WO2021259926A1

WO2021259926A1 - Wellenleiter und verfahren zur herstellung eines wellenleiters

Info

Publication number: WO2021259926A1
Application number: PCT/EP2021/066986
Authority: WO
Inventors: Andreas KOGLBAUER; Andreas Ortner; Dr. Oliver SOHR; David Sohr; Dr. Andrea RAVAGLI
Original assignee: Schott Ag
Priority date: 2020-06-22
Filing date: 2021-06-22
Publication date: 2021-12-30
Also published as: JP2023530183A; CN115917385A; US20230236358A1; EP4168835A1; DE102020116444A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wellenleiter (1) zur Übertragung elektromagnetischer Wellen, insbesondere zur Übertragung von Bildinformationen von einem proximalen Ende (2) des Wellenleiters zu einem distalen Ende (4) des Wellenleiters, entlang einer zwischen dem proximalen und dem distalen Ende verlaufenden Transportrichtung (5), und über einen quer zu der Transportrichtung verlaufenden Querschnitt, wobei der Wellenleiter (1) eine Vielzahl von Strukturelementen (10) umfasst, wobei zumindest zwei verschiedene Typen von Strukturelementen umfasst sind, nämlich ein erster Typ (10a) mit einem ersten Brechungsindex und ein zweiter Typ (10b) mit einem zweiten Brechungsindex, wobei die Strukturelemente (10) sich jeweils entlang der Transportrichtung (5) sowie anteilig über den Querschnitt des Wellenleiters (1) erstrecken, derart, dass im Querschnitt des Wellenleiters (1) eine Vielzahl von Querschnittsregionen (20) definiert ist, welche jeweils dem Querschnitt eines einzelnen Strukturelements (10) entsprechen, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente (10), insbesondere deren Querschnittsregionen (20), ungleichmäßig, aber eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt, ausgebildet sind.

Description

Wellenleiter und Verfahren zur Herstellung eines Wellenleiters

Die Erfindung betrifft einen Wellenleiter zur Übertragung elektromagnetischer Wellen, insbesondere zur Übertragung von Bildinformationen, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Wellenleiters, insbesondere eines Bildleiters.

Bildleiter bestehen typischerweise aus einer Vielzahl einzelner Lichtwellenleiter, welche jeweils aus einem Kern und einem den Kern umgebenden Mantel bestehen, wobei die Lichtwellenleiter als Bündel zusammengefügt und im Querschnitt in einem Raster mit einer Eins-zu-Eins- Beziehung zwischen der Lichteintrittsfläche und der Lichtaustrittsfläche angeordnet sind, um eine Vielzahl von Bildpunkten (Pixeln) zu bilden. Grundsätzlich dient jeder Bildpunkt (Pixel) dazu, einen Helligkeitswert bzw. eine Farbinformation über den Bildleiter zu übertragen.

Häufig ist in der Praxis eine möglichst hohe Auflösung des Bildleiters wünschenswert. Eine hohe Auflösung kann grundsätzlich dadurch erreicht werden, dass die Durchmesser der einzelnen Lichtwellenleiter verringert wird. Allerdings kann die Auflösung aufgrund physikalischer Gesetzmäßigkeiten nicht beliebig erhöht werden, weil bei immer kleineren Durchmessern der einzelnen Lichtwellenleiter ein immer größerer Anteil der Feldverteilung der übertragenen Moden die Dimensionen der Lichtwellenleiter, insbesondere des Mantels, übersteigt, was zu einem vermehrten Übersprechen zwischen benachbarten Lichtwellenleitern und damit zu zunehmender Unschärfe führt.

Ein Ansatz, Bildleiter mit höherer Auflösung bereitzustellen, basiert auf dem Wellenphänomen der transversalen Anderson-Lokalisierung (TAL). Dabei macht man sich zunutze, dass eine zufällige Verteilung von Brechungsindizes über den Querschnitt des Bildleiters bei gleichzeitiger Invarianz der Brechungsindizes entlang der Länge des Bildleiters aufgrund destruktiver Interferenz zu einer Begrenzung des eingekoppelten Lichts im Querschnitt führt. In der Praxis können beispielsweise eine Vielzahl einzelner Glasfasern mit verschiedenen Brechungsindizes zu einem zufälligen Faser- Bündel zusammengestellt werden. Wird in einen solchen Wellenleiter ein Lichtstrahl eingekoppelt, breitet sich dieser entlang der Länge des Bildleiters mit einer im Querschnitt begrenzten transversalen Ausdehnung aus.

Bildleiter, die auf dem Prinzip transversalen Anderson-Lokalisierung beruhen, ermöglichen zwar einerseits höhere Auflösungen, andererseits führt die zufällige Verteilung der Brechungsindizes zu dem Nachteil, dass die Bildqualität, insbesondere die Bildschärfe, der übertragenen Bildinformation lokalen Schwankungen unterliegt bzw. schwer kontrollierbar ist. So kann etwa die Bildschärfe in bestimmten Bereichen des Querschnitts von der Bildschärfe in anderen Bereichen des Querschnitts abweichen.

Solche Inhomogenitäten erschweren es in der Praxis, Bildleiter mit einem bestimmten Qualitätsstandard herzustellen. Je nachdem, welche Qualitätskriterien für die Produktion angelegt werden, kann es zu einem hohen Ausschuss kommen. Die genannten Probleme spitzen sich weiter zu, wenn die Querschnittsfläche des Bildleiters große Abmessungen aufweisen soll. Dies betrifft insbesondere Faceplates, bei denen die Kantenlänge oder der Durchmesser des Querschnitts die Dicke der Faceplate mitunter um ein Vielfaches übersteigt.

Unter einem Faceplate wird typischerweise eine Gruppe von oft relativ kurzen (wenige mm), verschmolzenen optischen Fasern oder optischen Strukturelementen, deren Achsen senkrecht zur Plattenoberfläche (einige mm² bis viele cm²) stehen, verstanden. Deren zentrale Eigenschaft ist es eine Bildübertragung, identisch in strenger Ordnung, also 1 :1, oder nach einer Regel variiert, bspw, gedreht, von einer Plattenoberfläche zur anderen Plattenoberfläche zu ermöglichen.

Es ist demnach eine Aufgabe der Erfindung, Wellenleiter, insbesondere Bildleiter, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben, welche eine erhöhte Homogenität, insbesondere der Bildschärfe, über den Querschnitt des Wellenleiters gewährleisten. Ein Aspekt der Aufgabe der Erfindung ist es, die Homogenität über den Querschnitt besser kontrollierbar, besonders bevorzugt sogar reproduzierbar zu gestalten, zum Beispiel, um Ausschuss bei der Produktion zu vermeiden und Qualitätsstandards sicher gewährleisten zu können.

Ein Aspekt der Aufgabe der Erfindung liegt darin, Wellenleiter, insbesondere Bildleiter, mit großen Querschnittsflächen bereitstellen zu können, welche zugleich die vorgenannten Bedingungen, insbesondere eine definierte Homogenität einhalten. Dies betrifft insbesondere als Faceplate ausgebildete Wellenleiter.

Zur Lösung der Aufgabe offenbart die vorliegende Erfindung einen Wellenleiter zur Übertragung elektromagnetischer Wellen, insbesondere zur Übertragung von Bildinformationen von einem proximalen Ende des Wellenleiters zu einem distalen Ende des Wellenleiters, entlang einer zwischen dem proximalen und dem distalen Ende verlaufenden Transportrichtung, und über einen quer zu der Transportrichtung verlaufenden Querschnitt, wobei der Wellenleiter eine Vielzahl von Strukturelementen umfasst.

Es sind zumindest zwei verschiedene Typen von Strukturelementen umfasst, nämlich ein erster Typ mit einem ersten Brechungsindex und ein zweiter Typ mit einem zweiten Brechungsindex. Die umfasste Vielzahl von Strukturelementen kann demnach zumindest ein Strukturelement des ersten Typs sowie eines oder mehrere Strukturelemente des zweiten Typs umfassen, oder umgekehrt eines oder mehrere Strukturelemente des ersten Typs sowie ein Strukturelement des zweiten Typs, oder auch sowohl mehrere Strukturelemente des ersten Typs als auch mehrere Strukturelemente des zweiten Typs umfassen. Selbstverständlich können auch mehr als zwei verschiedene Typen, z.B. drei verschiedene Typen von Strukturelementen umfasst sein.

Die Strukturelemente erstrecken sich jeweils entlang der Transportrichtung sowie anteilig über den Querschnitt des Wellenleiters, derart, dass im Querschnitt des Wellenleiters eine Vielzahl von Querschnittsregionen definiert ist, welche jeweils dem Querschnitt eines einzelnen Strukturelements entsprechen. Die Strukturelemente verlaufen demnach nebeneinander, insbesondere parallel zueinander, entlang der Transportrichtung des Wellenleiters und ihre Querschnitte nehmen jeweils einen flächigen Anteil des Querschnitts des Wellenleiters ein und definieren daher jeweils eine Querschnittsregion des Querschnitts des Wellenleiters. Die Querschnittsregionen entsprechen also insbesondere den durch die Strukturelemente gebildeten Flächenbereichen, wenn man auf eine Querschnittsfläche des Wellenleiters schaut, also z.B. die Lichteintritts- oder Lichtaustrittsfläche.

Erfindungsgemäß sind die Strukturelemente, insbesondere deren Querschnittsregionen, dabei ungleichmäßig, aber eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt, ausgebildet. Die Strukturelemente weisen demnach eine Ungleichmäßigkeit im Verhältnis zueinander auf, d.h. sind zueinander ungleichmäßig ausgebildet, bspw. ungleichmäßig angeordnet, ungleichmäßig geformt und/oder ungleichmäßig beschaffen. Die Ungleichmäßigkeit liegt dabei insbesondere nicht jeweils in den einzelnen Strukturelementen selbst, sondern in der Gesamtheit der Strukturelemente, es liegt demnach insbesondere eine physikalische Unordnung, also eine Abweichung von einer oder der Symmetrie vor. Andererseits sind die ungleichmäßig ausgebildeten Strukturelemente durch eine vorbestimmte Regel festgelegt ausgebildet, d.h. nicht zufällig ausgebildet. Der Eigenschaft, dass die Strukturelemente zueinander eine Ungleichmäßigkeit oder eine Unordnung aufweisen, steht also eine Regelmäßigkeit gegenüber, insbesondere in dem Sinne, dass die Ungleichmäßigkeit oder die Unordnung einer definierten Regel und nicht dem Zufall folgt. Insbesondere ist die Ungleichmäßigkeit oder die Unordnung demnach durch eine Regel eindeutig vorbestimmt bzw. vorgegeben bzw. durch eine Regel charakterisiert bzw. charakterisierbar.

Die Ungleichmäßigkeit der Strukturelemente, insbesondere ihrer Querschnittsregionen, kann auf verschiedene Weise ausgeprägt sein.

Beispielsweise können die Querschnittsregionen der Strukturelemente eine ungleichmäßige, insbesondere aperiodische, Anordnung aufweisen, welche eindeutig durch die vorbestimmte Regel festgelegt ist. Beispielsweise können die Querschnittsregionen abweichend von einem periodischen Gitter angeordnet sein. Die Querschnittsregionen können aber beispielsweise auch auf einem periodischen Gitter ungleichmäßig verteilt sein.

Alternativ oder zusätzlich können die die Querschnittsregionen der Strukturelemente zueinander ungleichmäßige, insbesondere voneinander abweichende, Geometrien aufweisen, beispielsweise ungleichmäßige Durchmesser, aufweisen, welche eindeutig durch die vorbestimmte Regel festgelegt sind. Die Geometrien der Querschnittsregionen können aber auch gleichartig, jedoch gegeneinander verdreht ausgebildet sein, insbesondere bei Querschnittsregionen, welche eine unrunde Form aufweisen. Ferner können die Strukturelemente alternativ oder zusätzlich zueinander ungleichmäßige, insbesondere voneinander abweichende, Brechungsindizes aufweisen, welche eindeutig durch die vorbestimmte Regel festgelegt sind.

Insbesondere aufgrund des physikalischen Effekts der transversalen Anderson-Lokalisierung kann durch die Ungleichmäßigkeit der Strukturelemente eine Begrenzung insb. der Amplitude einer übertragenen elektromagnetischen Welle auf einen Teilbereich des Querschnitts des Wellenleiters erzielt werden. Die Strukturelemente, insbesondere deren Querschnittsregionen, sind demnach insbesondere derart ungleichmäßig ausgebildet, dass elektromagnetische Wellen, die von dem Wellenleiter übertragen werden, in einer quer zu der Transportrichtung verlaufenden Richtung lokalisiert bleiben, insbesondere, um elektromagnetische Wellen, ggf. ausgewählter Wellenlängenbereiche, insb. auch sichtbares und/oder infrarotes und/oder ultraviolettes Licht gerichtet bzw. eingegrenzt, insbesondere Bildinformationen, zu übertragen. Dabei können Bildinformationen aufgrund der Begrenztheit der Ausbreitung von Licht im erfindungsgemäßen Wellenleiter mit hoher Schärfe übertragen werden, wobei die Schärfe gegenüber herkömmlichen faseroptischen Bildleiter verbessert werden kann.

Andererseits sind die Strukturelemente, insbesondere deren Querschnittsregionen, derart durch die vorbestimmte Regel festgelegt ausgebildet, dass der Wellenleiter eine reproduzierbare Struktur aufweist, insbesondere derart, dass weitere Wellenleiter mit einer zu dem Wellenleiter identischen Struktur herstellbar sind. Mit anderen Worten kann die Ungleichmäßigkeit oder die Abweichungen von einer Symmetrie die der Wellenleiter in sich trägt allein anhand der vorbestimmten Regel erzeugt und für einen weiteren Wellenleiter reproduziert werden. Die vorbestimmte Regel enthält somit insbesondere die detaillierte Information zur Beschreibung und/oder zum Aufbau des Wellenleiters in seiner durch die Vielzahl von Strukturelementen, insbesondere Querschnittsregionen, gebildeten Struktur.

Die durch die Querschnittsregionen der Strukturelemente im Querschnitt definierte Struktur des Wellenleiters kann entlang der Transportrichtung invariant oder auch im mathematischen Sinne ähnlich sein. Dabei kann der Wellenleiter entlang der Transportrichtung Regionen aufweisen deren Querschnitt variiert, bspw. sich von proximalen zum distalen Ende oder in zumindest einem Bereich dazwischen kontinuierlich oder in zumindest einem Abschnitt einer Länge L kontinuierlich ändert. Vorzugsweise ist die Länge L dabei mindestens so lang, wie die größte Ausdehnung oder Unterschied der Querschnittsänderung bzw. entspricht mindestens der größten Ausdehnung des größeren Eingangsquerschnittes.

Im Fall, dass der Wellenleiter entlang der Transportrichtung im mathematischen Sinne ähnlich ist kann dies mit oder ohne eine Änderung der Querschnittsform einhergehen. Es kann sich auch die korrespondierende Lage eines oder der Strukturelemente an den Enden derart ändern, dass diese gegeneinander verdreht vorliegen, was z.B. durch Verdrehen oder Verdrillen des Wellenleiters bei der Herstellung und/oder durch thermische Nachbehandlung unter Beaufschlagung mit einer Rotationskraft bzw. entsprechend gerichteten Kraft erfolgen kann. Auch eine Kombination von Querschnittsänderung und Verdrehung ist denkbar.

Die Regel der eindeutigen Festlegung, insbesondere der Anordnung der Querschnittsregionen, der Geometrien der Querschnittsregionen und/oder der Brechungsindizes der Strukturelemente, kann die Angabe einer Kenngröße für jedes der Strukturelemente gemäß einer deterministischen Vorschrift umfassen, insbesondere zur Definition der Position der Querschnittsregion, der Fläche der Querschnittsregion oder des Brechungsindex des jeweiligen Strukturelements.

Mit anderen Worten ist die vorbestimmte Regel vorzugsweise eine deterministische Regel, die auf eindeutige Weise und unabhängig vom Zufall Kenngrößen für die Strukturelemente definiert, um den Aufbau des Wellenleiters mit seinen Strukturelementen zu beschreiben.

