阅读说明：本技术 用于偏转激光射束的设备 (Device for deflecting a laser beam ) 是由 J·N·卡斯佩斯 J·埃勒曼 于 2018-12-14 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于偏转激光射束的设备(100),所述设备具有设置成用于产生激光射束的至少一个光源(101),和至少一个集成光学线路(107),其中,所述集成光学线路(107)布置在衬底上,其中,所述衬底具有第一主延伸方向、第二主延伸方向和第三主延伸方向并且所述第一主延伸方向和所述第二主延伸方向展开衬底表面的平面并且所述第三主延伸方向垂直于所述衬底表面的平面地布置,其中,所述集成光学线路(107)具有至少一个波导(104)和至少一个发射器件(106),其中,所述发射器件(106)作为所述集成光学线路(107)的输出端起作用并且所述激光射束沿着第一方向发射,其特征在于,设置有偏转器件(108),该偏转器件具有沿着所述第一主延伸方向或沿着所述第二主延伸方向或沿着所述第三主延伸方向的相对于所述衬底的间距,其中,所述偏转器件(108)使所述激光射束沿着第二方向偏转,其中,所述第二方向不同于所述第一方向。(The invention relates to a device (100) for deflecting a laser beam, comprising at least one light source (101) which is provided for generating a laser beam, and at least one integrated optical line (107), wherein the integrated optical line (107) is arranged on a substrate, wherein the substrate has a first main direction of extension, a second main direction of extension, and a third main direction of extension, and the first main direction of extension and the second main direction of extension extend out of the plane of a substrate surface, and the third main direction of extension is arranged perpendicular to the plane of the substrate surface, wherein the integrated optical line (107) comprises at least one waveguide (104) and at least one emitting means (106), wherein the emitting means (106) functions as an output of the integrated optical line (107) and the laser beam is emitted in a first direction, characterized in that a deflection device (108) is provided, which has a spacing relative to the substrate along the first main direction of extension or along the second main direction of extension or along the third main direction of extension, wherein the deflection device (108) deflects the laser beam along a second direction, wherein the second direction is different from the first direction.)

用于偏转激光射束的设备

技术领域

本发明涉及一种用于偏转激光射束的设备。

背景技术

已知基于光学移相器的射束偏转单元，所述射束偏转单元不具有可运动部件。因此，这些射束偏转单元用作为针对机械镜的替代物。在这里，典型地实现在大约5°-15°的范围中的偏转角度。

在此不利的，所述偏转角度对于激光雷达应用而言过小，因为在那里需要明显更大的偏转角度。

文献US 2016/0049765 A1公开了多个一维的射束形成芯片，所述射束形成芯片形成二维扫描的固体阵列，使得可以感测三维的环境图像。在此，固体阵列相叠地布置并且在相应的芯片的端部处辐射。在此，控制方向位于芯片平面中。

在这里不利的，通过相应固体阵列的定向确定激光射束的偏转角度。换言之，在垂直的偏转维度上的分辨率不能改变。

发明内容

本发明的任务是，改变并且增大偏转角度。

用于偏转激光射束的设备包括设置成用于产生激光射束的至少一个光源和至少一个集成光学线路。集成光学线路布置在衬底上。在此，衬底具有第一主延伸方向、第二主延伸方向和第三主延伸方向。第一主延伸方向和第二主延伸方向展开衬底表面的平面并且第三主延伸方向垂直于衬底表面的平面地布置。集成光学线路具有至少一个波导和至少一个发射器件，其中，发射器件作为集成光学线路的输出端起作用并且沿着第一方向发射激光射束。根据本发明，设置有偏转器件，该偏转器件具有沿着第一主延伸平面或沿着第二主延伸平面或沿着第三主延伸平面的相对于衬底的间距，其中，偏转器件使激光射束沿着第二方向偏转，其中，第二方向不同于第一方向。

在此优点是，偏转角度可以与衬底的定向无关地改变。

在扩展方案中，集成光学线路包括至少一个光学移相器和至少两个发射器件。换言之，集成光学线路构型为相位控制的成组天线。相位控制的成组天线也作为概念光学相位阵列天线已知。

在此优点是，由所述至少两个发射器件发出的光干涉并且这可以通过移相器控制。该控制允许使已经沿着第一方向的射束偏转。这意味着，激光射束在发射器件的输出端处的方向可以不同于激光射束在偏转装置的输出端处的方向。

在扩展方案中，设置有多个集成光学线路，所述集成光学线路构型为一维或二维的阵列并且布置在共同的载体衬底上。换言之，集成光学线路形成或构成平面阵列。

在此有利的，可以使多个激光射束同时偏转并且这些激光射束可以覆盖不同的扫描区域，即允许激光射束的平行化。根据偏转器件的位置和形状，使由光学线路发出的激光射束沿不同方向偏转。换言之，偏转器件不使每个射束沿相同方向偏转。

