellenleiters 125 beträgt die Breite des Wellenleiters 125 beispielsweise ein Drittel der Breite im Vergleich zu dem weiteren Verlauf des Wellenleiters 125. Die hier Verjüngung kann auch als Einkoppelelement bezeichnet werden, oder ist mit anderen Einkoppelelementen, beispielsweise mit einer Verwendung einer Mikrolinse oder eines Mikrospiegels als Einkoppelelement oder einem in den nachfolgenden Figuren gezeigten Einkoppelelement wie einem Gitterkoppler kombinierbar.
Die Figuren 19 bis 21 zeigen je eine schematische Darstellung eines
Einkoppelelements 140, 141, 142 eines Wellenleiterelements 110 einer
Vorrichtung zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß einem Ausführungsbeispiel. Gemäß einem Ausführungsbeispiel formt das Wellenleiterelement 110 für den Wellenleiter 125, 126, 127 das Einkoppelelement 140, 141, 142 aus. Das Einkoppelelement 140, 141, 142 ist als Bereich des Wellenleiters 125, 126, 127, also auf dem Wellenleiterelement, realisierbar. Alternativ kann zwischen dem in dem Wellenleiterelement 110 eingebetteten Wellenleiter 125, 126, 127 und der Lichtquelle ein weiterer Wellenleiter als Einkoppelelement 140, 141, 142 angeordnet sein, wie anhand der Fig. 21 gezeigt.
Fig. 19 zeigt beispielhaft den Wellenleiter 125 mit der trichterförmigen
Verbreiterung am Anfang des Wellenleiters 125 und mit einem in dem Trichter eingebetteten Gitterkoppler als Einkoppelelement 140.
Fig. 20 zeigt beispielhaft den Wellenleiter 125 mit einem bezüglich Höhe und Breite gleichmäßig verlaufendem Wellenleiter 125 ohne Verbreiterung oder Verjüngung am Anfang des Wellenleiters 125. Als Einkoppelelement 140 ist ein fokussierender Gitterkoppler gezeigt, der nicht als Teil des Wellenleiters 125 ausgeführt ist, sondern zu dem Anfang des Wellenleiters 125 beabstandet angeordnet ist.
Fig. 21 zeigt eine Aufsicht auf das Wellenleiterelement 110, in dem die
Wellenleiter 125, 126, 127 ausgeformt sind, und auf die Lichtquellen 105, 106, 107. Die Lichtquellen 105, 106, 107 sind auf einem Polymer 2105 angeordnet. Zudem ist das Polymer 2105 teilweise überlappend auf dem Wellenleiterelement 110 angeordnet, sodass je ein Anfang der Wellenleiter 125, 126, 127 von dem Polymer 2105 überdeckt ist. Jeweils zwischen der ersten Lichtquelle 105 und dem ersten Wellenleiter 125, der zweiten Lichtquelle 106 und dem zweiten Wellenleiter 126 sowie der dritten Lichtquelle 107 und dem dritten Wellenleiter 127 ist ein weiterer Wellenleiter als Einkoppelelement 140, 141, 142 angeordnet. Dazu werden die weiteren Wellenleiter als Einkoppelelement 140, 141, 142 beispielsweise über ein lithographisches Belichtungsverfahren in das Polymer 2105 oder alternativ in ein Hybridpolymer geschrieben. In diesem Fall sind die Positionstoleranzen der Lichtquellen 105, 106, 107 zum Wellenleiterelement 110 größer als bei ohne Wellenleiter als Einkoppelelement 140, 141, 142. Bei schwachen Lichtquellenl05, 106, 107 ist es vorteilhaft, die Einkoppelelemente 140, 141, 142 auf eine besonders hohe Effizienz auszulegen. Bei starken Lichtquellen 105, 106, 107 hingegen ist es vorteilhaft sein, die Einkoppelelemente 140, 141, 142 so auszulegen, dass sie einen definierten Teil der Lichtleistung reflektieren oder absorbieren. Dies kann bei einem Betrieb eines Projektors mit der Vorrichtung als Projektor- Lichtquelle die Sicherheit bezüglich eines Vermeidens von potentiellen Augenschäden erhöhen.