Die Regel der eindeutigen Festlegung, insbesondere die deterministische Vorschrift zur Angabe der Kenngrößen, umfasst vorzugsweise eine, insbesondere mathematische, Folge von feststehenden Werten. Die Folge von Werten kann als eine Folge mit niedriger Diskrepanz (Low Discrepancy Series) ausgebildet sein und/oder als eine deterministische Folge, bspw. als eine Halton-Folge, als eine Sobol-Folge, als eine Niederreiter-Folge, als eine Hammersley-Folge, als eine Faure-Folge oder als eine Kombination, Verknüpfung oder Abfolge aus mehreren Folgen ausgebildet sein. Es kann z.B. auch in definierter Weise ein Teil einer ersten Folge und ein Teil einer anderen Folge zur Angabe der Kenngrößen vorgesehen sein. Die Regel der eindeutigen Festlegung, insbesondere die deterministische Vorschrift zur Angabe der Kenngrößen, umfasst vorzugsweise das Heranziehen eines bestimmten Wertes, insbesondere eines bestimmbaren, eindeutig vorgegebenen Wertes, einer deterministischen Folge zur Angabe einer Kenngröße für ein bestimmtes Strukturelement, das Heranziehen eines weiteren Wertes der deterministischen Folge zur Angabe einer Kenngröße für ein weiteres Strukturelement, das Prüfen, ob der Wert oder die Kenngröße für das weitere Strukturelement, insbesondere in Anbetracht des Wertes oder der Kenngröße für das bestimmte Strukturelement, eine definierte Bedingung verletzt, und, wenn die definierte Bedingung verletzt ist, das Verwerfen des weiteren Wertes und Heranziehen eines nochmals weiteren Wertes der deterministischen Folge zur Angabe einer Kenngröße für das weitere Strukturelement, oder Modifizieren des weiteren Wertes in vordefinierter Weise, derart, dass die definierte Bedingung erfüllt bzw. nicht mehr verletzt ist. Die definierte Bedingung kann dabei als eine festgelegte Mindestdifferenz der Werte oder Kenngrößen ausgebildet sein, insbesondere als ein festgelegter Mindestabstand zwischen Positionen der Querschnittsflächen der Strukturelemente. Es wird in diesem Zusammenhang auf eine beispielhafte Beschreibung weiter unten verwiesen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Wellenleiters erfüllt die Verteilung der Flächeninhalte der Voronoi-Flächen zu den Positionen, insbesondere zu den Mittelpunkten, der Querschnittsflächen der Strukturelemente zumindest eines Typs zumindest eine der folgenden Bedingungen, welche insbesondere als Homogenitätskriterien für die Bildschärfe bei einem Bildleiter ausgebildet sein können.

(i) Die Varianz Vd der Verteilung ist kleiner als die Varianz V_z einer entsprechenden Verteilung für zufällige Positionen der Querschnittsflächen, wobei das Verhältnis V_zA/d vorzugsweise zwischen 1 und 10 liegt, insbesondere größer als 1 ist, bevorzugt größer 2 ist, meist bevorzugt größer als 2,5 ist und/oder kleiner als 8 ist, bevorzugt kleiner als 7 ist, meist bevorzugt kleiner als 6,5 ist.

Das Verhältnis V_zA/d kann besonders bevorzugt ein einem Bereich zwischen 1 und 8, insbesondere in einem Bereich zwischen 2 und 7, insbesondere in einem Bereich zwischen 2,5 und 6,5 liegen. Unter Varianz im Sinne dieser Anmeldung ist insbesondere eine auf die Querschnittsfläche A des Wellenleiters normierte Varianz zu verstehen, derart, dass V=a/A² gilt, wobei s die Varianz der Verteilung der Flächeninhalte der Voronoi-Flächen zu den Positionen der Querschnittsflächen der Strukturelemente innerhalb einer Fläche A bezeichnet. (ii) Die Varianz Vd der Verteilung ist kleiner als 0,38/N²⁰³³, wobei N die Anzahl der Strukturelemente des zumindest einen Typs bezeichnet, wobei die Varianz wiederum insbesondere als normierte Varianz zu verstehen ist.

(3) Die Varianz Vd der Verteilung ist größer als die Varianz einer entsprechenden Verteilung für periodische Positionen der Querschnittsflächen, wobei die Varianz Vd/A² vorzugsweise größer als 0 ist, insbesondere größer als IO ¹⁰ ist, bevorzugt größer als 10⁹ ist, meist bevorzugt größer als 10⁸ ist, wobei die Varianz wiederum insbesondere als normierte Varianz zu verstehen ist.

(iv) Der Betrag der Schiefe Sd (Skewness) der Verteilung ist kleiner als der Betrag der Schiefe Sz einer entsprechenden Verteilung für zufällige Positionen der Querschnittsflächen, wobei der Betrag der Schiefe Sd im Bereich zwischen 0 und 1,5 liegt, insbesondere größer ist als 0,01, bevorzugt größer ist 0,05, meist bevorzugt größer ist als 0,1 und/oder kleiner ist als 1,4, bevorzugt kleiner ist als 1,2 meist bevorzugt kleiner ist als 0,8. Alternativ oder zusätzlich kann auch das Verhältnis der Beträge Sz/Sd zwischen 1 und 50 liegen, insbesondere größer sein als 1,1, bevorzugt größer sein als 1,3, meist bevorzugt größer 1,9 und/oder kleiner als 25, bevorzugt kleiner 15, meist bevorzugt kleiner 10.

(v) Die Wölbung Wd (Kurtosis) der Verteilung ist kleiner als die Wölbung W_z einer entsprechenden Verteilung für zufällige Positionen der Querschnittsflächen, wobei die Wölbung Wd zwischen 0 und 10 liegt, insbesondere größer ist als 0,5, bevorzugt größer ist als 1, meist bevorzugt größer ist als 2 und/oder kleiner ist als 10, bevorzugt kleiner ist als 6 meist bevorzugt kleiner ist als 5. Alternativ oder zusätzlich kann auch das Verhältnis W_z/Wd zwischen 1 und 5 liegen, insbesondere größer sein als 1,1, bevorzugt größer als 1,5, meist bevorzugt größer als 2 und/oder kleiner sein als 4,5, bevorzugt kleiner 4, meist bevorzugt kleiner 3.

Das Verhältnis der Gesamtfläche der Querschnittsregionen der Strukturelemente des ersten Typs und der Gesamtfläche der Querschnittsregionen der Strukturelemente des zweiten Typs liegt z.B. in einem Bereich zwischen 1 :9 und 9:1, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 3:7 und 7:3, besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 4:6 und 6:4, insbesondere auch bei 5:5. Dies kann auch als Füllgrad verstanden werden. Insbesondere im Fall, dass eine Vielzahl von Strukturelementen in Form von filamentförmigen Kanälen vorgesehen ist, kann das Verhältnis der Gesamtfläche der Querschnittsregionen der Strukturelemente des ersten Typs und der Gesamtfläche der Querschnittsregionen der Strukturelemente des zweiten Typs auch in einem Bereich zwischen 1 :150 und 150:1, bevorzugt in einem Bereich zwischen 1 :100 und 100:1, besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 1 :50 und 50:1 liegen.

Die Gesamtfläche der Querschnittsregionen der Strukturelemente für jeden Typ beträgt z.B. mindestens 1/(10*T), vorzugsweise mindestens 1/(5*T), besonders bevorzugt mindestens 1/(3*T) der Querschnittsfläche, wobei T die Anzahl der Typen von Strukturelementen bezeichnet.

Der erste Brechungsindex der Strukturelemente des ersten Typs und der zweite Brechungsindex der Strukturelemente des zweiten Typs kann z.B. um mindestens 10⁴ abweichen, insbesondere um mindestens 10³ abweichen, insbesondere um mindestens 10² abweichen, insbesondere um mindestens IO ¹ abweichen, insbesondere um mindestens 1 abweichen, insbesondere um mindestens 2 abweichen, insbesondere um mindestens 3 abweichen, insbesondere um mindestens 4 abweichen.

Hinsichtlich der lateralen Ausdehnung der Strukturelemente kann vorgesehen sein, dass zumindest eine Querschnittsregion einen Durchmesser von 100 nm bis 50 mhi aufweist, vorzugsweise 400 nm bis 20 mhi, besonders bevorzugt 1 mhi bis 16mhi.

Ferner kann vorgesehen sein, dass zumindest eine Querschnittsregion einen Durchmesser aufweist, welcher zwischen dem 0,1 -fachen bis 10-fachen der mittleren Wellenlänge, insb. eines bevorzugt zu übertragenden Wellenlängenbereiches elektromagnetischer Wellen, liegt, vorzugsweise zwischen dem 0,2-fachen bis 5-fachen der mittleren Wellenlänge liegt, besonders bevorzugt zwischen dem 0, 5-fachen bis 2-fachen der mittleren Wellenlänge liegt.

Hinsichtlich der geometrischen Form der Strukturelemente kann vorgesehen sein, dass eine Querschnittsregion eine unrunde oder polygonale, beispielsweise pentagonale oder hexagonale Geometrie aufweist. io

Wie bereits beschrieben umfasst der Wellenleiter eine Vielzahl von Strukturelementen, wobei zumindest zwei verschiedene Typen von Strukturelementen umfasst sind. In einer Ausführungsform des Wellenleiters kann nun vorgesehen sein, dass ein Strukturelement des ersten Typs und eine Vielzahl von Strukturelementen des zweiten Typs umfasst sind. Die Vielzahl von Strukturelementen umfasst demnach insbesondere genau ein Strukturelement des ersten Typs.

Das Strukturelement des ersten Typs ist insbesondere ausgebildet als, bspw. monolithischer, Grundkörper mit oder aus einem ersten Medium, wobei das erste Medium den ersten Brechungsindex aufweist. Die Strukturelemente des zweiten Typs können als Hohlräume in dem Grundkörper ausgebildet sein, wobei die Hohlräume vorzugsweise den zweiten Brechungsindex bilden, z.B. durch den Brechungsindex von Luft oder einem Gas, das sich als Medium in den Hohlräumen befinden kann.

Die Hohlräume in dem Grundkörper können als filamentförmige Kanäle, also Kanäle die bspw. ggü. der Querschnittsfläche des Wellenleiters eine signifikant kleinere Fläche aufweisen, ausgebildet sein, welche insbesondere mit einem Laserstrahl eines Ultrakurzpulslasers in den Grundkörper eingebracht sein können. Ferner können die filamentförmigen Kanäle in dem Grundkörper nachbearbeitet sein, insbesondere chemisch oder physikalisch durch Ätzprozesse, z.B. um die Konturen der filamentförmigen Kanäle zu glätten.

Insbesondere im Fall, dass der Wellenleiter als Grundkörper mit Hohlräumen ausgebildet ist, aber auch unabhängig davon, kann der Wellenleiter im Querschnitt vorzugsweise eine größere Ausdehnung aufweisen als entlang der Transportrichtung. Insbesondere kann der Wellenleiter als Faceplate ausgebildet sein.

Es kann vorgesehen sein, dass der Wellenleiter im Querschnitt eine Fläche von mindestens 4 Quadratmillimeter aufweist, vorzugsweise von mindestens 2.500 Quadratmillimeter aufweist, besonders bevorzugt von mindestens 10.000 Quadratmillimeter aufweist. Der Wellenleiter kann im Querschnitt z.B. eine Ausdehnung aufweisen, welche mindestens 2 mal größer ist als die Ausdehnung entlang der Transportrichtung, bevorzugt mindestens 5 mal größer ist als die Ausdehnung entlang der Transportrichtung, besonders bevorzugt mindestens 10 mal größer ist als die Ausdehnung entlang der Transportrichtung.

Ein Grundkörper mit Hohlräumen kann auf verschiedene Weise herstellbar oder hergestellt sein. Einerseits können die Hohlräume in dem Grundkörper durch additiven Aufbau des Grundkörpers gebildet sein, bspw. mittels 3D-Druckverfahren. Alternativ oder zusätzlich können Hohlräume subtraktiv in den Grundkörper eingebracht sein, insbesondere als Bohrungen, welche insbesondere durch abrasive Verfahren der Materialbearbeitung, bspw. mechanisches Bohren, in den Grundkörper eingebracht sind. Wobei je nach eingesetztem Verfahren Bohrungen nicht ausschließlich auf runde Geometrien begrenzt sind.

Vorzugsweise ist der Wellenleiter in einem Multi-Zug-Verfahren hergestellt, insbesondere derart, dass der Wellenleiter neben der Vielzahl von Strukturelementen zumindest eine zweite Vielzahl von Strukturelementen umfasst, wobei der Wellenleiter im Querschnitt zumindest zwei Flächenbereiche aufweist, welche jeweils die Querschnittsregionen einer der beiden Vielzahlen von Strukturelementen beinhalten und diese abgesehen von einer Rotation und/oder einer Spiegelung eine identische Struktur aufweisen.

Hinsichtlich der Größe des Wellenleiters entlang der Transportrichtung kann vorgesehen sein, dass der Wellenleiter entlang der Transportrichtung eine Ausdehnung von weniger als 10 Millimeter aufweist, vorzugsweise von weniger als 6 Millimeter aufweist, besonders bevorzugt, von weniger als 5 Millimeter aufweist, insbesondere, wenn der Wellenleiter als Faceplate ausgebildet ist.

Allgemein kann aber auch vorgesehen sein, dass der Wellenleiter entlang der Transportrichtung eine Ausdehnung von mindestens 10 Millimeter aufweist, vorzugsweise von mindestens 20 Millimeter aufweist, besonders bevorzugt von mindestens 50 Millimeter aufweist, nochmals bevorzugter von mindestens 100 Millimeter aufweist. Im Fall, dass der Wellenleiter als Grundkörper mit Hohlräumen ausgebildet ist können die Hohlräume in dem Grundkörper, insbesondere die filamentförmigen Kanäle und/oder die Bohrungen, mit einem zweiten Medium gefüllt sein, wobei das zweite Medium den zweiten Brechungsindex aufweist.

Hinsichtlich der Materialien kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Strukturelement, insbesondere das oder ein Strukturelement des ersten Typs, insbesondere das als Grundkörper ausgebildete Strukturelement, als Medium eines oder mehrere der folgenden Materialien umfasst oder daraus besteht: Glas, Quarzglas, Polymer, Kristalle, Einkristalle, polykristalline Materialien und/oder Glaskeramik.

Ferner kann zumindest ein Strukturelement, insbesondere das oder ein Strukturelement des ersten Typs, insbesondere das als Grundkörper ausgebildete Strukturelement, als Medium ein Material umfassen oder daraus bestehen, welches im zu übertragenden Wellenlängenbereich, insb. von 2 mhi bis 20 mhi eine Dämpfung von unter 10OdB/m, insbesondere von unter 50 dB/m, insbesondere von unter 10 dB/m, insbesondere von unter 1 dB/m aufweist, insbesondere ein Infrarot-transmissives Material, insbesondere ein Chalkogenid, insbesondere umfassend zumindest ein Element aus der Gruppe Sauerstoff, Schwefel, Selen und Tellur, sowie zumindest ein Element aus der Gruppe Arsen, Germanium, Phosphor, Antimon, Blei, Bor, Aluminium, Gallium, Indium, Titan, Natrium.

Es können ferner optische aktive Materialien vorgesehen sein, z.B. als Teil eines Mediums oder einer Füllung und/oder auch als Schicht oder Beschichtung oder als andere Modifikation an oder auf den Oberflächen einer Zusammenstellung von als Stäben oder Rohren ausgebildeten Strukturelementen. Damit kann bspw. eine Modifikation der geführten elektromagnetischen, z.B. im Sinne einer Verstärkung oder Konversion erreicht werden.

