Derartige Vorrichtungen, die auch als Deflektoren oder Lichtstrahlablenker bezeichnet werden, lassen sich vorteilhafterweise in Anwendungen einsetzen, in denen ein Licht- strahl mit hoher Frequenz häufig abgelenkt werden muss. Beispiele dazu sind etwa La- serdrucker, optische Speicher und dergleichen. Die deutsche Patentanmeldung DE 43 26 169 zeigt eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, die nun stellvertretend für Lichtstrahlablenker dieses Typs mit Bezug zu Fig. 1 näher beschrieben werden soll.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines elektro-optischen Substrats 100, beispielsweise eines Lithiumniobatkristalls (LiNb03), wobei in ersten Bereichen 101 des als planarer Lichtleiter ausgeführten Substrats 100 beispielsweise die kristalline c-Achse im Wesentlichen senk- recht zur Zeichenebene steht. Zweite Bereiche 102 sind mittels Fotolithografie, Be- schichtungs-und Ausheizverfahren so behandelt, dass die kristalline C-Achse um 180° im Vergleich zu der Orientierung der Bereiche 101 gedreht ist. Die ersten und zweiten Bereiche 101,102 sind als Prismenstrukturen angeordnet, wobei jeweils ein erster Be- reich 101 und ein zweiter Bereich 102 mit einer in Strahlausbreitung schräg verlaufender Grenzfläche 103 einen Abschnitt zur Ablenkung eines Teils einer einlaufenden Wellen- front bilden. Über den ersten und zweiten Bereichen 101,102 ist eine flächig ausgebil- dete Elektrode 104, die auch als Prismenelektrode bezeichnet wird, vorgesehen, die in Kombination mit einer Gegenelektrode (nicht gezeigt) das Anlegen einer geeigneten Spannung und damit das Hervorrufen eines elektrischen Feldes zur Änderung der Brechzahl in den ersten und zweiten Bereichen 101,102 ermöglicht. Beim Anlegen einer entsprechenden Spannung ergibt sich somit beispielsweise eine Änderung des Bre- chungsindex in jedem ersten Bereich 101 von n + An, wohingegen in den zweiten Berei- chen 102 mit invertierter C-Achsenorientierung eine Brechzahländerung von n-An auf- tritt.

Bei Anlegen einer geeigneten Spannung wird demzufolge eine einlaufende Wellenfront 105 abschnittsweise durch die Differenz der Brechzahlen an den Grenzflächen 103 so abgelenkt, dass nach Durchlaufen der ersten und zweiten Bereiche 101,102 eine säge- zahnförmige Wellenfront 106 entsteht. Ohne weitere Maßnahmen interferieren die Parti- alwellen der sägezahnförmigen Wellenfront 106 im Fernfeld, wobei die Positionen mit konstruktiver Interferenz diskrete Ablenkwinkel definieren. In vielen Anwendungen ist jedoch eine diskrete Ablenkung eines einlaufenden Lichtstrahls nicht ausreichend, so dass eine zusätzlichen Phasenkorrektur der einzelnen Partialwellen der sägezahnförmi- gen Wellenfront 106 durchgeführt wird, um eine durchgängige Wellenfront zu erhalten, die sich unter einem zur einlaufenden Wellenfront 105 in Bezug stehenden Winkel aus- breitet, der durch die an die Prismenelektrode 104 angelegte Spannung bestimmt ist.

Entsprechende Phasenverschiebungen sind durch die Pfeile 108 angedeutet und weisen eine Größe auf, so dass sich eine resultierende abgelenkte Wellenfront 107 ergibt.

Um diese für jede Partialwelle der sägezahnförmigen Wellenfront 106 erforderliche Pha- senverschiebung 108 zu erhalten, sind Steuerelektroden 109 vorgesehen, die auch als Phasenelektroden bezeichnet werden. Durch Anlegen einer für jede der Elektroden 109 geeignet gewählten Steuerspannung zwischen den Elektroden 109 und einer oder meh- reren Gegenelektroden (nicht gezeigt) kann die Brechzahl des darunterliegenden elektro-optisch aktiven Substrats 100 so modifiziert werden, dass die abgelenkte Wel- lenfront 107 erhalten wird. Dafür sind in dem gezeigten Beispiel Phasenverschiebungen 108 erforderlich, die von links nach rechts größer werden, und je nach Anzahl der Parti- alwellen der sägezahnförmigen Wellenfront 106 und dem erforderlichen Ablenkwinkel bis zu mehreren Vielfachen von s betragen können. Die damit verbundenen hohen Steuer- spannungen an den jeweiligen Phasenelektroden 109 sind in manchen Anwendungen jedoch nicht tolerierbar, so dass statt dessen eine maximale Steuerspannung für eine Phasenverschiebung von z angewendet wird und für weiter rechtsliegende Phasenelekt- roden, wie dies bei 110 angedeutet ist, die Polarität der entsprechenden Steuerspan- nung umgepolt wird, so dass die Partialwelle einer vorhergehenden sägezahnförmigen Wellenfront"zurückgezogen"wird, um die abgelenkte Wellenfront 107 zu erzeugen. Auf diese Weise kann die an die Phasenelektroden 109 angelegte Spannung begrenzt wer- den.