Fig. 22 zeigt eine schematische Darstellung eines Wellenleiterelements 110 und einer Strahlformungseinrichtung 115 einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Wellenleiterelement 110 umfasst hier den ersten Wellenleiter 125, den zweiten Wellenleiter 126 und den dritten Wellenleiter 127, die am Anfang jeweils eine trichterförmige Verbreiterung und einen Gitterkoppler als Einkoppelelement 140, 141, 142 aufweisen. Die Strahlformungseinrichtung 115 umfasst hier beispielhaft die Mikrolinse 215. In dieser Darstellung sind Justagetoleranzen dc, öy dz zwischen dem Wellenleiterelement 110 und der Mikrolinse 215 gezeigt. Zudem ist eine Brennweite f der Mikrolinse 215, eine Strahldivergenz df und ein Durchmesser des durch die Strahlformungseinrichtung 115 geformten
Lichtstrahls 220 gezeigt. Die Justagetoleranz öy verkippt den Strahl, was für die hier beschriebene Anwendung jedoch unwesentlich ist. Die Justagetoleranz dc ändert die Strahldivergenz df. Miniaturisiert man die Vorrichtung, nimmt die Brennweite f ab, und die Empfindlichkeit der Strahldivergenz df auf die Toleranz dc steigt, wie die folgende Formel verdeutlicht:
D
df = dc *—
2
Durch die Verwendung des integrierten Wellenleiterelements 110 sind die Relativpositionen der Enden der Wellenleiter 125, 126, 127, also die Abstände zueinander und die Länge der Wellenleiter 125, 126, 127, sehr präzise definiert. Aus diesem Grund reduziert sich das Justageproblem vorteilhafterweise auf einen einzigen Freiheitsgrad, nämlich dc.
Für eine geringe Strahldivergenz des Lichtstrahls 220 ist es vorteilhaft, wenn sich der Auskoppelbereich 130 mit den Enden der Wellenleiter 125, 126, 127 im oder nahe am Brennpunkt der Strahlformungseinrichtung 115 befindet. Je kleiner die Vorrichtung ausgeführt ist, desto wichtiger ist diese Distanz. Im Gegensatz zu einer Realisierung mit Glasfasern ist es bei der hier gezeigten Vorrichtung eine Miniaturisierung, beispielsweise mit den genannten Abmessungen im Bereich von 5 Kubikmillimetern, als mehrfarbiges Lichtquellenmodul möglich. Dabei wird die hohe erreichbare Präzision von lithographisch realisierbaren integrierten Wellenleitern 125, 126, 127, in dem Wellenleiterelement 110 genutzt, um kostenintensive Toleranzprobleme zu vermeiden. Dazu werden die
Relativpositionen der Enden der Wellenleiter 125, 126, 127 im Auskoppelbereich 130 durch ein integriertes Herstellungsverfahren des Wellenleiterelements 110 mit hoher Präzision realisiert. Dadurch ist nur noch das Einstellen eines einzigen Freiheitsgrads erforderlich: der Abstand f zwischen dem Strahlformungselement der Strahlformungseinrichtung 115 und dem Auskoppelbereich 130. Um auch dies kostengünstig zu realisieren, kann es vorteilhaft sein, die
Strahlformungseinrichtung 115 in mehrere Subkomponenten aufzuteilen, wie dies beispielsweise anhand von Fig. 2 gezeigt ist. Insbesondere kann eine Mikrolinse verwendet werden, deren Brennweite zunächst nicht genau genug bekannt ist, und sie kann mit einem Verfahren in die Vorrichtung integriert werden, dessen Positionstoleranzen nicht gut genug sind, um die für den Projektor geforderte Strahldivergenz zu erreichen. Nach der Integration der Mikrolinse kann die tatsächlich erreichte Strahldivergenz gemessen werden, und eine passende Korrekturplatte - eine Linse mit geringer Brechkraft - kann hinter der Mikrolinse eingebracht werden, um den Fehler in der Strahldivergenz zu korrigieren. In dieser Realisierung besteht die Strahlformungseinrichtung 115 aus zwei Komponenten, nämlich der Mikrolinse und der Korrekturplatte.