Ein weiteres Strukturelement, insbesondere das oder ein Strukturelement des zweiten Typs, weist vorzugsweise ein anderes der genannten Materialien auf oder besteht aus einem solchen. Mit anderen Worten kann ein Strukturelement, insbesondere das oder ein Strukturelement des zweiten Typs, insbesondere also auch die mit einem zweiten Medium gefüllten Hohlräume im Grundkörper, als Medium ebenfalls eines oder mehrere der vorstehend genannten Materialien umfassen oder daraus bestehen, insbesondere solche Materialien, welche das vorstehend genannte Strukturelement, insbesondere also das Strukturelement des ersten Typs, nicht umfasst.

Wie bereits beschrieben umfasst der Wellenleiter eine Vielzahl von Strukturelementen, wobei zumindest zwei verschiedene Typen von Strukturelementen umfasst sind, wobei wie bereits beschrieben, z.B. ein Strukturelement des ersten Typs und viele Strukturelemente des zweiten Typs umfasst sein können.

In einer weiteren Ausführungsform ist nun vorgesehen, dass eine Vielzahl von Strukturelementen des ersten Typs und eine Vielzahl von Strukturelementen des zweiten Typs umfasst sind.

In diesem Fall können die Strukturelemente des ersten Typs ausgebildet sein als, insbesondere stabförmige oder rohrförmige, Körper mit oder aus einem ersten Medium, wobei das erste Medium den ersten Brechungsindex aufweist.

Die Strukturelemente des zweiten Typs können in diesem Fall ausgebildet sein als, insbesondere stabförmige oder rohrförmige, Körper mit oder aus einem zweiten Medium, wobei das zweite Medium den zweiten Brechungsindex aufweist und/oder als Flohlräume in den Strukturelementen des ersten Typs, wobei die Flohlräume vorzugsweise den zweiten Brechungsindex bilden oder gefüllt sind mit einem zweiten Medium, das den zweiten Brechungsindex aufweist.

Insbesondere im Fall, dass die Strukturelemente des zweiten Typs als gefüllte Flohlräume in den Strukturelementen des ersten Typs vorliegen, können die Strukturelemente als Kern-Mantel- Systeme ausgebildet sein, derart, dass der Kern dem gefüllten Flohlraum entspricht.

Dabei sind unter stabförmigen oder rohrförmigen Körpern nicht ausschließlich solche runder Querschnittsgeometrie zu verstehen.

Die Erfindung betrifft ferner einen Wellenleiter, insbesondere mit einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Merkmalen, zur Übertragung elektromagnetischer Wellen, insbesondere zur Übertragung von Bildinformationen von einem proximalen Ende des Wellenleiters zu einem distalen Ende des Wellenleiters, entlang einer zwischen dem proximalen und dem distalen Ende verlaufenden Transportrichtung, und über einen quer zu der Transportrichtung verlaufenden Querschnitt, wobei der Wellenleiter eine Vielzahl von Strukturelementen umfasst, wobei zumindest zwei verschiedene Typen von Strukturelementen umfasst sind, nämlich ein erster Typ mit einem ersten Brechungsindex und ein zweiter Typ mit einem zweiten Brechungsindex, wobei die Strukturelemente sich jeweils entlang der Transportrichtung sowie anteilig über den Querschnitt des Wellenleiters erstrecken, derart, dass im Querschnitt des Wellenleiters eine Vielzahl von Querschnittsregionen definiert ist, welche jeweils dem Querschnitt eines einzelnen Strukturelements entsprechen und wobei der Wellenleiter im Querschnitt eine größere Ausdehnung aufweist als entlang der Transportrichtung.

Die Erfindung betrifft ferner einen Wellenleiter, insbesondere mit einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Merkmale, zur Übertragung elektromagnetischer Wellen, insbesondere zur Übertragung von Bildinformationen von einem proximalen Ende des Wellenleiters zu einem distalen Ende des Wellenleiters, entlang einer zwischen dem proximalen und dem distalen Ende verlaufenden Transportrichtung, und über einen quer zu der Transportrichtung verlaufenden Querschnitt, wobei die der Wellenleiter eine Vielzahl von Strukturelementen umfasst, wobei zumindest zwei verschiedene Typen von Strukturelementen umfasst sind, nämlich ein erster Typ mit einem ersten Brechungsindex und ein zweiter Typ mit einem zweiten Brechungsindex, wobei die Strukturelemente sich jeweils entlang der Transportrichtung sowie anteilig über den Querschnitt des Wellenleiters erstrecken, derart, dass im Querschnitt des Wellenleiters eine Vielzahl von Querschnittsregionen definiert ist, welche jeweils dem Querschnitt eines einzelnen Strukturelements entsprechen und wobei zumindest eines der Strukturelemente im Wellenlängenbereich von 2 mhi bis 20 mhi eine Dämpfung von unter 10OdB/m, insbesondere von unter 50 dB/m, insbesondere von unter 10 dB/m, insbesondere von unter 1 dB/m aufweist, insbesondere ein Infrarot-transmissives Material umfasst oder daraus besteht.

Je nach Ausdehnung des Wellenleiters in Transportrichtung können auch folgende Dämpfungen vorgesehen sein. Bei einem Wellenleiter mit einer Ausdehnung in Transportrichtung von mindestens 5 Millimeter kann eine Dämpfung von max. 100 dB/m vorgesehen sein. Bei einem Wellenleiter mit einer Ausdehnung in Transportrichtung von mindestens 10 Zentimeter kann eine Dämpfung von max. 50 dB/m vorgesehen sein. Bei einem Wellenleiter mit einer Ausdehnung in Transportrichtung von mindestens 1 Meter kann eine Dämpfung von max. 30 dB/m vorgesehen sein.

Die Erfindung betrifft ferner einen Verfahren zur Herstellung eines Wellenleiters, insbesondere eines Wellenleiters mit einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Merkmalen umfassend das Bereitstellen eines Strukturelements eines ersten Typs mit einem ersten Brechungsindex, in Gestalt eines, insbesondere monolithischen, Grundkörpers mit oder aus einem ersten Medium und dem Einbringen einer Vielzahl von Strukturelementen eines zweiten Typs mit einem zweiten Brechungsindex, wobei dazu Hohlräume in den Grundkörper eingebracht werden und diese vorzugsweise mit einem zweiten Medium gefüllt werden.

Die Strukturelemente des zweiten Typs werden dabei derart eingebracht, dass diese sich jeweils anteilig über den Querschnitt des Wellenleiters erstrecken, derart, dass im Querschnitt des Wellenleiters eine Vielzahl von Querschnittsregionen definiert ist, welche jeweils dem Querschnitt eines einzelnen Strukturelements des zweiten Typs entsprechen.

Erfindungsgemäß werden die Strukturelemente des zweiten Typs ferner derart eingebracht, dass die Querschnittsregionen der Strukturelemente des zweiten Typs eine ungleichmäßige, insbesondere aperiodische, aber eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegte, Anordnung aufweisen und/oder ungleichmäßige, aber eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegte Geometrien, beispielsweise Durchmesser, aufweisen.

Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Wellenleiters kann vorgesehen sein, dass die Regel der eindeutigen Festlegung, insbesondere der Anordnung und/oder der Geometrien der Querschnittsregionen, umfasst, dass eine Kenngröße für jedes der Strukturelemente des zweiten Typs gemäß einer deterministischen Vorschrift angegeben wird, insbesondere zur Definition der Position und/oder der Fläche der Querschnittsregion des jeweiligen Strukturelements.

Die Regel der eindeutigen Festlegung, insbesondere die deterministische Vorschrift zur Angabe der Kenngrößen, kann insbesondere die Verwendung einer, insbesondere mathematischen,

Folge von feststehenden Werten umfassen. Weiterhin wird auf die oben angegebenen Folgen verwiesen. Ferner wird auf die oben im Detail angegebenen Schritte Heranziehen, Prüfen, und, ggf. Verwerfen/Modifizieren von Werten verwiesen.

Bevorzugt erfüllt die Verteilung der Flächeninhalte der Voronoi-Flächen zu den Positionen, insbesondere zu den Mittelpunkten, der Querschnittsflächen der Strukturelemente zumindest eines Typs zumindest eine der oben genannten Bedingungen, insb. (i) ,(ii), (iii), (iv), (v).

Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Wellenleiters können die Hohlräume in den Grundkörper als filamentförmige Kanäle eingebracht werden, insbesondere mit einem Laserstrahl, bspw, eines Ultrakurzpulslasers. Ferner können die filamentförmigen Kanäle in dem Grundkörper nachbearbeitet werden, insbesondere chemisch und/oder physikalisch durch Ätzprozesse, z.B. um die Konturen der filamentförmigen Kanäle zu glätten insbesondere bevor die filamentförmige Kanäle mit einem zweiten Medium gefüllt werden.

Die Hohlräume können in einem Abstand zueinander in den Grundkörper eingebracht werden, welcher größer ist als der Durchmesser der Hohlräume, vorzugsweise zweimal größer ist als der Durchmesser der Hohlräume, besonders bevorzugt dreimal größer ist als der Durchmesser der Hohlräume.

Die Hohlräume können auch durch additiven Aufbau des Grundkörpers hergestellt werden und/oder subtraktiv in den Grundkörper eingebracht werden, insbesondere durch abrasive Verfahren der Materialbearbeitung, z.B. mechanisches Bohren.

Hinsichtlich der Materialien kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper als Medium eines oder mehrere der oben aufgeführten Materialien umfasst oder daraus besteht. Ferner kann zumindest ein Strukturelement des zweiten Typs als Medium eines oder mehrere der für den Grundkörper des ersten Typs genannten Materialien umfassen oder daraus bestehen, insbesondere solche, welche der Grundkörper nicht umfasst.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Wellenleiters, insbesondere mit einem oder mehreren der vorstehend genannten Verfahrensschritte, welches vorzugsweise als Zugverfahren oder Multizugverfahren bezeichnet werden kann. Bei diesem Verfahren wird ein Wellenleiter mit einem oder mehreren der vorstehend genannten Merkmale mit einem oder mehreren weiteren Wellenleiter, ebenfalls jeweils mit einem oder mehreren der vorstehend genannten Merkmale zusammengestellt, derart, dass die Wellenleiter parallel zueinander verlaufende Transportrichtungen aufweisen, um eine Preform zu bilden.

Die zusammengestellten Wellenleiter werden dann gemeinsam entlang der Transportrichtung in die Länge gezogen. Hierbei kommt insbesondere ein Ziehfaktor von mindestens 1 :2, vorzugsweise von mindestens 1 :10, besonders bevorzugt mindestens 1:100 in Betracht.

Vorzugsweise können die in die Länge gezogenen zusammengestellten Wellenleiter dann quer zur Transportrichtung in Teilstücke zerlegt werden und die Teilstücke wiederum mit parallel zueinander verlaufenden Transportrichtungen zusammengestellt werden, um wiederum eine Preform zu bilden.

Die zusammengestellten Teilstücke können dann wiederum gemeinsam entlang der Transportrichtung in die Länge gezogen werden. Hierbei kommt wiederum insbesondere ein Ziehfaktor von mindestens 1 :2, vorzugsweise von mindestens 1:10, besonders bevorzugt mindestens 1 :100 in Betracht.

Die Wellenleiter und/oder die Teilstücke können jeweils derart zusammengestellt werden, um eine Preform zu bilden, dass die Anordnung der Zusammenstellung eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt ist, insbesondere gemäß der vorstehend näher erläuterten Details.

Die Wellenleiter und/oder die Teilstücke können ferner jeweils derart zusammengestellt werden, um eine Preform zu bilden, dass die durch die Querschnittsbereiche der zweiten Strukturelemente im Querschnitt gebildete Struktur auf, insbesondere vordefinierte Weise zueinander, gedreht sind, insbesondere unverdreht zueinander sind. Ferner können die die Wellenleiter und/oder die Teilstücke beim Zusammenstellen der Länge nach gewendet werden, so dass eine Spiegelung des Querschnitts entsteht. Dabei können auch Teilstücke zusammengestellt werden, die aus zumindest einer weiteren Preform hergestellt werden. Diese Preformen werden bevorzugt entsprechend einer gemeinsamen bestimmten Regel zusammengestellt und sind im Wesentlichen identisch, können aber auch unterschiedlichen bestimmenden Regeln folgen.

Außerdem können die Wellenleiter und/oder die Teilstücke jeweils automatisiert, insbesondere robotergestützt zusammengestellt werden.

Ferner können die in die Länge gezogenen zusammengestellten Wellenleiter und/oder die die in die Länge gezogenen zusammengestellten Teilstücke durch Beaufschlagung mit Hitze und/oder Druck, sowie insbesondere unter Vakuum, verschmolzen werden.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Wellenleiters, wobei zwei oder mehr Wellenleiter hergestellt werden, welche gleichartig ausgebildet sind, derart, dass die Querschnittsregionen der Strukturelemente des zweiten Typs jeweils die gleiche ungleichmäßige, aber eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegte, Anordnung aufweisen und/oder die gleichen ungleichmäßigen, aber eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegten Geometrien, beispielsweise Durchmesser, aufweisen.

Das Verfahren ist insbesondere als Verfahren zu Herstellung mehrerer identischer Wellenleiter ausgebildet, wobei die mehrern Wellenleiter vorzugsweise unabhängig voneinander hergestellt werden. Insbesondere können demnach weitere Wellenleiter mit gleicher Struktur allein anhand der vordefinierten Regel hergestellt werden.

Abgesehen davon, dass mit dem Verfahren mehrere identische Wellenleiter hergestellt werden können, eignet sich das Verfahren auch zur Herstellung mehrerer Wellenleiter, welche zumindest hinsichtlich bestimmter Eigenschaften übereinstimmen. Bspw. können die mehrern Wellenleiter ein definiertes Homogenitätskriterien für die Bildschärfe erfüllen und/oder eine oder mehrere der vorstehend beschriebenen Bedingung erfüllen, welche die Verteilung der Flächeninhalte der Voronoi-Flächen zu den Positionen, insbesondere zu den Mittelpunkten, der Querschnittsflächen der Strukturelemente zumindest eines Typs betreffen. Die Erfindung betrifft ferner einen Wellenleiter, insbesondere mit einem oder mehreren der vorstehend für den Wellenleiter genannten Merkmale, welcher hergestellt oder herstellbar ist mit einem Verfahren mit einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte.