Obwohl sich durch die in Fig. 1 gezeigte Ablenkerstruktur eine effiziente Ablenkung eines Lichtstrahls insbesondere eines Laserstrahls erreichen lässt, so kann die Ansteuerung der Phasenelektroden 109 insbesondere für eine größere Zahl an Prismenpaaren äußerst komplex sein, da eine große Anzahl unterschiedlicher Steuerspannungen erfor- derlich ist. Ferner kann durch die dennoch relativ großen auftretenden Spannungsunter- schieden zwischen benachbarten Phasenelektroden 109, beispielsweise wenn eine Po- laritätsänderung zwischen zwei benachbarten Elektroden erforderlich ist, zu relativ inho- mogenen Feldverteilungen zwischen den Phasenelektroden 109 und damit zu entspre- chenden Verzerrungen der abgelenkten Wellenfront 107 führen.

Im Hinblick auf die zuvor genannten Probleme ist es daher eine Aufgabe der vorliegen- den Erfindung, eine Lichtleiterstruktur bereit zu stellen, in der eine Lichtstrahlablenkung mit reduziertem Steuerungsaufwand oder verringertem Herstellungsaufwand bei gleich- bleibender oder verbesserter Leistungsfähigkeit möglich ist.

Erfindungsgemäß wird entsprechend einem ersten Aspekt diese Aufgabe durch eine Lichtleiterstruktur gelöst, die eine elektro-optische Lichtleiterschicht aufweist mit einem ersten Bereich mit einer ersten Ausrichtung der Polarisationsachse und einem zweiten Bereich mit einer zweiten, von der ersten Ausrichtung verschiedenen Ausrichtung der Polarisationsachse. Ferner ist eine Elektrodenstruktur mit einer ersten und einer zweiten Elektrodenfläche, die zum Anlegen einer Spannung an den ersten und zweiten Bereich angeordnet ist, vorgesehen. Des weiteren sind der erste und der zweite Bereich so an- geordnet sind, dass eine einlaufende ebene Wellenfront abschnittsweise empfangen wird und bei angelegter Spannung jeder der empfangenen Abschnitte der ebenen Welle eine abschnittsweise konstante Phasenverschiebung erfährt.

In der erfindungsgemäßen Lichtleiterstruktur sind also zwei unterschiedlich orientierte polarisierbare Bereiche bzw. Domänen vorgesehen, so dass durch diese unterschied- lichen Domänen durch Anlegen einer Steuerspannung an beide Bereiche eine Brech- zahländerung mit unterschiedlicher Wirkung erreichen wird, die dann zu einer konstanten Phasenverschiebung in einem jeweiligen Abschnitt der Wellenfront führt. Wenn bei- spielsweise die Anordnung so gestaltet ist, dass zwei Abschnitte entstehen, so lassen sich mit nur einer Steuerspannung zwei verschiedene Phasenänderungen erzeugen, wodurch sich der Aufwand an notwendigen Steuerspannungen reduziert. Beispielsweise kann eine negative Phasenverschiebung einer Partialwelle und eine gleich große posi- tive Phasenverschiebung einer anderen Partialwelle bei Anlegen einer einzigen Steuer- spannung ermöglichen werden. Ferner kann durch das Vorsehen unterschiedlicher per- manenter Polarisierbarkeiten in einer Phasenelektrode die Potenzialdifferenz zwischen benachbarten Bereichen bzw. benachbarter Elektrodensegmenten reduziert werden, indem eben das Umschalten der Polarität der äußeren Spannung durch die intrinsischen Eigenschaften der Elektrode vermeidbar ist oder indem ein größerer"Modulationshub" der Phasenelektroden bei gleicher Steuerspannung ermöglicht wird.

In einer weiteren Ausführungsform definieren der erste und/oder der zweite Bereich ein Lichteintrittsfläche für einen oder mehrere Abschnitte der einlaufenden ebenen Wellen- front und eine Grenzfläche zwischen einem Teil des ersten Bereichs und einem Teil des zweiten Bereichs, die in Ausbreitungsrichtung der einlaufenden Wellenfront angeordnet ist, liegt im wesentlichen parallel zu der Lichteintrittsfläche.

