[发明专利]光学装置

说明书

本公开涉及一种光学装置(1)，包括：初级扇出波导(3)；至少一个次级扇出波导(4)；扇出光耦合器(5)，用于在初级扇出波导(3)和次级扇出波导(4)之间耦合光束；至少一个总线波导(6)，与至少一个次级扇出波导(4)相关联，并且与每个次级扇出波导(4)不同；其中，反射和耦合结构(7)连接次级扇出波导(4)和总线波导(6)。

技术领域

本公开涉及一种光学装置，包括：初级扇出波导；至少一个次级扇出波导；扇出光耦合器，用于在初级扇出波导和次级扇出波导之间耦合光束；以及至少一个总线波导，与至少一个次级扇出波导相关联并且不同于每个次级扇出波导。

背景技术

现有技术中已知一些装置，其将光均匀地分布在特定区域上或从分布在特定区域上的不同通道接收光。对于某些应用，例如用于LCD的背光单元，这些装置需要紧凑，特别是薄(在与特定区域正交的方向上)，并且包括围绕特定(有源)区域的最小边框。

Travis等人在Opt.Express 17,19714-19719(2009)中的论文“来自用于显示器背光的波导的准直光(Collimated light from a waveguide for a display backlight)”展示了这种背光单元的经典方法。其中，从点光源发出的光在波导板中呈扇形散开。光在板的一个侧面反射，基本上填满整个区域，随后必须从板的顶面发射。然而，已知此类装置缺乏均匀性、效率和紧凑性。

Ross在Glass Integrated Optics and Optical Fiber Devices:ACriticalReview,102750C(1994年7月25日)中的“离子交换玻璃波导传感器(Ion-exchanged glasswaveguide sensors)”中展示了一种用于传感应用的方法。该论文展示了一个具有四个平行马赫-曾德尔干涉仪的传感器阵列。为此，光通过单模光纤传输，该单模光纤耦合到集成光学芯片并被分成引导至四个传感器元件的四个波导通道。扇出到四个波导通道是通过第一个分路器和两个后续分路器实现的。随后，所有光束从集成光学芯片的与它们耦合到芯片中的一侧相反的一侧发射。然而，这样的扇出需要很大的面积，并且如果要覆盖的区域例如应该是矩形，则只能在扇出完成以达到完整的宽度和通道数量之后提供这个有源区域。

这种扇出的主要限制是耦合/分离机制的长度和取决于波导弯曲半径的弯曲损耗。相互分离的波导必须远离彼此弯曲才能达到所需的距离，例如显示器应用中的像素间距。

WO 2007/046100 A2中显示了一种替代方法。其中，从激光二极管引出的波导耦合到随后的波导，这些波导朝向相应的像素行弯曲90°。虽然这可能会将扇出长度限制为波导的弯曲半径，但它仍然需要围绕有源区域两侧的边框处于弯曲半径的数量级，这对于某些应用来说太大了。

此外，可以使用两次弯曲90°的波导，例如Van Acoleyen等人在IEEE PhotonicsJournal(卷：3，期号：5，2011年10月)，第789-798页发表的“在绝缘体上硅上制造的光学回射标记(Optical Retroreflective Marker Fabricated on Silicon-On-Insulator)”所展示的。然而，这些不允许在有源区域的所有侧都有小边框，并且这种弯曲波导会引入高光损耗。

发明内容

本发明的一个目的是防止或减轻现有技术的至少一个缺点。特别地，应该以紧凑的方式实现波导到/从某个有源区域的扇出或扇入，并且应该减少围绕这种有源区域的边框。可选地，还应减少由波导的扇出或扇入引起的光损耗。

这是通过如开头所述的光学装置实现的，该光学装置包括连接次级扇出波导和总线波导的反射和耦合结构。