Die Figuren 23 bis 25 zeigt je eine schematische Darstellung eines Endes eines Wellenleiters 125 einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß einem Ausführungsbeispiel. Es sind je unterschiedliche Ansichten des Wellenleiters 125 gezeigt, die eine Beugung an einem Ende des Wellenleiters 125 verdeutlicht. Das Kernmaterial 405 des Wellenleiters 125 weist einen Brechungsindex ni auf, und das Mantelmaterial 410 des Wellenleiterelements 110 weist einen Brechungsindex n2 auf.
Fig. 23 zeigt eine Aufsicht auf das Ende des Wellenleiters 125. Da Ende des Wellenleiters 125 weist hier eine konusförmige Verjüngung auf. Es ist zudem die Breite b des Wellenleiters 125, und ein Abstand d zwischen dem Ende des Wellenleiters 125 in Richtung der Strahlformungseinrichtung und einem Ende des Wellenleiterelements 110 gezeigt.
Fig. 24 zeigt einen Längsschnitt des in Fig. 23 gezeigten Ende des Wellenleiters 125. Es ist die Höhe h des Wellenleiters 125 gezeigt, sowie der Abstand d.
Zusätzlich ist ein Abstand A zwischen einem unteren Ende des Wellenleiters 125 und des Wellenleiterelements 110 sowie ein Abstand B zwischen einem oberen Ende des Wellenleiters 125 und des Wellenleiterelements 110 gezeigt.
Fig. 25 zeigt einen Querschnitt des in Fig. 23 gezeigten Ende des Wellenleiters 125. Entsprechend sind die Höhe h und die Breite b des Endes des Wellenleiters 125 gezeigt, sowie der Abstand A und der Abstand B.
Fig. 26 und Fig. 27 zeigen Kennlinien 2605, 2610, 2615, 2620 einer
Intensitätsverteilung von Licht an einem Ende eines Wellenleiters einer
Vorrichtung zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Kennlinien 2605, 2610, 2615, 2620 sind in einem Koordinatensystem gezeigt, bei dem auf der Ordinate eine Intensität aufgetragen ist. In Fig. 26 sind auf der Abszisse Werte der y-Achse in pm und in Fig. 27 sind auf der Abszisse Werte der z-Achse in pm aufgetragen.
Entsprechend zeigt Fig. 26 ein Modenprofil des Wellenleiters im y-Schnitt, und Fig. 27 zeigt ein Modenprofil des Wellenleiters im z-Schnitt. Die Kennlinien 2605, 2610, 2615, 2620 zeigen eine Einsteilbarkeit einer am Ende des Wellenleiters austretenden Intensitätsverteilung für den in Fig. 25 gezeigten Querschnitt des in dem Wellenleiterelement eingebetteten Ende des Wellenleiters. Die Kennlinie 2605 zeigt die Intensitätsverteilung des am Ende des Wellenleiters austretenden Lichts bei folgender Parameterkonfiguration: Einer Höhe h von 200nm, einer Breite b von 80 nm, einem Abstand d von Onm, einem Brechungsindex ni des Kernmaterials des Wellenleiters von 1,6, einem Brechungsindex n2 des
Mantelmaterials des Wellenleiterelements von 1,5, einem Abstand A von 1900nm, einem Abstand B von 1900 nm und einer Lichtwellenlänge im Vakuum lo von 500nm. Die Kennlinien 2610, 2615 und 2620 zeigen, wie sich die
Intensitätsverteilung des am Ende des Wellenleiters austretenden Lichts durch eine Änderung eines geometrischen Parameters, der das Ende des Wellenleiters definiert, ändert. Da der Wellenleiter gemäß einem Ausführungsbeispiel einmodig ausgeführt ist, hängt die Intensitätsverteilung nicht von den Eigenschaften der Lichtquelle, beispielsweise einem Laser, ab. Zudem ist zu erkennen, dass ein weiterer Wellenleiter bereits in ca. 3 pm Entfernung zu dem Wellenleiter platziert werden kann, was vorteilhafterweise platzsparend ist. Die Kennlinie 2610 zeigt die Intensitätsverteilung des am Ende des Wellenleiters austretenden Lichts bei einer Änderung der Höhe des Wellenleiters, dem Parameter Höhe h, der hier bei der Kennlinie 2610 im Gegensatz zur Referenz, der Kennlinie 2605, lOOnm beträgt. Die Kennlinie 2615 zeigt die Intensitätsverteilung des am Ende des Wellenleiters austretenden Lichts bei einer Änderung der Breite b, die hier bei der Kennlinie 2615 im Gegensatz zur Kennlinie 2605, 120nm beträgt. Die Kennlinie 2620 zeigt die Intensitätsverteilung des am Ende des Wellenleiters austretenden Lichts bei einer Änderung des Abstands d, die hier bei der
Kennlinie 2620 im Gegensatz zur Kennlinie 2605, 2000nm beträgt.