Schließlich betrifft die Erfindung noch einen Satz mit zwei oder mehr Wellenleitern, jeweils insbesondere mit einem oder mehreren der vorstehend für den Wellenleiter genannten Merkmale, insbesondere hergestellt oder herstellbar mit einem Verfahren mit einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte, wobei die Wellenleiter jeweils eine Vielzahl von Strukturelementen umfassen, wobei die Strukturelemente, insbesondere deren Querschnittsregionen, ungleichmäßig, aber eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt, ausgebildet sind, und wobei die zwei oder mehr Wellenleiter gleichartig ausgebildet sind, derart, dass die Strukturelemente, insbesondere deren Querschnittsregionen, in gleicher Weise ungleichmäßig ausgebildet sind.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 : schematische Darstellung von Querschnitten verschiedener Wellenleiter mit (a), (b), (c) zwei Typen von Strukturelementen bzw. (d), (e) drei Typen von Strukturelementen, wobei die Querschnittsbereiche der Strukturelemente ungleichmäßig angeordnet sind,

Fig. 2: schematische perspektivische Ansichten zweier Wellenleiter mit (a) zwei Typen von Strukturelementen deren Querschnittsbereiche ungleichmäßig auf einem Gitter verteilt angeordnet sind und (b) einer Vielzahl von Strukturelementen ungleichmäßiger Brechungsindizes (Vielzahl von Typen) und/oder ungleichmäßiger Geometrien (Durchmesser),

Fig. 3: schematischer Querschnitt eines Wellenleiters mit zwei Typen von Strukturelementen deren Querschnittsbereiche ungleichmäßig auf einem hexagonalen Gitter verteilt angeordnet sind, Fig. 4: schematische Querschnitte eines Wellenleiters mit zwei Typen von Strukturelementen, wobei die Typen/Brechungsindizes der Strukturelemente gemäß einer deterministischen Regel festgelegt sind bzw. werden,

Fig. 5: schematische Querschnitte eines, z.B. als Faceplate ausgebildeten, Wellenleiters mit einem Strukturelement eines ersten Typs als Grundkörper und einer Vielzahl von Strukturelementen eines zweiten Typs als Flohlräume im Grundkörper, wobei die Positionen der Strukturelemente des zweiten Typs innerhalb des Grundkörpers gemäß einer deterministischen Regel festgelegt sind bzw. werden,

Fig. 6: Diagramme der Varianz der Verteilung der Flächeninhalte der Voronoi-Flächen zu den Positionen der Querschnittsflächen der Strukturelemente eines zweiten Typs positioniert innerhalb eines Strukturelements eines ersten Typs, aufgetragen über die Anzahl der Strukturelemente des zweiten Typs, in (a) logarithmischer und (b) doppeltlogarithmischer Darstellung,

Fig. 7: (a) Beispiele für Voronoi-Flächen zu den Positionen der Querschnittsflächen der

Strukturelemente eines zweiten Typs nach einer Haiton Folge positioniert innerhalb eines Strukturelements eines ersten Typs, welches einen runden Querschnitt aufweist, (b) Positionierung nach einer Sobol-Folge, (c) zufällige Positionierung, (d) periodisch Positionierung als weitere Vergleichsbeispiele,

Fig. 8: (a) Beispiele für Voronoi-Flächen zu den Positionen der Querschnittsflächen der

Strukturelemente eines zweiten Typs positioniert innerhalb eines Strukturelements eines ersten Typs, welches einen quadratischen Querschnitt aufweist, (b) Positionierung nach einer Sobol-Folge, (c) zufällige Positionierung, (d) periodisch Positionierung als weitere Vergleichsbeispiele,

Fig. 9: schematische perspektivische Ansichten (a) zu einer Preform zusammengestellter Wellenleiter, welche in die Länge gezogen werden, (b), (c) daraus wiederum zu einer Preform zusammengestellter Wellenleiter, welche in die Länge gezogen werden, und (d) wiederum zusammengestellt werden und (e) unter Druck verschmolzene Wellenleiter, Fig. 10: schematische Querschnitte der in Fig. 9 wiederum zu einer Preform zusammengestellten Wellenleiter, (a), (b) als Teilstücke aus einem in die Länge gezogen Wellenleiter, (c), (d) als Teilstücke aus zwei in die Länge gezogen Wellenleitern, wobei die Wellenleiter (a),

(c) zueinander unverdreht sind, (b), (d) zueinander auf vordefinierte Weise gedreht sind,

Fig. 11: schematische Veranschaulichung verschiedener Möglichkeiten für Wellenleiter mit ungleichmäßig, aber eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt, ausgebildeten Strukturelementen bzw. deren Querschnittsregionen,

Fig. 12: schematische Veranschaulichung verschiedener Aspekte für Variationen unter Strukturelementen bzw. deren Querschnittsregionen und Möglichkeiten für Kombinationen dieser Aspekte,

Fig. 13: schematische Veranschaulichung verschiedener weiterer Möglichkeiten für Wellenleiter mit ungleichmäßig, aber eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt, ausgebildeten Strukturelementen bzw. deren Querschnittsregionen, wobei die Wellenleiter jeweils ein Strukturelement eines ersten Typs und eine Vielzahl von Strukturelementen eines zweiten Typs umfassen,

Fig. 14: schematische Veranschaulichung verschiedener weiterer Möglichkeiten für Wellenleiter mit ungleichmäßig, aber eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt, ausgebildeten Strukturelementen bzw. deren Querschnittsregionen, wobei die Wellenleiter jeweils eine Vielzahl von Strukturelementen eines ersten Typs und eine Vielzahl von Strukturelementen eines zweiten Typs und ggf. weiterer Typen umfassen

Fig. 15: Aufnahmen von der Stirnseite von hergestellten Wellenleitern mit einem Strukturelement eines ersten Typs ausgebildet und einer Vielzahl von Strukturelementen eines zweiten Typs ausgebildet als filamentförmige Kanäle in dem Strukturelement des ersten Typs,

Fig. 16: eine Aufnahme (sowie verschiedene vergrößerte Ausschnitte) eines hergestellten Wellenleiters mit einer Vielzahl von Strukturelementen eines erstes Typs und einer Vielzahl von Strukturelementen eines zweiten Typs, Fig. 17: eine Aufnahme des Wellenleiters aus Fig. 16 in seiner Anwendung als Bildleiter.

Fig. 1 zeigt verschiedene prinzipielle Beispiele von Wellenleitern 1, welche insbesondere als Bildleiter nutzbar sein können. Die im Querschnitt dargestellten Wellenleiter 1 umfassen jeweils eine Vielzahl von Strukturelementen 10, welche sich jeweils entlang der hier senkrecht zur Abbildung verlaufenden Transportrichtung des Wellenleiters 1 sowie jeweils anteilig über dessen Querschnitt erstrecken. Jedes der Strukturelemente 10 definiert damit eine Querschnittsregion 20, d.h. einen Flächenanteil des Querschnitts des Wellenleiters 1. Die gezeigten Beispiele von Wellenleitern 1 weisen jeweils zumindest zwei verschiedene Typen von Strukturelementen auf, welche sich in ihren Brechungsindizes unterscheiden. Diese prinzipiellen Darstellungen dienen zur Verdeutlichung einiger Varianten der Ungleichmäßigkeit und können im Detail von einer erfindungsgemäß bestimmten, deterministischen Positionierung von Strukturelementen abweichen.

Der in Fig. 1 (a) im Querschnitt gezeigte Wellenleiter weist ein als Grundkörper ausgebildetes Strukturelement eines ersten Typs 10a auf, welches eine Vielzahl von Strukturelementen eines zweiten Typs 10b beherbergt. Die Strukturelemente des zweiten Typs 10b können dabei z.B. als sich entlang der Transportrichtung verlaufende Flohlräume bzw. Hohlkanäle in dem Strukturelement des ersten Typs 10a ausgebildet sein. Das als Grundkörper ausgebildete Strukturelement des ersten Typs 10a umfasst dabei ein erstes Material mit einem ersten Brechungsindex und die z.B. als Flohlräume ausgebildeten Strukturelemente des zweiten Typs 10b bilden den zweiten Brechungsindex, bspw. durch die darin befindliche Luft oder ein anderes Gas. Die Querschnittsregion 20 des Strukturelementes des ersten Typs 10a entspricht in diesem Fall der Querschnittsfläche des Wellenleiters abzüglich der durch die Flohlräume definierten Löcher in dieser Fläche, während die Querschnittsregionen 20 der Strukturelemente des zweiten Typs 10b jeweils der Querschnittsfläche der Flohlräume entsprechen. Die Flohlräume in dem Grundkörper können aber auch mit einem zweiten Material gefüllt sein, derart, dass das die Strukturelemente des zweiten Typs 10b den gefüllten Flohlräumen entsprechen. Wie in der Figur schematisch dargestellt ist, sind die Querschnittsregionen 20 der Strukturelemente des zweiten Typs 10b dahingehend ungleichmäßig ausgebildet, dass ihre Positionen ungleichmäßig über den Querschnitt verteilt sind, insbesondere nicht auf einem periodischen Gitter liegen. Zugleich sind die Positionen der Strukturelemente aber eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt, wie weiter unten noch näher ausgeführt wird.

Der in Fig. 1 (b) im Querschnitt gezeigte Wellenleiter weist ebenfalls zwei Typen 10a, 10b von Strukturelementen auf, nämlich wiederum genau ein als Grundkörper ausgebildetes Strukturelemente 10a mit einem ersten Brechungsindex, sowie eine Vielzahl von Strukturelementen 10b mit einem davon abweichenden zweiten Brechungsindex. In dem hier gezeigten Beispiel sind die Querschnittsregionen 20 der Strukturelemente des zweiten Typs 10b nicht nur ungleichmäßig angeordnet, sondern weisen auch ungleichmäßige Geometrien auf, in diesem Fall ungleichmäßige Durchmesser, wobei in diesem Fall eine begrenzte Anzahl, nämlich zwei, verschiedene Durchmesser vorliegen. Die Ungleichmäßigkeit der Anordnung und/oder die Ungleichmäßigkeit der Geometrien ist in diesem Fall eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt.

Der in Fig. 1 (c) im Querschnitt gezeigte Wellenleiter weist wiederum zwei Typen 10a, 10b von Strukturelementen auf, wobei die Querschnittsregionen der Strukturelemente des zweiten Typs 10b jeweils innerhalb eines Strukturelementes des ersten Typs 10a angeordnet sind, insb. als Kern-Mantel-Systeme. In diesem Fall ist also eine Vielzahl von Strukturelementen des ersten Typs 10a und eine Vielzahl von Strukturelementen des zweiten Typs 10b vorgesehen. Die Strukturelemente bzw. deren Querschnittsregionen sind dahingehend ungleichmäßig ausgebildet, dass die Strukturelemente des ersten Typs 10a (welche die Strukturelemente des zweiten Typs 10b beherbergen) ungleichmäßig, insbesondere aperiodisch, über den Querschnitt des Wellenleiters angeordnet sind, wobei diese Anordnung durch eine vorbestimmte Regel festgelegt ist.

Die in den Fig. 1 (d) und (e) im Querschnitt gezeigten Wellenleiter entsprechend in einigen Aspekten den in Fig. 1 (a) bzw. (b) gezeigten Wellenleitern, aber Strukturelemente dreier Typen 10a, 10b, 10c mit verschiedenen Brechungsindizes aufweisend. Insbesondere können Flohlräume in dem als Grundkörper ausgebildeten Strukturelement 10a mit verschiedenen Medien gefüllt sein. Die Strukturelemente 10b, 10c weisen demnach insbesondere eine Ungleichmäßigkeit dahingehend auf, dass ihr Brechungsindex voneinander abweicht, wobei die Festlegung, welches der als Hohlraum ausgebildeten Strukturelemente welchen Brechungsindex erhält, vorzugsweise einer vorbestimmten Regel folgt.

Fig. 2 zeigt zwei weitere Beispiele von Wellenleitern 1, welche insbesondere als Bildleiter nutzbar sein können. Die Wellenleiter 1 umfassen wiederum eine Vielzahl von Strukturelementen 10, welche sich jeweils von einem proximalen Ende 2 zu einem distalen Ende 4 des Wellenleiters 1 entlang der Transportrichtung 5 erstrecken und beispielsweise stabförmig ausgebildet sind.

Der in Fig. 2 (a) gezeigte Wellenleiter weist eine Vielzahl von Strukturelementen eines ersten Typs 10a und eine Vielzahl von Strukturelementen eines zweiten Typs 10b auf. In diesem Beispiel sind die Querschnittsregionen der Strukturelemente auf einem periodischen Gitter angeordnet. Die Strukturelemente weisen jedoch eine ungleichmäßige Anordnung dahingehend auf, dass die Strukturelemente des ersten Typs 10a und des zweiten Typs 10b, und damit die Brechungsindizes, ungleichmäßig angeordnet und/oder verteilt sind, wobei die Anordnung bzw. die Verteilung wiederum eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt ist.

Der in Fig. 2 (b) gezeigte Wellenleiter weist wiederum eine Vielzahl von Strukturelementen 10 auf, die auf einem periodischen Gitter angeordnet sind, wobei in diesem Beispiel die Querschnittsregionen der Strukturelemente ungleichmäßige Geometrien aufweisen. Die Geometrien können sich insbesondere dadurch unterscheiden, dass die Durchmesser der Strukturelemente bzw. ihrer Querschnittsregionen voneinander abweichen. Bevorzugt ist auch diese Form der Ungleichmäßigkeit eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt. Darüber hinaus können die Strukturelementen 10 eine, insbesondere vorbestimmte, Ungleichmäßigkeit dahingehend aufweisen, dass die Brechungsindizes der Strukturelemente voneinander abweichen. Dabei kann eine diskrete Anzahl verschiedener Brechungsindizes, z.B. zwei, drei, vier, etc., aber grundsätzlich auch eine kontinuierliche Variation der Brechzahl vorgesehen sein.

Fig. 3 zeigt einen weiteren Querschnitt eines Wellenleiters, welcher in einigen Aspekten dem in Fig. 2 (a) gezeigten Wellenleiter entspricht. Der in Fig. 3 gezeigte Wellenleiter weist eine Vielzahl von, insbesondere stabförmigen, Strukturelementen 10, nämlich eine Vielzahl eines ersten Typs 10a und eine Vielzahl eines zweiten Typs 10b auf, wobei die Strukturelemente 10 im Querschnitt auf einem periodischen Gitter angeordnet sind, welches in diesem Beispiel einem hexagonalen Gitter entspricht. Es ist demnach vorgesehen, dass zumindest eines der Strukturelemente 10, bzw. sein Querschnittsbereich 20, einen gleichen Abstand zu sechs unmittelbar benachbarten Strukturelementen 10, bzw. ihren Querschnittsbereichen 20, aufweist, und vorzugsweise an diese angrenzt.

Bezugnehmend auf Fig. 4 und 5 werden nachfolgend Beispiele angegeben wie Strukturelemente ungleichmäßig, aber eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt ausgebildet sein können. Dazu kann eine Regel zur eindeutigen Festlegung einer Kennzahl, z.B. der Position, des Typs, der Brechzahl oder auch der Geometrie, vorgesehen sein, wobei die Regel bevorzugt eine deterministische Folge (z.B. Halton-Folge) umfasst. Die Folge bildet einen Bestandteil der nachfolgend näher beschriebenen deterministischen Vorschrift zur Angabe der Kennzahl für die Strukturelemente. Zum besseren Verständnis wird die Vorschrift in einzelnen Schritten beschrieben, wobei insbesondere die durch die Schritte definierte Gesamtstruktur des Wellenleiters maßgeblich ist, deren Festlegung der Herstellung eines Wellenleiters vorausgehen kann, derart, dass die gesamte Struktur des Wellenleiters eindeutig vorbestimmt ist.

Für einen erfindungsgemäßen Wellenleiter wird z.B. nach vorgegebenen Parametern eine zur Verfügung stehende Fläche, bspw. die Querschnittsfläche des Wellenleiters nach einer deterministischen Regel mit Strukturelementen an so bestimmbaren Positionen gefüllt. Diese Parameter umfassen allgemein die Dimensionen von Strukturelementen, insbesondere Form und Größe, sowie Angaben bspw. zu deren Lage und Abstand, sowie dem Füllfaktor, der angibt zu je welchem Anteil die Fläche mit Strukturelementen eines oder mehrerer Typen gefüllt sein soll.

Beispielsweise soll für eine runde Form eines Wellenleiters 1 (vgl. Fig. 3), insb. bspw. auch eine Preform dafür (vgl. Fig. 10), mit vorgegebener Anordnung und Anzahl von Strukturelementen (hier im Beispiel gleiche Durchmesser, hexagonal dichteste Packung), für einen vorgegebenen Füllfaktor nach einem deterministischen Algorithmus (z.B. umfassend eine Halton-Folge) Strukturelemente 10b ausgewählt werden, die aus einem Medium mit bspw. einem zweiten Brechungsindex belegt werden.

Hierfür werden in dem die runde Form des Wellenleiters 1 einschließenden Quadrat 100 bspw. nach einer 2D-Halton-Sequenz Punkte 102 erzeugt. Die Werte der Sequenz liegen im Bereich [0,1) x [0,1) und werden entsprechend Dimensionierung der vorgegebenen Fläche des Wellenleiters skaliert.

Die Flalton-Sequenz ist die mehrdimensionale Erweiterung der eindimensionalen van der Corput Sequenz zu unterschiedlichen Basen: Die van der Corput Sequenz x_n = f_ύ h ) zur Basis b ist dabei über die Umkehrung der Basis b Repräsentation einer Zahl n definiert: Jede ganze positive Zahl n >=0 lässt sich bspw. als Summe zu einer Basis b>= 2 darstellen:

wobei die Koeffizienten ak(n) Elemente aus dem vollständiges Restesystem modulo b sind [l_b = (0,1, ... , b - 1)), und m die kleinste ganze Zahl, so dass a_s(n)=0 für alle j>m. Die van der Corput Sequenz ist dann über die radikale Umkehrfunktion (radical inverse function) zur Basis b definiert:

wobei b eine Primzahl ist.