Durch die geometrische Anordnung einer möglichen Grenzfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich, die im Wesentlichen parallel zur Eingangsfläche des ersten und des zweiten Bereichs ist, ist eine einfache Geometrie verwirklichbar, die eine kon- stante Phasenverschiebung innerhalb eines Abschnitts einer einlaufenden Wellenfront gewährleistet.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Ausrichtung der Polarisationsachse im ersten Abschnitt im Wesentlichen invertiert zur Ausrichtung der Polarisationsachse im zweiten Abschnitt. Somit bewirkt das Anlegen einer im Wesentlichen identischen Spannung an den ersten und den zweiten Abschnitt im Wesentlichen betragsmäßig gleich große je- doch entgegengesetzte Phasenverschiebungen.

In einer weiteren Ausführungsform sind der erste und der zweite Bereich jeweils in zwei oder mehr Abschnitte unterteilt, wobei die einzelnen Abschnitte sowohl lateral als auch in Lichtausbreitungsrichtung zueinander versetzt sind. Auf diese Weise lässt sich vorteil- hafterweise der Abstand zwischen zwei benachbarten Segmenten und damit zwei be- nachbarten Elektrodenflächen jeweils im ersten und im zweiten Bereich vergrößern, so dass beim Anlegen unterschiedlicher Steuerspannungen an benachbarten Elektroden- flächen entsprechender Abschnitte das resultierende elektrische Feld relativ schwach und damit ungewünschte Verzerrungen der einlaufenden Wellenfront gering sind.

In einer weiteren Ausführungsform sind der erste und der zweite Bereiche so angeordnet sind, dass mehrere Abschnitte zur Aufnahme der einfallenden ebenen Wellenfront defi- niert sind.

Damit ist es möglich, bei Anlegen einer einzigen Spannung unterschiedliche Phasenver- schiebungen in den einzelnen Abschnitten bzw. Streifen zu erhalten, indem der Grad an gewünschter Phasenverschiebung in jedem Streifen durch den Schichtanteil an Material des ersten oder des zweiten Bereichs eingestellt wird. Somit treten zwischen benach- barten Streifen keinerlei Verzerrungen durch Spannungsgradienten auf, da die ge- wünschte Phasenverschiebungsdifferenz zwischen benachbarten Streifen nicht durch unterschiedliche externe Steuerspannungen an den einzelnen Streifen eingestellt wird, sondern durch intrinsische Eigenschaften, d. h. dem Anteil jeweils der ersten und der zweiten Polarisationsrichtung und der Länge der einzelnen Streifen. Somit kann durch Variieren der für alle Streifen gemeinsamen Steuerspannung der Grad der Phasenver- schiebung jedes einzelnen Streifens kontinuierlich eingestellt werden, wohingegen die Differenz der Phasenverschiebung einzelner Streifen zueinander durch die geometrische Anordnung, d. h. die Größe, der einzelnen Anteile des ersten und zweiten Bereichs in den einzelnen Streifen bestimmt ist.

In einer weiteren Ausführungsform ist der erste Bereich zumindest teilweise zusammen- hängend und ist der zweite Bereich zumindest teilweise zusammenhängend.

Auf diese Weise lässt sich eine geometrisch einfache Struktur herstellen, z. B. in Form einer treppenartigen Gestalt jeweils für den ersten und den zweiten Bereich, die ineinan- der greifen.

In einer weiteren Ausführungsform ist in der Lichtleiterstruktur ein mit dem ersten und dem zweiten Bereich optisch gekoppelter Lichtablenker mit Prismenstruktur vorgesehen.

Durch diesen zusätzlichen Lichtablenker mit Prismenstruktur lässt sich, je nach Ausge- staltung der Prismenstruktur, eine sägezahnförmige Wellenfront aus einer einlaufenden ebenen Wellenfront bilden, die dann durch die Elektrodenstruktur wieder zu einer ebe- nen Welle"zusammengesetzt"werden kann, so dass eine auslaufende abgelenkte ebene Welle erhalten wird. Damit wird die Effizienz der Strahlablenkung deutlich gestei- gert.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Prismenstruktur des Strah- ablenkers in Form von prismenförmigen Schichtbereichen, wobei jeweils ein erster pris- menförmiger Schichtbereich und ein zweiter prismenförmiger Schichtbereich mit jeweils unterschiedlicher Ausrichtung ihrer Polarisationsachsen einen streifenartigen Ablenkbe- reich bilden, vorgesehen. Insbesondere wenn die Polarisationsrichtungen der ersten und zweiten prismenförmigen Schichtbereiche den Polarisationsrichtungen der ersten und zweiten Bereiche entsprechen, kann die Herstellung in einem gemeinsamen fotolithogra- fischen Vorgang erfolgen, so dass insgesamt eine sehr effektive Anordnung mit einer phasenverschiebenden Elektrodenstruktur und einer Prismenelektrode, die die eingangs genannten Vorteilt zeigt, bei einer deutlich reduzierten Komplexität der Ansteuerung der Phasenelektroden verwirklicht werden kann.