Fig. 28 zeigt eine schematische Darstellung eines Endes eines Wellenleiters 125 einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß einem Ausführungsbeispiel. Es ist beispielhaft ein Querschnitt des Wellenleiters 125 gezeigt, der in das Wellenleiterelement 110 eingebettet ist. Das Wellenleiterelement 110 ist hier als strukturierter Mantel ausgeführt. Der Wellenleiter 125 weist die Höhe h, die Breite b, den Abstand A und den Abstand B auf. Das Wellenleiterelement 110 ist als Rippenwellenleiter ausgeführt und weist eine Stufenhöhe t und eine Stufenbreite w auf.
Fig. 29 bis 32 zeigen Kennlinien 2905, 2910, 2915 einer Intensitätsverteilung von Licht an einem Ende eines Wellenleiters einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß einem
Ausführungsbeispiel. Die Kennlinien 2905, 2910, 2915 sind je in einem
Koordinatensystem gezeigt, bei dem auf der Ordinate eine Intensität aufgetragen ist. In Fig. 29 sind auf der Abszisse Werte der y-Achse in pm, in Fig. 30 ist auf der Abszisse Werte der z-Achse in pm, in Fig. 31 ist auf der Abszisse die numerische y-Apertur und in Fig. 32 ist auf der Abszisse die numerische z- Apertur aufgetragen. Fig. 29 zeigt ein Modenprofil des Wellenleiters im y-Schnitt, Fig. 30 zeigt ein Modenprofil des Wellenleiters im z-Schnitt, Fig. 31 zeigt eine Abstrahlcharakteristik des Wellenleiters im y-Schnitt und Fig. 32 zeigt eine Abstrahlcharakteristik des Wellenleiters im z-Schnitt. Die Kennlinien 2905, 2910, 2915 zeigen eine Einsteilbarkeit einer am Ende des Wellenleiters austretenden Intensitätsverteilung für den in Fig. 28 gezeigten Querschnitt des in dem
Wellenleiterelement eingebetteten Ende des Wellenleiters. Die Kennlinie 2905 zeigt die Intensitätsverteilung des am Ende des Wellenleiters austretenden Lichts bei folgender Parameterkonfiguration: Einer Höhe h von 200nm, einer Breite b von 80 nm, einem Brechungsindex des Kernmaterials des Wellenleiters von 1,6, einem Brechungsindex n2 des Mantelmaterials des Wellenleiterelements von 1,5, einem Abstand A von 1900nm, einem Abstand B von 1900 nm und einer Lichtwellenlänge im Vakuum lo von 500nm. Die Kennlinie 2905 kann auch als Referenz bezeichnet werden. Der Paramater t, die Stufenhöhe des
Wellenleiterelements, beträgt bei den Kennlinien 2910 und 2915 2 mhh. Die Kennlinien 2910 und 2915 zeigen, wie sich die Intensitätsverteilung des am Ende des Wellenleiters austretenden Lichts durch eine Änderung eines geometrischen Parameters, der eine Form des Mantels des Wellenleiters, des
Wellenleiterelements, ändert. Die Kennlinien 2910 und 2915 zeigen die
Intensitätsverteilung des am Ende des Wellenleiters austretenden Lichts bei einer Änderung der Weite des Wellenleiterelements, dem Parameter Weite w, der hier bei der Kennlinie 2910 2 mhh und bei der Kennlinie 2915 3 mhh beträgt.