Da die Strukturelemente 10 auf vordefinierten Plätzen lokalisiert sind, und die Sequenzen, den vollständigen Bereich [0,1) x [0,1) abdecken, findet folgende Zuordnung statt: Die Sequenzelemente werden der Reihe nach durchgegangen. Die Zuordnung zu einem Strukturelement, insbesondere zu einem zweiten Typ 10b, erfolgt über den kleinsten euklidischen Abstand. Sequenzelemente, die so bereits selektierten Strukturelementen zugeordnet werden, oder außerhalb der Anordnung liegen, werden ignoriert und mit dem nächsten Sequenzelement fortgefahren. Dies wird solange fortgeführt, bis die den gewünschten Füllfaktor entsprechende Anzahl von Strukturelementen, insbesondere des zweiten Typs 10b, selektiert wurde.

Dies wird zur Verdeutlichung anhand zweier Ausführungsbeispiele dargestellt. Ein erstes Ausführungsbeispiel zeigt einen Wellenleiter oder eine Preform für einen Wellenleiter 1 in runder Form (Fig. 4), der gebildet wird aus mindestens zwei Typen, ebenfalls runder, Strukturelemente mit zwei unterschiedlichem Brechungsindizes, die in hexagonaler Packung oder Anordnung vorgegeben sind.

Diese Anordnung wird nun nach Vorgaben einer deterministischen Folge bestimmt mit den beiden Brechungsindizes belegt bis ein vorgegebener Füllgrad erreicht ist. Dadurch dann bestimmte besetzte Strukturelemente erhalten einen Brechungsindex die übrigen den anderen.

Dies geschieht unter den folgenden Bedingungen: Die Strukturelemente, welche einem Sequenzpunkt 102 am nächsten liegen werden besetzt (z.B. einem Typ 10b zugeordnet), sofern der Sequenzpunkt innerhalb der runden Form liegt und die zugehörige Positionen bzw. das zugehörige Strukturelement nicht schon besetzt ist (z.B. einem Typ 10b zugeordnet ist). In diesen Fällen wird der Sequenzpunkt verworfen und der nächste in der Folge herangezogen.

Somit wird ein erster Punkt mit der deterministischen Folge bestimmt und skaliert in die Form gesetzt (schwarzer Punkt), obige Bedingungen geprüft und in diesem ersten Fall das grau unterlegte Strukturelement besetzt. Entsprechend wird mit den folgenden Punkten verfahren.

Kommt es im Weiteren zu Sequenzpunkten 102 außerhalb der hier runden Form oder Dopplung, so werden diese Sequenzpunkte 102 verworfen und mit dem folgenden Sequenzpunkt 102 fortgefahren bis ein vorgegebener Füllgrad erreicht ist.

Es zeigen die Figuren zu verwerfenden Punkte 102v (hier beibehalten) außerhalb der runden Form bzw. doppelten Punkt sowie ein Ergebnis für einen Füllgrad von 50%.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel (Fig. 5) zeigt die Belegung einer vorgegebenen Fläche. Ziel hier ist es bspw. auf einer quadratischen Platte 110 der Kantenlänge D Strukturelemente, bspw. Löcher mit einem Durchmesser, nach der Halton-Sequenz für einem Laser-Filamentierungs- oder Bohr-Prozess zu positionieren. Hier werden die Sequenzpunkte 112 aus dem Wertebereich [0,1) auf den Dimensionsbereich [-D/2, D/2) der hier vorgegebenen Fläche skaliert. Dies erfolgt solange bis ein vorgegebener Füllgrad erreicht ist. Der Füllgrad ergibt sich aus dem Flächenverhältnis der Summe der Löcher zur Substratfläche. Die Löcher können entsprechend der Sequenzpunkte gesetzt werden (Fig. 5a). Alternativ können die Sequenzpunkte auf den Durchmesser der Löcher gerundet werden (Fig. 5b). Falls nicht gewünscht, dass die Löcher sich überlappen (überlappende Löcherpaare 114), sind solche Sequenzpunkte zu verwerfen. Doppelplatzierungen (Fig. 5b), werden entsprechend verworfen und in der Sequenz weiter fortgeschritten. Ebenso kann es hier weitere Vorgaben geben, die bspw. einen Mindestabstand der Strukturelemente definieren.

Es versteht sich, dass die oben grundsätzlicher beschriebenen und an 2 Beispielen näher ausgeführte Methode ohne Beschränkung auf weitere mögliche Variationen auch für Strukturelemente mit mehr als zwei Brechungsindizes und/oder variierender oder variabler Geometrie, Dimension, bspw. zweier oder mehrere Durchmesser und/oder Form oder einer Kombination daraus auf jedweder, ggf. vorbestimmter, Fläche angewendet werden können bzw. anwendbar sind bzw. deren Struktur eindeutig vorbestimmen können. Die Bedingungen zur Belegung bzw. Belegbarkeit der verfügbaren Fläche sind dann fallweise entsprechend anzupassen oder zu erweitern, um einen gewünschte, geforderte Belegung zu erreichen.

Bezugnehmend auf Fig. 6 erfüllt ein erfindungsgemäßer Wellenleiter insbesondere ein bestimmtes Homogenitätskriterium bezüglich der Ungleichmäßigkeit der Strukturelemente und vorzugsweise bezüglich der Bildschärfe bei einem als Bildleiter ausgebildeten Wellenleiter.

Beispielsweise kann eine Verteilung von Flächeninhalten, welche den Querschnittsflächen der Strukturelemente entsprechen oder eindeutig zuordenbar sind, eine bestimmte Bedingung erfüllen. Gezeigt sind exemplarisch Varianzen der Verteilungen der Flächeninhalte der Voronoi- Flächen bezogen auf das Quadrat A der Gesamtfläche des zu besetzenden Querschnittes (normierte Varianz V=a/A²) zu den Positionen der Querschnittsflächen der Strukturelemente zumindest eines Typs aufgetragen über die Anzahl N der Strukturelemente dieses zumindest einen Typs, wobei eine logarithmische (Fig. 6a) und eine doppeltlogarithmische Darstellung (Fig. 6b) gezeigt sind.

Ein erfindungsgemäßer Wellenleiter kann wie oben beschrieben mit einer deterministischen Folge charakterisierbar sein. Demgemäß basiert die Varianz-Kurve 200 auf mittels einer Haiton- Folge festgelegten Positionen der Querschnittsflächen, die Varianz-Kurve 202 auf mittels einer Sobol-Folge festgelegten Positionen der Querschnittsflächen. Zum Vergleich gezeigt ist eine Varianz-Kurve 204 basierend auf zufällig festgelegten Positionen der Querschnittsflächen und eine der Varianz-Kurve 204 entsprechende Fit-Kurve 206 (Varianz = 0,38A²/N^{2 033}). Ersichtlich ist, dass die Varianz der Verteilung bei einem erfindungsgemäßen Wellenleiter (für jedes N) kleiner ist als die Varianz bei einem Wellenleiter mit zufälliger Unordnung.

Hierbei ist anzumerken, dass die dargestellten Kurven auf Verteilungen basieren, welche sich über den Wertebereich von [0,1) erstrecken.

Die Fig. 7 und Fig. 8 zeigen exemplarisch Voronoi-Flächen 210 zu den Positionen 212 der Querschnittsflächen der Strukturelemente, für Wellenleiter mit runden Querschnitt (Fig. 7) und quadratischen Querschnitt (Fig. 8, welche Fig. 6 zugrunde liegen). Die Fig. 7a, 8a zeigen Positionen 212 und Voronoi-Flächen 210 basierend auf einer Halton-Folge und Fig. 7b, 8b basierend auf einer Sobol-Folge, welche jeweils der Ungleichmäßigkeit eines erfindungsgemäßen Wellenleiters entsprechen. Zum Vergleich zeigen Fig. 7c, 8c Positionen 212 und Voronoi-Flächen 210 basierend auf einer zufälligen Anordnung und Fig. 7d, 8d basierend auf einer periodischen Anordnung. Ersichtlich ist, dass erfindungsgemäße Wellenleiter dadurch gekennzeichnet sind, dass die Strukturelemente, insbesondere deren Querschnittsregionen, ungleichmäßig, aber mit einer höheren Homogenität als bei zufälliger Anordnung, ausgebildet sind.

Fig. 9 zeigt Schritte eines Verfahrens zur Fierstellung eines Wellenleiters gemäß einem Multi- Zug-Verfahren. Dabei werden mehrere Wellenleiter 1 zusammengestellt, um eine Preform 30 zu bilden und in die Länge gezogen (Fig. 9a). Bei den Wellenleitern 1 kann es sich dabei z.B. um eine Anordnung von Strukturelemente 10, 20 bzw, 10a, b bspw. nach Fig.3, oder alternativen Zusammenstellungen bspw. nach den in Fig. 1 (a) bis (e) handeln, welche vorzugsweise bereits in bekannter Weise ausgezogen sind.

Die zusammengestellten und in die Länge gezogenen Wellenleiter („Multi-Fiber“) werden dann in Teilstücke zerlegt und wiederum zu einer Preform 40 zusammengestellt (Fig. 9b, „Multi-Multi- Assembly“). Die Preform 40 kann dann wiederum in die Länge gezogen werden (Fig 9c), und ggf. wiederum in Teilstücke zerlegt und zusammengestellt werden (Fig. 9d). Schließlich kann die so erhaltene Anordnung durch Beaufschlagung mit Hitze und/oder Druck, sowie insbesondere unter Vakuum, verschmolzen werden (Fig. 9e).

Bezugnehmend auf Fig. 10 können die in die Länge gezogenen zusammengestellten Wellenleiter („Multi-Fiber“, hier „M1 “) bei der Zusammenstellung zu einer weiteren Preform zueinander unverdreht zusammengestellt werden (Fig. 10a) oder, insbesondere auf vordefinierte Weise, zueinander gedreht zusammengestellt werden (Fig. 10b). Ferner können bei der Zusammenstellung Teilstücke aus zumindest zwei verschiedenen in die Länge gezogenen zusammengestellten Wellenleitern („M 1 “, „M2“) unverdreht (Fig. 10c) oder, insbesondere auf vordefinierte Weise, zueinander gedreht (Fig. 10d) zusammengestellt werden. Analog zu den Fig. 10a, b gezeigten Anordnungen können auch die Wellenleiter bei der Zusammenstellung der ersten Preform unverdreht oder, insbesondere auf vordefinierte Weise, gedreht zueinander angeordnet sein oder werden. Im Fall, dass eine Preform aus Teilstücken zumindest zweier verschiedener Wellenleiter („M1“, „M2“) zusammengestellt wird, kann die Anordnung dieser verschiedenen Wellenleitern entsprechend einer vorstehend beschriebenen Anordnung verschiedener Typen von Strukturelementen (z.B. Fig. 3) erfolgen, und damit wiederum eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt sein.

Bezugnehmend auf die Fig. 11 bis 14 soll nachfolgend nochmals beispielhaft auf verschiedene Ausprägungen der erfindungsgemäßen Ungleichmäßigkeit der Strukturelemente eingegangen werden. Wie beschrieben sind die Strukturelemente, insbesondere deren Querschnittsregionen, einerseits durch eine Ungleichmäßigkeit im Verhältnis zueinander gekennzeichnet, andererseits durch eine Regelmäßigkeit dahingehend, dass die Ungleichmäßigkeit der Strukturelemente eindeutig vorbestimmt ist, insbesondere deterministisch und/oder reproduzierbar ist und nicht dem Zufall folgt.

Beispielsweise können die Strukturelemente bzw. deren Querschnittsregionen eine ungleichmäßige Anordnung aufweisen, welche eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt ist, zueinander ungleichmäßige Geometrien aufweisen, welche eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt sind und/oder zueinander ungleichmäßige Brechungsindizes aufweisen, welche eindeutig durch die vorbestimmte Regel festgelegt sind. Fig. 11 zeigt anhand eines Baumdiagramms verschiedene Möglichkeiten zur Realisierung einer ungleichmäßigen Anordnung, welche eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt ist. In Fig. 11a ist als Ausgangspunkt ein Strukturelement 10a gezeigt, welches z.B. als Matrixmaterial ausgebildet sein kann (es ist auch möglich, dass das Strukturelement 10a als Luft ausgebildet ist bzw. abwesend ist). Figur 11 b zeigt einen davon abgeleiteten weiteren Ausgangspunkt mit dem Strukturelement 10a sowie einer Vielzahl von periodischen Positionen P zur Belegung mit Strukturelementen, welche dann eine periodische Positionierung aufweisen. Figur 11 d zeigt einen weiteren von Fig. 11 a abgeleiteten Ausgangspunkt mit dem Strukturelement 10a sowie einer Vielzahl von aperiodischen Positionen P zur Belegung mit Strukturelementen, um eine aperiodische Positionierung zu erlangen. Ausgehend von den in Fig. 11 b und 11 d gezeigten Ausgangspunkten ergeben sich durch Belegung der Positionen P mit Strukturelementen erfindungsgemäße Wellenleiter wie nachfolgend näher beschrieben wird.

Ausgehend von Fig. 11 b zeigt Fig. 11c einen Wellenleiter 1 mit Strukturelementen 10b, 10c deren Querschnittsregionen eine periodische Positionierung aufweisen und/oder auf periodischen Positionen liegen. Der in Fig. 11c gezeigte Wellenleiter weist drei Typen von Strukturelementen 10a, 10b, 10c auf, welche jeweils einen anderen Brechungsindex aufweisen können. Beispielsweise kann das Strukturelement 10a als Matrixmaterial ausgebildet sein und die Strukturelemente 10b und 10c können Hohlräume in dem Matrixmaterial sein, welche mit Materialien abweichender Brechungsindizes gefüllt sind.

Möglich ist jedoch ebenso, dass eines der Materialien der Strukturelemente 10b und 10c wiederum dem Matrixmaterial des Strukturelements 10a entspricht bzw. dass die diesen Strukturelementen entsprechenden (gefüllten) Hohlräume in dem Matrixmaterial fehlen (vergleiche hierzu weiter unten zu Fig. 13a). Möglich ist ebenso, dass das Strukturelement 10a als Luft ausgebildet ist bzw. abwesend ist und die Strukturelemente 10b und 10c aneinandergrenzen (vergleiche hierzu weiter unten zu Fig. 14a).

Der in Fig. 11c gezeigte Wellenleiter 1 weist Strukturelemente 10b, 10c mit einer periodischen Positionierung auf. Die Strukturelemente 10b, 10c sind jedoch unterschiedlichen Typs und die Belegung der unterschiedlichen Typen auf dem regelmäßigen Gitter ist ungleichmäßig, aber durch eine vorbestimmte Regel festgelegt. Insbesondere ist somit die Variation der Strukturelemente 10b, 10c untereinander ungleichmäßig, aber durch eine vorbestimmte Regel festgelegt. Die Strukturelemente 10b, 10c können insbesondere als deterministisch ungeordnet bezeichnet werden. Fig. 11c zeigt somit einen Fall eines Wellenleiters 1, wobei die Strukturelemente bzw. deren Querschnittsregionen eine ungleichmäßige Anordnung aufweisen, welche eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt ist. Der Begriff der Anordnung ist hierbei dahingehend zu verstehen, dass die Auswahl bzw. Belegung der verschiedenen Typen von Strukturelementen 10b, 10c auf den jeweiligen periodischen Positionen ungleichmäßig ist, aber durch die vorbestimmte Regel festgelegt ist, also nicht zufällig ist.

Möglich ist darüber hinaus, dass die Strukturelemente 10b, 10c sich nicht hinsichtlich ihrer Brechungsindizes unterscheiden, also z.B. denselben Brechungsindex aufweisen bzw. aus demselben Material bestehen, jedoch hinsichtlich anderer Aspekte variieren (vergleiche hierzu weiter unten zu Fig. 12). Es ist ferner möglich, dass die Strukturelemente 10b, 10c sich sowohl hinsichtlich ihrer Brechungsindizes unterscheiden als auch hinsichtlich anderer Aspekte.