在另外的构型中，第一方向相应于第三主延伸方向。

在此优点是，可以使垂直于衬底表面发射的射束偏转。

在扩展方案中，第一方向相应于第一主延伸方向或第二主延伸方向。

在此有利的，可以使在衬底表面的平面中在集成光学线路的衬底的端部处发射的射束偏转。

在另外的构型中，多个集成光学线路沿着第三主延伸方向间隔开地相叠布置。在其上存在集成光学线路的载体衬底尤其平行地布置。

在此优点是，可以使光学线路之间的定向花费最小化并且这样可以选择简单的布置以用于激光射束的偏转。

在扩展方案中，偏转器件包括至少一个透镜。

在此有利的，透镜使由集成光学线路发出的光学射束附加地偏转。透镜尤其具有以下优点：该附加偏转是连续的并且由此可以防止在整个偏转区域中产生以下区域：没有射束能够偏转到所述区域中。

在另外的构型中，偏转器件包括微透镜阵列。

在此优点是，用于光学线路的偏转角度范围可以不同地并且个别地调节。

在扩展方案中，偏转器件包括多级棱镜。

在此有利的，可以实现不同的偏转角度。

附图说明

由下面对实施例的说明或由从属权利要求得出另外的优点。

下面参照优选实施方式和附图阐释本发明。附图示出：

图1用于偏转激光射束的设备的示意性构造，

图2具有平面阵列的、用于偏转激光射束的设备，该平面阵列在衬底表面的平面中辐射，

图3具有多个平面阵列的、用于偏转激光射束的设备，所述平面阵列在衬底表面的平面中辐射并且彼此相叠地布置，和

图4具有多个平面阵列的、用于偏转激光射束的设备，所述平面阵列垂直于衬底表面的平面辐射。

具体实施方式

图1示出用于偏转激光射束的设备100的示意性构造。设备100包括相干光源101、集成光学线路107和偏转器件108。集成光学线路107包括至少一个耦合器102，该耦合器例如可以是渐逝波耦合器、多模波导或分光器。集成光学线路107包括多个波导104和多个移相器105，所述移相器调节或控制光的相位。移相器105例如是关于热的、光电的、光磁的、基于MEMS的或者基于非线性的光学效应。此外，集成光学线路107包括多个发射器件105，所述发射器件将激光射束发射到环境中。当激光射束的第一方向或传播方向平行于第三主延伸方向走向时，发射器件105例如是光栅耦合器或镜。如果激光射束的第一方向或传播方向平行于第一主延伸方向或第二主延伸方向走向，即在衬底表面的平面中走向，那么发射器件105例如是边缘耦合器(Kantenkoppler)。当附加地后置有倒锥形时，可以在使用边缘耦合器的情况下提高发射器件105的效率。需要倒锥形来这样设计光学定向特性，使得光学功率在预给定的或期望的偏转区域中最大化。偏转器件108包括光学元件，该光学元件在传播方向中布置在激光射束的射束路径中。该光学元件使每个集成光学线路107的激光射束偏转到不同于第一方向的方向或第二方向中。换言之，光学元件改变每个激光射束的传播方向。光学元件这样构型，使得相邻的集成光学线路覆盖稍微重叠的或邻接的区域，从而不产生不能探测的区域。这通过以下方式确保：各个光学线路的扫描区域具有与相邻光学线路的扫描区域的重叠。偏转器件108例如是透镜、微透镜阵列或多级棱镜。换言之，由相干光源发射的光射束或激光射束通过耦合器102引导到集成光学线路107上，其中，在所述集成光学线路的输出端上偏转器件108与集成光学线路107的衬底相邻地布置在第一方向的射束路径中。可选地，集成光学线路107具有布置在耦合器102和波导104之间的光学开关。替代地，每个集成光学线路107也可以具有自身的光源101。

图2示出具有平面阵列的用于偏转激光射束的设备200，该平面阵列示例性地具有两个集成光学线路207。在此，平面阵列在衬底表面的平面中在相应衬底的端部处辐射。设备200包括相干光源201、光学开关203和呈棱镜形式的偏转器件208。此外，图2示出激光在集成光学线路207的输出端处的射束路径209以及在偏转单元208之前的相位阵列的扫描区域211和在通过偏转器件208偏转之后的偏转的激光射束210以及在偏转单元208之后的相位阵列的扫描区域212。此外，示出扫描区域212的重叠213。

图3示出具有多个集成光学线路307的设备300，这些集成光学线路这样布置，使得辐射平面或发射平面通过第二主延伸方向y和第三主延伸方向z展开。每个集成光学线路307沿着第一方向发出激光射束，该第一方向在该示例中与第一主延伸方向x一致。附加地，每个光学线路307能够使光学射束沿着第二主延伸方向y在扫描区域中动态地、即可改变地偏转。那么偏转器件308将该偏转区域转换到新的偏转区域中。图3示例性示出激光在集成光学线路307的输出端处的射束路径309和在通过偏转器件308偏转之后的偏转的激光射束310。在该示例中，偏转器件308是椭圆形的透镜。

图4示出多个集成光学线路407，所述集成光学线路这样布置，使得第一主延伸方向x和第二主延伸方向y展开用于激光的辐射平面或发射平面。换言之，集成光学线路407布置在作为二维平面阵列的共同的载体衬底上。激光射束沿第三主延伸方向z的方向发射。偏转器件408间隔开地布置在共同的载体衬底上方。图4示例性示出激光在集成光学线路407的输出端处的射束路径409和在通过偏转器件408偏转之后的偏转的激光射束410。在该示例中，偏转器件408是椭圆形的透镜。

用于偏转激光射束的设备100、200、300和400例如使用在优选用于车辆的激光雷达系统、微型投影器或平视显示器中。