Fig. 33 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 3400 zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 3400 ist beispielsweise unter Verwendung eines
Ausführungsbeispiels der obenstehend genannten Vorrichtung ausführbar. Das Verfahren 3400 weist einen Schritt 3405 des Ausstrahlens, einen Schritt 3410 des Leitens und einen Schritt 3415 des Formens auf. Im Schritt 3405 des Ausstrahlens wird Licht unter Verwendung einer ersten Lichtquelle und einer zweiten Lichtquelle ausgestrahlt. Im Schritt 3410 des Leitens wird unter
Verwendung eines ersten Wellenleiters Licht von der ersten Lichtquelle geleitet. Zudem wird im Schritt 3410 des Leitens unter Verwendung eines zweiten Wellenleiters Licht von der zweiten Lichtquelle geleitet. Auch wird im Schritt 3410 des Leitens unter Verwendung eines Auskoppelbereichs Licht aus dem ersten Wellenleiter und dem zweiten Wellenleiter ausgekoppelt. Der erste Wellenleiter, der zweite Wellenleiter und der Auskoppelbereich sind aus einem
Wellenleiterelement ausgeformt. Im Schritt 3415 des Formens wird unter Verwendung des aus dem Auskoppelbereich ausgekoppelten Lichts mittels einer Strahlformungseinrichtung der mehrfarbige Lichtstrahl geformt.
Fig. 34 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Herstellverfahrens 3500 zum Herstellen einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls für einen Projektor gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Herstellverfahren 3500 weist einen Schritt 3505 des Bereitstellens einer ersten Lichtquelle und einer zweiten Lichtquelle auf. Zudem weist das Herstellverfahren 3500 einen Schritt 3510 des Bereitstellens eines Wellenleiterelements, das einen ersten Wellenleiter zum Leiten von Licht der ersten Lichtquelle, einen zweiten Wellenleiter zum Leiten von Licht der zweiten Lichtquelle und einen Auskoppelbereich zum Auskoppeln von Licht aus dem ersten Wellenleiter und dem zweiten Wellenleiter ausformt, auf. Ferner weist das Herstellverfahren 3500 einen Schritt 3515 des
Bereitstellens einer Strahlformungseinrichtung auf, die ausgebildet ist, um den mehrfarbigen Lichtstrahl unter Verwendung des aus dem Auskoppelbereich ausgekoppelten Lichts zu formen. Die Schritte 3505, 3510, 3515 können in einer geeigneten Reihenfolge oder parallel zueinander ausgeführt werden. Das Herstellverfahren 3500 umfasst zudem einen Schritt 3420 des Anordnens, der ersten Lichtquelle, der zweiten Lichtquelle, des Wellenleiterelements und der Strahlformungseinrichtung auf einem Strukturelement, um die Vorrichtung herzustellen. Im Schritt 3520 des Anordnens werden die genannten
Komponenten optional unter Verwendung eines Befestigungsverfahrens, beispielsweise eines Lötprozesses oder mittels eutektischen Bondens an dem Strukturelement befestigt.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung (100) zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls (220) für einen Projektor (300), wobei die Vorrichtung (100) folgende Merkmale aufweist: eine erste Lichtquelle (105) und eine zweite Lichtquelle (106); ein Wellenleiterelement (110), das einen ersten Wellenleiter (125) zum Leiten von Licht der ersten Lichtquelle (105), einen zweiten Wellenleiter (126) zum Leiten von Licht der zweiten Lichtquelle (106) und einen Auskoppelbereich (130) zum Auskoppeln von Licht aus dem ersten Wellenleiter (125) und dem zweiten Wellenleiter (126) ausformt; eine Strahlformungseinrichtung (115), die ausgebildet ist, um den mehrfarbigen Lichtstrahl (220) unter Verwendung des aus dem
Auskoppelbereich (130) ausgekoppelten Lichts (210) zu formen; und ein Strukturelement (120), auf dem die erste Lichtquelle (105), die zweite Lichtquelle (106), das Wellenleiterelement (110) und die
Strahlformungseinrichtung (115) angeordnet sind.
2. Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, wobei der erste Wellenleiter (125) und der zweite Wellenleiter (126) einmodig ausgeführt sind und wobei in dem Auskoppelbereich (130) ausgeformte Enden des ersten
Wellenleiters (125) und des zweiten Wellenleiters (126) unterschiedlich beabstandet zu der Strahlformungseinrichtung (115) angeordnet sind.
3. Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der erste Wellenleiter (125) und/oder der zweite Wellenleiter (126) als Streifenwellenleiter oder als Rippenwellenleiter oder als zylindrischer Wellenleiter ausgeformt ist.
4. Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Wellenleiterelement (110) als optischer Chip ausgeführt ist.
5. Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Wellenleiterelement (110) ein erstes Einkoppelelement (140) zum Einkoppeln von Licht aus der ersten Lichtquelle (105) in den ersten Wellenleiter (125) und/oder ein zweites Einkoppelelement (141) zum Einkoppeln von Licht aus der zweiten Lichtquelle (106) in den zweiten Wellenleiter (126) ausformt.
6. Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Strahlformungseinrichtung (115) zumindest eine Mikrolinse (215) und eine Korrekturplatte (216) zum Korrigieren eines Brennpunkts der Mikrolinse (215) umfasst.
7. Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche mit einem Ansteuerelektronikelement (135), das auf dem Strukturelement (120) angeordnet ist, wobei das Ansteuerelektronikelement (135) signalübertragungsfähig mit der ersten Lichtquelle (105) und der zweiten Lichtquelle (106) verbunden ist.
8. Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche mit einer dritten Lichtquelle (107), wobei das Wellenleiterelement (110) einen dritten Wellenleiter (127) zum Leiten von Licht aus der dritten Lichtquelle (107) ausformt, und wobei der Auskoppelbereich (130) zusätzlich zum Auskoppeln von Licht aus dem dritten Wellenleiter (127) ausgeformt ist.
9. Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Vorrichtung (100) kleiner als 8 Millimeter ist.
10. Projektor (300) mit zumindest einer Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche.
11. Verfahren (3400) zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls (220) für einen Projektor (300), wobei das Verfahren (3400) folgende Schritte aufweist:
Ausstrahlen (3405) von Licht unter Verwendung einer ersten Lichtquelle (105) und einer zweiten Lichtquelle (106);
Leiten (3410) von Licht der ersten Lichtquelle (105) unter Verwendung eines ersten Wellenleiters (125) und Leiten von Licht der zweiten Lichtquelle (106) unter Verwendung eines zweiten Wellenleiters (126) und Auskoppeln von Licht aus dem ersten Wellenleiter (125) und dem zweiten Wellenleiter (126) unter Verwendung eines Auskoppelbereichs (130), wobei der erste Wellenleiter (125), der zweite Wellenleiter (126) und der Auskoppelbereich (130) aus einem Wellenleiterelement (110) ausgeformt sind; und
Formen (3415) des mehrfarbigen Lichtstrahls (220) unter Verwendung des aus dem Auskoppelbereich (130) ausgekoppelten Lichts (210) mittels einer Strahlformungseinrichtung (115).
12. Herstellverfahren (3500) zum Herstellen einer Vorrichtung (100) zum Bereitstellen eines mehrfarbigen Lichtstrahls (220) für einen Projektor (300), wobei das Herstellverfahren (3500) folgende Schritte aufweist:
Bereitstellen (3505) einer ersten Lichtquelle (105) und einer zweiten Lichtquelle (106);
Bereitstellen (3510) eines Wellenleiterelements (110), das einen ersten Wellenleiter (125) zum Leiten von Licht der ersten Lichtquelle (105), einen zweiten Wellenleiter (125) zum Leiten von Licht der zweiten Lichtquelle (106) und einen Auskoppelbereich (130) zum Auskoppeln von Licht aus dem ersten Wellenleiter (125) und dem zweiten
Wellenleiter (126) ausformt; Bereitstellen (3515) einer Strahlformungseinrichtung (115), die ausgebildet ist, um den mehrfarbigen Lichtstrahl (220) unter
Verwendung des aus dem Auskoppelbereich (130) ausgekoppelten Lichts (210) zu formen; und
Anordnen (3520) der ersten Lichtquelle (105), der zweiten Lichtquelle (106), des Wellenleiterelements (110) und der
Strahlformungseinrichtung (115) auf einem Strukturelement (120), um die Vorrichtung (100) herzustellen.
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