Ausgehend von Fig. 11 d zeigt Fig. 11 e einen Wellenleiter l mit zwei Typen von Strukturelementen, nämlich dem Strukturelement 10a, welches z.B. als Matrixmaterial ausgebildet sein kann, sowie einer Vielzahl von Strukturelementen 10b, welche beispielsweise als, insbesondere gefüllte, Flohlräume in dem Matrixmaterial ausgebildet sein können. Die Querschnittsregionen der Strukturelemente 10b sind in diesem Fall aperiodisch positioniert. Die Positionierung der Strukturelemente 10b kann hierbei nun die Ungleichmäßigkeit darstellen, welche durch eine vorbestimmte Regel festgelegt ist. Insbesondere können die Strukturelemente 10b des zweiten Typs ungleichmäßige, aber durch eine vorbestimmte Regel festgelegte, Positionen aufweisen. Fig. 11 e zeigt somit einen Fall eines Wellenleiters 1, wobei die Strukturelemente bzw. deren Querschnittsregionen eine ungleichmäßige Anordnung aufweisen, welche eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt ist. Der Begriff der Anordnung ist hierbei dahingehend zu verstehen, dass die oder einige der Strukturelemente bzw. deren Querschnittsregionen aperiodisch positioniert sind, wobei die Positionen durch die vorbestimmte Regel festgelegt sind, also nicht zufällig sind. Im Fall von Fig. 11 e ist insbesondere vorgesehen, dass die Strukturelemente 10b des zweiten Typs einen einheitlichen Brechungsindex aufweisen, einheitliche Geometrien aufweisen und/oder im Hinblick auf weitere Aspekte einheitlich ausgebildet sind, insbesondere identisch ausgebildet sind. In diesem Fall kann von einer einheitlichen Belegung der aperiodischen Positionen gesprochen werden.

Fig. 11f zeigt demgegenüber ausgehend von Fig. 11 d einen Wellenleiter 1 bei welchem eine aperiodische Positionierung von Strukturelementen mit zugleich verschiedenen Typen von Strukturelementen 10b, 10c vorgesehen ist. In diesem Fall kann die Ungleichmäßigkeit, welche eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt ist, in der aperiodischen Positionierung der Strukturelemente 10b, 10c liegen oder in der Belegung, also der Variation der Strukturelemente 10b, 10c untereinander, liegen, oder sowohl in der Positionierung als auch in der Belegung liegen.

Fig. 12 zeigt verschiedene Möglichkeiten von Variationen, welche Strukturelemente untereinander aufweisen können (mittlere Zeile) sowie beispielhafte, nicht abschließend zu verstehende, Kombinationsmöglichkeiten der Variationen (untere Ziele). Die gezeigten Variationen können insbesondere für eine Belegung von Positionen mit Strukturelementen herangezogen werden, welche ungleichmäßig ausgebildet ist, aber eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt ist. Strukturelemente, deren Querschnittsregionen auf periodischen oder auch aperiodischen Positionen, z.B. innerhalb eines Matrixmaterials, lokalisiert sind, können beispielsweise untereinander hinsichtlich ihrer Form variieren, hinsichtlich ihres Typs bzw. Brechungsindex variieren, hinsichtlich ihres Substruktur variieren und/oder hinsichtlich ihrer Rotation (und/oder lokalen Position) variieren.

Beispielsweise können Variationen der Geometrien der Strukturelemente, insbesondere deren Querschnittsregionen, ausgebildet sein als Variationen der Form (Anzahl der Ecken, Durchmesser). Variationen der Geometrie können auch als Variationen der Substruktur ausgebildet sein. Eine Substruktur kann insbesondere darin liegen, dass ein Strukturelement, insbesondere dessen Querschnittsregion, zumindest zwei verschiedene Bereiche unterschiedlicher Brechungsindizes aufweist, insbesondere einen Kern und einen umgebenen Mantel (Kern-Mantel-System).

In Kombination kann beispielsweise eine erste Art von Strukturelementen einen polygonalen Mantel und/oder einen polygonalen Kern aufweisen und eine zweite Art von Strukturelementen einen runden Mantel und einen polygonalen Kern aufweisen (untere Zeile, erste Spalte). Diese zwei Arten von Strukturelementen können dann beispielsweise zur Belegung periodischer oder auch aperiodischer Positionen dienen.

Ferner kann beispielsweise eine erste Art von Strukturelementen einen ersten Brechungsindex und einen ersten Durchmesser aufweisen und eine zweite Art von Strukturelementen einen zweiten Brechungsindex und einen zweiten Durchmesser aufweisen (untere Zeile, zweite Spalte); oder eine erste Art von Strukturelementen ein Kern-Mantel-System mit einem Kern mit einem ersten Durchmesser und eine zweite Art von Strukturelementen ein Kern-Mantel-System mit einem Kern mit einem zweiten Durchmesser (untere Zeile, dritte Spalte); oder eine erste Art von Strukturelementen ein Kern-Mantel-System mit einem Kern mit einem ersten Brechungsindex und eine zweite Art von Strukturelementen ein Kern-Mantel-System mit einem Kern mit einem zweiten Brechungsindex (untere Zeile, vierte Spalte); oder eine erste Art von Strukturelementen einen ersten Durchmesser und eine Rotation um einen außerhalb des Strukturelements liegenden Drehpunkt und eine zweite Art von Strukturelementen einen zweiten Durchmesser und eine Rotation um einen außerhalb des Strukturelements liegenden Drehpunkt (untere Zeile, fünfte Spalte), oder eine erste Art von Strukturelementen ein Kern-Mantel-System mit einem zentrierten Kern und eine zweite Art von Strukturelementen ein Kern-Mantel-System mit einem Kern mit einer Rotation um einen außerhalb des Kerns liegenden Drehpunkt (untere Zeile, sechste Spalte), und dergleichen mehr.

Fig. 13a zeigt einen Wellenleiter 1, welcher jeweils in einigen Aspekten mit dem Wellenleiter aus Fig. 11c vergleichbar ist. Der Wellenleiter weist ein erstes Strukturelement 10a auf, welches z.B. als Matrixmaterial ausgebildet sein kann. Ferner weist der Wellenleiter eine Vielzahl von Strukturelementen 10b auf, welche z.B. als filamentierte Flohlräume in dem Matrixmaterial ausgebildet sein können. Die Strukturelemente 10b liegen auf periodischen Plätzen, jedoch sind nicht alle periodischen Plätzen mit einem Strukturelement belegt. Fig. 13a zeigt somit einen Fall eines Wellenleiters 1, wobei die Strukturelemente bzw. deren Querschnittsregionen eine ungleichmäßige Anordnung aufweisen, welche eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt ist. Der Begriff der Anordnung ist hierbei dahingehend zu verstehen, dass die oder einige der Strukturelemente bzw. deren Querschnittsregionen auf periodischen Plätzen liegen, wobei einige der periodischen Plätze belegt sind und einige der periodischen Plätze unbelegt sind und die Belegung eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt, ausgebildet ist, also nicht zufällig ist.

Fig. 13b zeigt einen Wellenleiter 1, welcher jeweils in einigen Aspekten mit dem Wellenleiter aus Fig. 11f vergleichbar ist. Der Wellenleiter weist ein erstes Strukturelement 10a auf, welches z.B. als Matrixmaterial ausgebildet sein kann. Ferner weist der Wellenleiter eine Vielzahl von Strukturelementen 10b mit einem ersten Durchmesser auf sowie eine Vielzahl von Strukturelementen 10c mit einem zweiten Durchmesser. Die Strukturelemente sind in diesem Beispiel aperiodisch positioniert, wobei die aperiodische Positionierung ungleichmäßige, aber eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt, ausgebildet sein kann. Fig. 13b zeigt somit einen Fall eines Wellenleiters 1, wobei die Strukturelemente bzw. deren Querschnittsregionen eine ungleichmäßige Anordnung aufweisen, welche eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt ist. Der Begriff der Anordnung ist hierbei dahingehend zu verstehen, dass die oder einige der Strukturelemente bzw. deren Querschnittsregionen aperiodisch positioniert sind, wobei die aperiodischen Positionen durch die vorbestimmte Regel festgelegt sind, also nicht zufällig sind und/oder wobei die Strukturelemente untereinander eine Variation aufweisen, welche ungleichmäßig, aber eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt, ausgebildet ist, wobei die Variation als zwei Arten von Strukturelementen ausgebildet ist, z.B. mit verschiedenen Durchmessern.

Fig. 14 zeigt einige Wellenleiter 1, mit jeweils einer Vielzahl von Strukturelementen einer ersten Art und einer Vielzahl von Strukturelementen einer zweiten Art (und mitunter weiteren Arten in Fig. 14d). Die hier gezeigten Wellenleiter 1 weisen insbesondere kein Matrixmaterial auf (sind also insbesondere auch nicht als Faceplate ausgebildet), vielmehr grenzen die Strukturelemente aneinander. Die in Fig. 14 gezeigten Wellenleiter 1 haben gemeinsam, dass die Strukturelemente der verschiedenen Arten, insbesondere deren Querschnittsregionen, periodisch positioniert sind, jedoch die Belegung der periodischen Positionen mit den Arten der Strukturelemente ungleichmäßig, aber eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt, ausgebildet ist. Die in Fig. 14 gezeigten Wellenleiter 1 zeichnen sich somit dadurch aus, dass die Strukturelemente bzw. deren Querschnittsregionen eine ungleichmäßige Anordnung aufweisen, welche eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt ist, wobei der Begriff der Anordnung hierbei dahingehend zu verstehen ist, dass die Auswahl bzw. Belegung der verschiedenen Arten von Strukturelementen auf den periodischen Positionen ungleichmäßig, aber durch die vorbestimmte Regel festgelegt ist, also nicht zufällig ist.

Fig. 14a zeigt etwa einen Wellenleiter 1 mit einer Vielzahl von Strukturelementen 10a und einer Vielzahl von Strukturelementen 10b, welche unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen.

Fig. 14b zeigt einen Wellenleiter 1 mit einer Vielzahl von Strukturelementen 10d und einer Vielzahl von Strukturelementen 10e, welche unterschiedliche Brechungsindizes und eine unterschiedliche Substruktur aufweisen, wobei die Substruktur durch die Sub-Strukturelemente 10a und 10b (mit Brechungsindizes a und b) bzw. 10a und 10c (mit Brechungsindizes a und c) definiert ist. Die Substruktur liegt hier darin, dass die Strukturelemente 10d und 10e als Kern- Mantel-Systeme ausgebildet sind, wobei sich die Kerne unterscheiden.

Fig. 14c zeigt in ähnlicher Weise einen Wellenleiter 1 mit einer Vielzahl von Strukturelementen 10d und einer Vielzahl von Strukturelementen 10e, welche unterschiedliche Brechungsindizes und eine unterschiedliche Substruktur aufweisen, wobei die Substruktur durch die Sub- Strukturelemente 10a und 10b (mit Brechungsindizes a und b) bzw. 10c und 10b (mit Brechungsindizes c und b) definiert ist. Die Substruktur liegt hier darin, dass die Strukturelemente 10d und 10e als Kern-Mantel-Systeme ausgebildet sind, wobei sich die Mäntel unterscheiden.

Fig. 14d zeigt in ähnlicher Weise einen Wellenleiter 1 mit einer Vielzahl von Strukturelementen 10e, einer Vielzahl von Strukturelementen 10f, einer Vielzahl von Strukturelementen 10g, und einer Vielzahl von Strukturelementen 10h, welche unterschiedliche Brechungsindizes und eine unterschiedliche Substruktur aufweisen, wobei die Substruktur durch die Sub-Strukturelemente 10a und 10b (mit Brechungsindizes a und b) bzw. 10a und 10c (mit Brechungsindizes a und c) bzw. 10b und 10d (mit Brechungsindizes b und d) bzw. 10c und 10d (mit Brechungsindizes c und d) definiert ist. Die Substruktur liegt hier darin, dass die Strukturelemente 10e, 10f, 10g und 10h als Kern-Mantel-Systeme ausgebildet sind, wobei sich sowohl die Mäntel als auch die Kerne unterscheiden.

Fig. 14e zeigt einen Wellenleiter 1 mit einer Vielzahl von Strukturelementen 10c und einer Vielzahl von Strukturelementen 10d, welche unterschiedliche Geometrien und eine unterschiedliche Substruktur aufweisen, wobei die Substruktur des Strukturelements 10c durch die Sub-Strukturelemente 10a und 10b (mit Brechungsindizes a und b und einem ersten Kerndurchmesser) definiert ist, und die Substruktur des Strukturelements 10d durch die Sub- Strukturelemente 10a und 10b (mit Brechungsindizes a und b und einem zweiten Kerndurchmesser).

Fig. 14f zeigt einen Wellenleiter 1 mit einer Vielzahl von Strukturelementen 10c und einer Vielzahl von Strukturelementen 10d, welche unterschiedliche Geometrien und eine unterschiedliche Substruktur aufweisen, wobei die Substruktur des Strukturelements 10c durch die Sub- Strukturelemente 10a und 10b (mit Brechungsindizes a und b und einem zentral positionierten Kern) definiert ist, und die Substruktur des Strukturelements 10d durch die Sub-Strukturelemente 10a und 10b (mit Brechungsindizes a und b und einem exzentrisch positionierten Kern).

Fig. 15a und Fig. 15b zeigen Aufnahmen als Beispiele praktisch hergestellter Wellenleiter 1 mit einem monolithischen Grundkörper als Strukturelement des ersten Typs 10a in welchem mittels Laserfilamentierung eine Vielzahl von filamentförmigen Kanälen als Strukturelemente des zweiten Typs 10b eingebracht wurden, wobei diese eine aperiodische Positionierung aufweisen und die aperiodischen Positionen ungleichmäßig, aber eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt, ausgebildet sind. Bei der Laserfilamentierung kann aber z.B. auch vorgesehen sein, dass der Laser das Substrat zeilenweise abfährt, woraus sich eine Periodizität bzw. ein Raster ergibt. Insbesondere in einem solchen Fall können die als filamentförmige Kanäle ausgebildeten Strukturelemente des zweiten Typs 10b auch auf periodischen Plätzen positioniert sein, wobei einige der periodischen Plätze belegt sind und einige der periodischen Plätze unbelegt sind und die Belegung eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt, ausgebildet ist.

Fig. 16a zeigt eine Aufnahme als Beispiel eines praktisch hergestellten Wellenleiters 1 mit einer Vielzahl von Fasern mit einem ersten Brechungsindex als Strukturelemente des ersten Typs 10a und einer Vielzahl von Fasern mit einem zweiten Brechungsindex als Strukturelemente des zweiten Typs 10b sowie eine vergrößerte Ansicht und Skizzen davon in Fig. 16b. Die Fasern der Strukturelemente 10a und 10b grenzen hierbei aneinander und sind gemäß einem periodischen Gitter positioniert, wobei die Belegung der Positionen mit den Typen 10a und 10b ungleichmäßig, aber eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt, ausgebildet ist. Die Strukturelemente des ersten Typs 10a und des zweiten Typs 10b können von einem als Hüllrohr ausgebildeten Strukturelement eines dritten Typs 10c umgeben sein. Bevorzugt weist hierbei das Hüllrohr einen Brechungsindex auf, welcher sowohl geringer ist als der Brechungsindizes der Strukturelemente des ersten Typs 10a als auch der Brechungsindex des zweiten Typs 10b.

Fig. 17 zeigt eine Aufnahme des Wellenleiters 1 aus Fig. 16a in seiner Anwendung als Bildleiter, wobei ein Bild übertragen wird, das die Ziffer 5 zeigt. Aufgrund der Ungleichmäßigkeit in der Anordnung der Strukturelemente wird hierbei eine Bildübertragung mit einer hohen Auflösung basierend auf dem Phänomen der transversalen Anderson-Lokalisierung erzielt. Zugleich wird hierbei aufgrund der Anordnung gemäß der vorbestimmten Regel lokal kontrollierbare Bildschärfe und Homogenität ermöglicht.

Zusammenfassend kann beispielsweise ein Wellenleiter 1 vorgesehen sein, wobei die Strukturelemente, insbesondere deren Querschnittsregionen, eine ungleichmäßige Anordnung aufweisen, welche eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt ist, wobei die ungleichmäßige Anordnung, welche eindeutig durch die vorbestimmte Regel festgelegt ist, ausgebildet ist

(a) als eine periodische Positionierung von Strukturelementen, insbesondere deren Querschnittsregionen, wobei die periodisch positionierten Strukturelemente untereinander eine Variation aufweisen, welche ungleichmäßig, aber eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt, ausgebildet ist, wobei die Variation der periodisch positionierten Strukturelemente untereinander vorzugsweise als Variation des Typs der Strukturelemente, des Brechungsindex der Strukturelemente und/oder der Geometrie (z.B. der Form, des Durchmessers und/oder der Substruktur) der Strukturelemente ausgebildet ist,

(b) als eine aperiodische Positionierung von Strukturelementen, insbesondere deren Querschnittsregionen, wobei die aperiodischen Positionen der Strukturelemente ungleichmäßig, aber eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt, ausgebildet sind, wobei optional die Strukturelemente zudem untereinander eine Variation aufweisen, welche ungleichmäßig, aber eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt, ausgebildet ist, und/oder (c) als eine Positionierung von Strukturelementen, insbesondere deren Querschnittsregionen, auf periodischen Plätzen, wobei einige der periodischen Plätze belegt sind und einige der periodischen Plätze unbelegt sind und die Belegung eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt, ausgebildet ist, wobei optional die Strukturelemente zudem untereinander eine Variation aufweisen, welche ungleichmäßig, aber eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt, ausgebildet ist.

Wie zuvor beschrieben können sich die Strukturelemente auch in deren Form bzw. Geometrie voneinander unterscheiden. Insbesondere im Falle, dass der Wellenleiter mittels eines, sich ggf. mehrfach wiederholenden Preform-Faserzug-Verfahrens als ein Faserstab ausgebildet wird, können die Ausgangsformen oder Geometrien erhalten bleiben, aber sich auch aufgrund der thermischen und den dabei ggf. auftretenden mechanischen Einflüssen im Wellenleiter als verformt darstellen. Insbesondere können zumindest einige Strukturelemente eine hexagonale und / oder hyperbolisch polygonale Form, insbesondere drei- oder sechseckig, annehmen. Auch die Einbringung von Strukturelementen mittels Laserverfahren kann derartige Geometrievariationen umfassen, indem bspw. der oder ein Laserstrahl bzw. die Laserstrahlung entsprechend geführt und/oder optisch dessen Strahlprofil eingestellt wird.

Claims

Patentansprüche

1. Wellenleiter (1 ) zur Übertragung elektromagnetischer Wellen, insbesondere zur Übertragung von Bildinformationen von einem proximalen Ende (2) des Wellenleiters zu einem distalen Ende (4) des Wellenleiters, entlang einer zwischen dem proximalen und dem distalen Ende verlaufenden Transportrichtung (5), und über einen quer zu der Transportrichtung verlaufenden Querschnitt, wobei der Wellenleiter 1 umfasst: eine Vielzahl von Strukturelementen (10), wobei zumindest zwei verschiedene Typen von Strukturelementen umfasst sind, nämlich ein erster Typ (10a) mit einem ersten Brechungsindex und ein zweiter Typ (10b) mit einem zweiten Brechungsindex, wobei die Strukturelemente (10) sich jeweils entlang der Transportrichtung (5) sowie anteilig über den Querschnitt des Wellenleiters (1) erstrecken, derart, dass im Querschnitt des Wellenleiters (1) eine Vielzahl von Querschnittsregionen (20) definiert ist, welche jeweils dem Querschnitt eines einzelnen Strukturelements (10) entsprechen, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente (10), insbesondere deren Querschnittsregionen (20), ungleichmäßig, aber eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt, ausgebildet sind.

2. Wellenleiter gemäß dem vorstehenden Anspruch, wobei die Strukturelemente, insbesondere deren Querschnittsregionen, eine ungleichmäßige, insbesondere aperiodische, vorbestimmte Anordnung aufweisen, welche eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt ist, und/oder wobei die Strukturelemente, insbesondere deren Querschnittsregionen, ungleichmäßige, insbesondere voneinander abweichende, Geometrien aufweisen, beispielsweise ungleichmäßige Durchmesser, aufweisen, welche eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt sind, und/oder wobei die Strukturelemente ungleichmäßige, insbesondere voneinander abweichende Brechungsindizes aufweisen, welche eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt sind.

3. Wellenleiter gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Strukturelemente, insbesondere deren Querschnittsregionen, derart ungleichmäßig ausgebildet sind, dass elektromagnetische Wellen, die von dem Wellenleiter übertragen werden, in einer quer zu der Transportrichtung verlaufenden Richtung lokalisiert bleiben, insbesondere, um Bildinformationen zu übertragen und/oder wobei die Strukturelemente, insbesondere deren Querschnittsregionen, derart durch die vorbestimmte Regel festgelegt ausgebildet sind, dass der Wellenleiter eine reproduzierbare Struktur aufweist, insbesondere derart, dass weitere Wellenleiter mit einer zu dem Wellenleiter identischen Struktur herstellbar sind und/oder wobei die durch die Querschnittsregionen der Strukturelemente im Querschnitt definierte Struktur des Wellenleiters entlang der Transportrichtung im mathematischen Sinne ähnlich ist, insbesondere invariant ist.

4. Wellenleiter gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Regel der eindeutigen Festlegung, insbesondere der Anordnung der Querschnittsregionen, der Geometrien der Querschnittsregionen und/oder der Brechungsindizes der Strukturelemente, umfasst:

Angabe einer Kenngröße für jedes der Strukturelemente, insbesondere zur Definition der Position der Querschnittsregion, der Fläche der Querschnittsregion oder des Brechungsindex des jeweiligen Strukturelements, gemäß einer deterministischen Vorschrift.

5. Wellenleiter gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Regel der eindeutigen Festlegung, insbesondere die deterministische Vorschrift zur Angabe der Kenngrößen, eine, insbesondere mathematische, Folge von feststehenden Werten umfasst, wobei die Folge von Werten vorzugsweise als eine Folge mit niedriger Diskrepanz (Low Discrepancy Series) ausgebildet ist, und/oder wobei die Folge von Werten vorzugsweise als eine deterministische Folge, bspw. als eine Halton-Folge, als eine Sobol-Folge, als eine Niederreiter-Folge, als eine Hammersley-Folge, als eine Faure-Folge oder als eine Kombination aus mehreren Folgen ausgebildet ist.

6. Wellenleiter gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Regel der eindeutigen Festlegung, insbesondere die deterministische Vorschrift zur Angabe der Kenngrößen, umfasst:

Heranziehen eines bestimmten Wertes einer deterministischen Folge zur Angabe einer Kenngröße für ein bestimmtes Strukturelement,

Heranziehen eines weiteren Wertes der deterministischen Folge zur Angabe einer Kenngröße für ein weiteres Strukturelement,

Prüfen, ob der Wert oder die Kenngröße für das weitere Strukturelement, insbesondere in Anbetracht des Wertes oder der Kenngröße für das bestimmte Strukturelement, eine definierte Bedingung verletzt, und wenn die definierte Bedingung verletzt ist:

Verwerfen des weiteren Wertes und Heranziehen eines nochmals weiteren Wertes der deterministischen Folge zur Angabe einer Kenngröße für das weitere Strukturelement, oder Modifizieren des weiteren Wertes in vordefinierter Weise, derart, dass die definierte Bedingung erfüllt oder nicht mehr verletzt ist.

7. Wellenleiter gemäß dem vorstehenden Anspruch, wobei die definierte Bedingung als eine festgelegte Mindestdifferenz der Werte oder Kenngrößen ausgebildet ist, insbesondere als ein festgelegter Mindestabstand zwischen Positionen der Querschnittsflächen der Strukturelemente.

8. Wellenleiter gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Verteilung der Flächeninhalte der Voronoi-Flächen zu den Positionen, insbesondere zu den Mittelpunkten, der Querschnittsflächen der Strukturelemente zumindest eines Typs zumindest eine folgender Bedingungen erfüllt:

(1 ) Varianz Vd der Verteilung ist kleiner als die Varianz V_z einer entsprechenden Verteilung für zufällige Positionen der Querschnittsflächen, wobei das Verhältnis V_zA/d vorzugsweise zwischen 0 und 10 liegt, insbesondere größer als 1 ist, bevorzugt größer 2 ist, meist bevorzugt größer als 2,5 ist und/oder kleiner als 8 ist, bevorzugt kleiner als 7 ist, meist bevorzugt kleiner als 6,5 ist und/oder

(2) Varianz Vd der Verteilung ist kleiner als 0,38/N^{2 033}, wobei N die Anzahl der Strukturelemente des zumindest einen Typs bezeichnet und/oder (3) Varianz Vd der Verteilung ist größer als die Varianz einer entsprechenden Verteilung für periodische Positionen der Querschnittsflächen, wobei die Varianz Vd vorzugsweise größer als 0 ist, insbesondere größer als 10-¹⁰ ist, bevorzugt größer als 10- 9 ist, meist bevorzugt größer als 10⁸ ist.

9. Wellenleiter gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verhältnis der Gesamtfläche der Querschnittsregionen der Strukturelemente des ersten Typs und der Gesamtfläche der Querschnittsregionen der Strukturelemente des zweiten Typs in einem Bereich zwischen 1 :9 und 9:1 liegt, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 3:7 und 7:3 liegt, besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 4:6 und 6:4 liegt, und/oder wobei die Gesamtfläche der Querschnittsregionen der Strukturelemente für jeden Typ mindestens 1/(10*T), vorzugsweise mindestens 1/(5*T), besonders bevorzugt mindestens 1/(3*T) der Querschnittsfläche, beträgt, wobei T die Anzahl der Typen bezeichnet, und/oder wobei der erste Brechungsindex der Strukturelemente des ersten Typs und der zweite Brechungsindex der Strukturelemente des zweiten Typs um mindestens 10⁴ abweichen, insbesondere um mindestens 10³ abweichen, insbesondere um mindestens 10² abweichen, insbesondere um mindestens 10¹ abweichen, insbesondere um mindestens 1 abweichen, insbesondere um mindestens 2 abweichen, insbesondere um mindestens 3 abweichen, insbesondere um mindestens 4 abweichen.

10. Wellenleiter gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zumindest eine Querschnittsregion einen Durchmesser von 100 nm bis 50 mhi, vorzugsweise 400 nm bis 20 mhi, besonders bevorzugt 1 mhi bis 16mhi aufweist, und/oder wobei zumindest eine Querschnittsregion einen Durchmesser aufweist, welcher zwischen dem 0,1 -fachen bis 10-fachen der mittleren Wellenlänge liegt, vorzugsweise zwischen dem 0,2-fachen bis 5-fachen der mittleren Wellenlänge liegt, besonders bevorzugt zwischen dem 0, 5-fachen bis 2-fachen der mittleren Wellenlänge liegt und/oder wobei zumindest eine Querschnittsregion eine polygonale, beispielsweise pentagonale oder hexagonale Geometrie aufweist.

11. Wellenleiter gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Strukturelement des ersten Typs und eine Vielzahl von Strukturelementen des zweiten Typs umfasst sind, und wobei das Strukturelement des ersten Typs ausgebildet ist als, insbesondere monolithischer, Grundkörper mit oder aus einem ersten Medium, wobei das erste Medium den ersten Brechungsindex aufweist, und wobei die Strukturelemente des zweiten Typs ausgebildet sind als Hohlräume in dem Grundkörper, wobei die Hohlräume vorzugsweise den zweiten Brechungsindex bilden.

12. Wellenleiter gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Hohlräume in dem Grundkörper als filamentförmige Kanäle ausgebildet sind, welche insbesondere mit einem Laserstrahl eines Ultrakurzpulslasers in den Grundkörper eingebracht sind, und wobei die filamentförmigen Kanäle in dem Grundkörper vorzugsweise chemisch nachbearbeitet sind, insbesondere durch Ätzen, um die Konturen der Kanäle zu glätten, und wobei der Wellenleiter vorzugsweise im Querschnitt eine größere Ausdehnung aufweist als entlang der Transportrichtung, wobei der Wellenleiter bevorzugt ausgebildet ist als Faceplate.

13. Wellenleiter gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Wellenleiter im Querschnitt eine Fläche von mindestens 4 Quadratmillimeter aufweist, vorzugsweise von mindestens 2.500 Quadratmillimeter aufweist, besonders bevorzugt von mindestens 10.000 Quadratmillimeter aufweist und/oder wobei der Wellenleiter im Querschnitt eine Ausdehnung aufweist, welche mindestens 2 mal größer ist als die Ausdehnung entlang der Transportrichtung, bevorzugt mindestens 5 mal größer ist als die Ausdehnung entlang der Transportrichtung, besonders bevorzugt mindestens 10 mal größer ist als die Ausdehnung entlang der Transportrichtung.

14. Wellenleiter gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Hohlräume in dem Grundkörper durch additiven Aufbau des Grundkörpers ausgebildet sind und/oder subtraktiv in den Grundkörper eingebracht sind, insbesondere als Bohrungen, welche insbesondere durch mechanisches Bohren in den Grundkörper eingebracht sind und wobei der Wellenleiter vorzugsweise in einem Multi-Zug-Verfahren hergestellt ist, insbesondere derart, dass der Wellenleiter neben der Vielzahl von Strukturelementen zumindest eine zweite Vielzahl von Strukturelementen umfasst, wobei der Wellenleiter im Querschnitt zumindest zwei Flächenbereiche aufweist, welche jeweils die Querschnittsregionen einer der beiden Vielzahlen von Strukturelementen beinhalten und abgesehen von einer Rotation eine identische Struktur aufweisen.

15. Wellenleiter gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Wellenleiter entlang der Transportrichtung eine Ausdehnung von weniger als 10 Millimeter aufweist, vorzugsweise von weniger als 6 Millimeter aufweist, besonders bevorzugt, von weniger als 5 Millimeter aufweist, insbesondere, wenn der Wellenleiter als Faceplate ausgebildet ist, oder wobei der Wellenleiter entlang der Transportrichtung eine Ausdehnung, insbesondere Ausdehnung größer als eine Ausdehnung im Querschnitt, von mindestens 10 Millimeter aufweist, vorzugsweise von mindestens 20 Millimeter aufweist, besonders bevorzugt von mindestens 50 Millimeter aufweist, nochmals bevorzugter von mindestens 100 Millimeter aufweist.

16. Wellenleiter gemäß dem vorstehenden Anspruch, wobei die Hohlräume in dem Grundkörper, insbesondere die filamentförmigen Kanäle und/oder die Bohrungen, mit einem zweiten Medium gefüllt sind, wobei das zweite Medium den zweiten Brechungsindex aufweist.

17. Wellenleiter gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Strukturelement, insbesondere das oder ein Strukturelement des ersten Typs, insbesondere das als Grundkörper ausgebildete Strukturelement, als Medium eines oder mehrere der folgenden Materialien umfasst oder daraus besteht: Glas, Quarzglas, Polymer, Kristalle, Einkristalle, polykristalline Materialien, Glaskeramik und/oder wobei zumindest ein Strukturelement, insbesondere das oder ein Strukturelement des ersten Typs, insbesondere das als Grundkörper ausgebildete Strukturelement, als Medium ein Material umfasst oder daraus besteht, welches im Wellenlängenbereich von 2 mhi bis 20 mhi eine Dämpfung von unter 50 dB/m, insbesondere von unter 10 dB/m, insbesondere von unter 1 dB/m aufweist, insbesondere ein Infrarot-transmissives Material umfasst oder daraus besteht, insbesondere ein Chalkogenid, insbesondere umfassend zumindest ein Element aus der Gruppe Sauerstoff, Schwefel, Selen und Tellur, sowie zumindest ein Element aus der Gruppe Arsen, Germanium, Phosphor, Antimon, Blei, Bor, Aluminium, Gallium, Indium, Titan, Natrium.

18. Wellenleiter gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Strukturelement, insbesondere das oder ein Strukturelement des zweiten Typs, insbesondere die mit einem zweiten Medium gefüllten Hohlräume im Grundkörper, als Medium eines oder mehrere der im vorstehenden Anspruch für das Strukturelement des ersten Typs genannten Materialien umfasst oder daraus besteht, insbesondere solche, welche das Strukturelement des ersten Typs nicht umfasst.

19. Wellenleiter gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Vielzahl von Strukturelementen des ersten Typs und eine Vielzahl von Strukturelementen des zweiten Typs umfasst sind, und wobei die Strukturelemente des ersten Typs ausgebildet sind als, insbesondere stabförmige oder rohrförmige, Körper mit oder aus einem ersten Medium, wobei das erste Medium den ersten Brechungsindex aufweist, und wobei die Strukturelemente des zweiten Typs ausgebildet sind als, insbesondere stabförmige oder rohrförmige, Körper mit oder aus einem zweiten Medium, wobei das zweite Medium den zweiten Brechungsindex aufweist oder wobei die Strukturelemente des zweiten Typs ausgebildet sind als Hohlräume in den Strukturelementen des ersten Typs, wobei die Hohlräume vorzugsweise den zweiten Brechungsindex bilden.

20. Wellenleiter, insbesondere gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, zur Übertragung elektromagnetischer Wellen, insbesondere zur Übertragung von Bildinformationen von einem proximalen Ende des Wellenleiters zu einem distalen Ende des Wellenleiters, entlang einer zwischen dem proximalen und dem distalen Ende verlaufenden Transportrichtung, und über einen quer zu der Transportrichtung verlaufenden Querschnitt, wobei der Wellenleiter umfasst: eine Vielzahl von Strukturelementen, wobei zumindest zwei verschiedene Typen von Strukturelementen umfasst sind, nämlich ein erster Typ mit einem ersten Brechungsindex und ein zweiter Typ mit einem zweiten Brechungsindex, wobei die Strukturelemente sich jeweils entlang der Transportrichtung sowie anteilig über den Querschnitt des Wellenleiters erstrecken, derart, dass im Querschnitt des Wellenleiters eine Vielzahl von Querschnittsregionen definiert ist, welche jeweils dem Querschnitt eines einzelnen Strukturelements entsprechen und wobei der Wellenleiter im Querschnitt eine größere Ausdehnung aufweist als entlang der Transportrichtung.

21. Wellenleiter gemäß dem vorstehenden Anspruch, wobei ein Strukturelement des ersten Typs und eine Vielzahl von Strukturelementen des zweiten Typs umfasst sind, und wobei das Strukturelement des ersten Typs ausgebildet ist als, insbesondere monolithischer, Grundkörper mit oder aus einem ersten Medium, wobei das erste Medium den ersten Brechungsindex aufweist, und wobei die Strukturelemente des zweiten Typs ausgebildet sind als Hohlräume in dem Grundkörper, wobei die Hohlräume vorzugsweise den zweiten Brechungsindex bilden, und wobei die Hohlräume in dem Grundkörper als filamentförmige Kanäle ausgebildet sind, welche insbesondere mit einem Laserstrahl eines Ultrakurzpulslasers in den Grundkörper eingebracht sind, und wobei die filamentförmigen Kanäle in dem Grundkörper vorzugsweise chemisch nachbearbeitet sind, insbesondere durch Ätzen, um die Konturen der Kanäle zu glätten, und wobei die als filamentförmige Kanäle ausgebildeten Hohlräume in dem Grundkörper vorzugsweise mit einem zweiten Medium gefüllt sind, wobei das zweite Medium den zweiten Brechungsindex aufweist.

22. Wellenleiter gemäß einem der zwei vorstehenden Ansprüche, wobei der Wellenleiter im Querschnitt eine Fläche von mindestens 4 Quadratmillimeter aufweist, vorzugsweise von mindestens 2.500 Quadratmillimeter aufweist, besonders bevorzugt von mindestens 10.000 Quadratmillimeter aufweist und/oder wobei der Wellenleiter im Querschnitt eine Ausdehnung aufweist, welche mindestens 2 mal größer ist als die Ausdehnung entlang der Transportrichtung, bevorzugt mindestens 5 mal größer ist als die Ausdehnung entlang der Transportrichtung, besonders bevorzugt mindestens 10 mal größer ist als die Ausdehnung entlang der Transportrichtung und/oder wobei der Wellenleiter entlang der Transportrichtung eine Ausdehnung von weniger als 10 Millimeter aufweist, vorzugsweise von weniger als 6 Millimeter aufweist, besonders bevorzugt, von weniger als 5 Millimeter aufweist.

23. Wellenleiter, insbesondere gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, zur Übertragung elektromagnetischer Wellen, insbesondere zur Übertragung von Bildinformationen von einem proximalen Ende des Wellenleiters zu einem distalen Ende des Wellenleiters, entlang einer zwischen dem proximalen und dem distalen Ende verlaufenden Transportrichtung, und über einen quer zu der Transportrichtung verlaufenden Querschnitt, wobei die der Wellenleiter umfasst: eine Vielzahl von Strukturelementen, wobei zumindest zwei verschiedene Typen von Strukturelementen umfasst sind, nämlich ein erster Typ mit einem ersten Brechungsindex und ein zweiter Typ mit einem zweiten Brechungsindex, wobei die Strukturelemente sich jeweils entlang der Transportrichtung sowie anteilig über den Querschnitt des Wellenleiters erstrecken, derart, dass im Querschnitt des Wellenleiters eine Vielzahl von Querschnittsregionen definiert ist, welche jeweils dem Querschnitt eines einzelnen Strukturelements entsprechen und wobei zumindest eines der Strukturelemente im Wellenlängenbereich von 2 mhi bis 20 mhi eine Dämpfung von unter 50 dB/m, insbesondere von unter 10 dB/m, insbesondere von unter 1 dB/m aufweist, insbesondere ein Infrarot-transmissives Material umfasst oder daraus besteht.

24. Wellenleiter gemäß dem vorstehenden Anspruch, wobei zumindest eines der Strukturelemente, insbesondere ein als Grundkörper ausgebildetes Strukturelement, ein Chalkogenid umfasst oder daraus besteht, insbesondere umfassend zumindest ein Element aus der Gruppe Sauerstoff, Schwefel, Selen und Tellur, sowie zumindest ein Element aus der Gruppe Arsen, Germanium, Phosphor, Antimon, Blei, Bor, Aluminium, Gallium, Indium, Titan, Natrium.

25. Verfahren zur Herstellung eines Wellenleiters (1), insbesondere gemäß einem der vorstehenden Ansprüche umfassend:

Bereitstellen eines Strukturelements eines ersten Typs (10a) mit einem ersten Brechungsindex, in Gestalt eines, insbesondere monolithischen, Grundkörpers mit oder aus einem ersten Medium,

Einbringen einer Vielzahl von Strukturelementen eines zweiten Typs (10b) mit einem zweiten Brechungsindex, wobei dazu Hohlräume in den Grundkörper eingebracht werden und diese vorzugsweise mit einem zweiten Medium gefüllt werden, wobei die Strukturelemente des zweiten Typs (10b) derart eingebracht werden, dass diese sich jeweils anteilig über den Querschnitt des Wellenleiters (1) erstrecken, derart, dass im Querschnitt des Wellenleiters (1) eine Vielzahl von Querschnittsregionen (20) definiert ist, welche jeweils dem Querschnitt eines einzelnen Strukturelements des zweiten Typs (10b) entsprechen, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente des zweiten Typs (10b) derart eingebracht werden, dass die Querschnittsregionen (20) der Strukturelemente des zweiten Typs (10b) eine ungleichmäßige, insbesondere aperiodische, aber eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegte, Anordnung aufweisen und/oder ungleichmäßige, aber eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegte Geometrien, beispielsweise Durchmesser, aufweisen.

26. Verfahren zur Herstellung eines Wellenleiters gemäß dem vorstehenden Anspruch, wobei die Regel der eindeutigen Festlegung, insbesondere der Anordnung und/oder der Geometrien der Querschnittsregionen umfasst:

Angabe einer Kenngröße für jedes der Strukturelemente des zweiten Typs, insbesondere zur Definition der Position und/oder der Fläche der Querschnittsregion des jeweiligen Strukturelements, gemäß einer deterministischen Vorschrift.

27. Verfahren zur Herstellung eines Wellenleiters gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Regel der eindeutigen Festlegung, insbesondere die deterministische Vorschrift zur Angabe der Kenngrößen, eine, insbesondere mathematische, Folge von feststehenden Werten umfasst, wobei die Folge von Werten vorzugsweise als eine Folge mit niedriger Diskrepanz (Low Discrepancy Series) ausgebildet ist, und/oder wobei die Folge von Werten vorzugsweise als eine deterministische Folge, bspw. als eine Halton-Folge, als eine Sobol-Folge, als eine Niederreiter-Folge, als eine Hammersley-Folge, als eine Faure-Folge oder als eine Kombination aus mehreren Folgen ausgebildet ist.

28. Verfahren zur Herstellung eines Wellenleiters gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Regel der eindeutigen Festlegung, insbesondere die deterministische Vorschrift zur Angabe der Kenngrößen, umfasst:

29. Verfahren zur Herstellung eines Wellenleiters gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die definierte Bedingung als eine festgelegte Mindestdifferenz der Werte oder Kenngrößen ausgebildet ist, insbesondere als ein festgelegter Mindestabstand zwischen Positionen der Querschnittsflächen der Strukturelemente.

30. Verfahren zur Herstellung eines Wellenleiters gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Verteilung der Flächeninhalte der Voronoi-Flächen zu den Positionen, insbesondere zu den Mittelpunkten, der Querschnittsflächen der Strukturelemente zumindest eines Typs zumindest eine folgender Bedingungen erfüllt:

(2) Varianz Vd der Verteilung ist kleiner als 0,38/N^{2 033}, wobei N die Anzahl der Strukturelemente des zumindest einen Typs bezeichnet und/oder

(3) Varianz Vd der Verteilung ist größer als die Varianz V_P einer entsprechenden Verteilung für periodische Positionen der Querschnittsflächen, wobei die Varianz Vd vorzugsweise größer als 0 ist, insbesondere größer als 10-¹⁰ ist, bevorzugt größer als 10- 9 ist, meist bevorzugt größer als 10⁸ ist.

31. Verfahren zur Herstellung eines Wellenleiters gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Hohlräume in den Grundkörper als filamentförmige Kanäle eingebracht werden, insbesondere mit einem Laserstrahl eines Ultrakurzpulslasers, und wobei die filamentförmigen Kanäle in dem Grundkörper vorzugsweise chemisch nachbearbeitet werden, insbesondere durch Ätzen, insbesondere um die Konturen der Kanäle zu glätten, insbesondere bevor die filamentförmige Kanäle mit einem zweiten Medium gefüllt werden.

32. Verfahren zur Herstellung eines Wellenleiters gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Hohlräume in einem Abstand zueinander in den Grundkörper eingebracht werden, welcher größer ist als der Durchmesser der Hohlräume, vorzugsweise zweimal größer ist als der Durchmesser der Hohlräume, besonders bevorzugt dreimal größer ist als der Durchmesser der Hohlräume.

33. Verfahren zur Herstellung eines Wellenleiters gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Hohlräume in dem Grundkörper durch additiven Aufbau des Grundkörpers hergestellt werden und/oder subtraktiv in den Grundkörper eingebracht werden, insbesondere durch mechanisches Bohren.

34. Verfahren zur Herstellung eines Wellenleiters gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper als Medium eines oder mehrere der folgenden Materialien umfasst oder daraus besteht: Glas, Quarzglas, Polymer, Kristalle, Einkristalle, polykristalline Materialien, Glaskeramik und/oder wobei der Grundkörper als Medium ein Material umfasst oder daraus besteht, welches im Wellenlängenbereich von 2 mhi bis 20 mhi eine Dämpfung von unter 50 dB/m, insbesondere von unter 10 dB/m, insbesondere von unter 1 dB/m aufweist, insbesondere ein Infrarot-transmissives Material umfasst oder daraus besteht, insbesondere ein Chalkogenid, insbesondere umfassend zumindest ein Element aus der Gruppe Sauerstoff, Schwefel, Selen und Tellur, sowie zumindest ein Element aus der Gruppe Arsen, Germanium, Phosphor, Antimon, Blei, Bor, Aluminium, Gallium, Indium, Titan, Natrium, und/oder wobei zumindest ein Strukturelement des zweiten Typs, als Medium eines oder mehrere der vorstehend für den Grundkörper des ersten Typs genannten Materialien umfasst oder daraus besteht, insbesondere solche, welche das Strukturelement des ersten Typs nicht umfasst.

35. Verfahren zur Herstellung eines Wellenleiters, insbesondere gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Wellenleiter (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 24 und ein oder mehrere weitere Wellenleiter (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 24 mit parallel zueinander verlaufenden Transportrichtungen zusammengestellt werden, um eine Preform (30) zu bilden, und wobei die zusammengestellten Wellenleiter gemeinsam entlang der Transportrichtung in die Länge gezogen werden.

36. Verfahren zur Herstellung eines Wellenleiters gemäß dem vorstehenden Anspruch, wobei die in die Länge gezogenen zusammengestellten Wellenleiter quer zur Transportrichtung in Teilstücke zerlegt werden, und wobei die Teilstücke wiederum mit parallel zueinander verlaufenden Transportrichtungen zusammengestellt werden, um eine Preform (40) zu bilden, und wobei die zusammengestellten Teilstücke wiederum gemeinsam entlang der Transportrichtung in die Länge gezogen werden.

37. Verfahren zur Herstellung eines Wellenleiters gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Wellenleiter und/oder die Teilstücke jeweils derart zusammengestellt werden, dass die Anordnung der Zusammenstellung eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt ist, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9, und/oder wobei die Wellenleiter und/oder die Teilstücke jeweils derart zusammengestellt werden, um eine Preform zu bilden, dass die durch die Querschnittsbereiche der zweiten Strukturelemente im Querschnitt gebildete Struktur auf, insbesondere vordefinierte Weise, zueinander gedreht sind, insbesondere unverdreht zueinander sind und/oder wobei die Wellenleiter und/oder die Teilstücke jeweils automatisiert, insbesondere robotergestützt zusammengestellt werden.

38. Verfahren zur Herstellung eines Wellenleiters gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die in die Länge gezogenen zusammengestellten Wellenleiter und/oder die die in die Länge gezogenen zusammengestellten Teilstücke durch Beaufschlagung mit Hitze und/oder Druck, sowie insbesondere unter Vakuum, verschmolzen werden.

39. Verfahren zur Herstellung eines Wellenleiters gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zwei oder mehr Wellenleiter hergestellt werden, welche gleichartig ausgebildet sind, derart, dass die Querschnittsregionen der Strukturelemente des zweiten Typs jeweils die gleiche ungleichmäßige, aber eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegte, Anordnung aufweisen und/oder die gleichen ungleichmäßigen, aber eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegten Geometrien, beispielsweise Durchmesser, aufweisen.

40. Wellenleiter, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 24, hergestellt oder herstellbar mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 25 bis 39.

41. Satz mit zwei oder mehr Wellenleitern, jeweils insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 24, insbesondere hergestellt oder herstellbar mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 25 bis 39, wobei die Wellenleiter jeweils eine Vielzahl von Strukturelementen umfassen, wobei die Strukturelemente, insbesondere deren Querschnittsregionen, ungleichmäßig, aber eindeutig durch eine vorbestimmte Regel festgelegt, ausgebildet sind, und wobei die zwei oder mehr Wellenleiter gleichartig ausgebildet sind, derart, dass die Strukturelemente, insbesondere deren Querschnittsregionen, in gleicher Weise ungleichmäßig ausgebildet sind.