In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen sind mehrere Ablenkbereiche zeilenförmig vorgesehen, wobei jeweils ein Ablenkbereich einer ersten oder einer zweiten Elektro- denfläche oder einem der zuvor beschriebenen Phasenverschiebungsstreifen zugeord- net ist.

In weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispielen kann eine zusätzliche Elektrode vorge- sehen sein, die über einem ersten Bereich mit einer ersten Polarisationsausrichtung und einem zweiten Bereich mit einer zweiten Polarisationsausrichtung angeordnet ist, wobei die weitere Elektrode der Elektrode vor-oder nachgeschaltet sein kann. Insbesondere können die ersten und zweiten Bereiche der zweiten Elektrode lateral eine größere Aus- dehnung aufweisen, als beispielsweise die ersten und zweiten Abschnitte oder die strei- fenartigen Phasenverschiebungsbereiche, so dass sich mehrere Partialwellen, die in den einzelnen Streifen phasenverschoben sind, gemeinsam durch die zweite Elektrode in der Phase verschieben lassen. Besonders vorteilhaft ist eine Kombination der Elektrode und der zweiten Elektrode mit einem Ablenker mit prismenförmigen Schichtbereichen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine Ablenker mit prismenförmigen Schichtbereichen vorgesehen, wobei jeweils ein Paar prismenförmiger Schichtbereiche jeweils eine erste Ausrichtung und eine zweite Ausrichtung der Polarisationsachse auf- weisen und wobei jedem Paar prismenförmiger Schichtbereiche ein entsprechender Streifen mit eingestelltem Schichtanteil an Material mit erster Ausrichtung der Polarisa- tionsachse und zweiter Ausrichtung der Polarisationsachse zugeordnet ist. Ferner ist der Ablenker und die einzelnen Streifen von einer gemeinsamen Elektrodenfläche bedeckt, so dass eine gemeinsame Steuerspannung zum Phasenverschieben sowie zum Ablen- ken eines Lichtstrahls ausreicht. Dadurch lässt sich die Komplexität der Ansteuerelektro- nik äußerst wirksam vereinfachen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Lichtleitersystem zwei oder mehr Lichtleiterstrukturen auf, wobei jede der Lichtleiterstrukturen einen Aufbau in der zuvor beschriebenen Weise aufweist. Durch die vereinfachte Ansteuerung der Phasenelektro- den und/oder der Prismenelektroden können somit in einfacher Weise mehrere Lichtlei- terstrukturen kombiniert werden, beispielsweise gestapelt werden, wobei mehrere iden- tische oder auch unterschiedliche Lichtleiterstrukturen angewendet werden können. Bei- spielsweise lässt sich bei der Stapelung mehrerer identischer Lichtleiterstrukturen die Apertur der Gesamtanordnung deutlich erhöhen. Des Weiteren können komplizierte op- tische Strahlengänge verwirklicht werden, wobei der Aufwand an Ansteuerelektronik ge- ring ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Lichtlei- terablenkerstruktur einen Ablenkerbereich in einer elektrooptischen Schicht mit mehreren Ablenksegmenten zur Erzeugung einer sägezahnförmigen Wellenfront aus einer einlau- fenden Wellenfront, wobei jedes Segment einen prismenförmigen Schichtbereich mit einer ersten Ausrichtung der Polarisationsachse der elektro-optischen Schicht und einen angrenzenden prismenförmigen Bereich mit einer zweiten Ausrichtung der Polarisations- achse der elektro-optischen Schicht aufweist und wobei jedes Segment in Richtung der Lichtausbreitung symmetrisch ist.

Durch diesen Aufbau des prismenartigen Ablenkerbereichs ergibt sich im Vergleich zu der Anordnung, wie sie im einleitenden Teil der Anmeldung beschrieben ist, der Vorteil, dass die in der Prismenstruktur auftretenden Winkel größer sind, so dass bei der ent- sprechenden fotolithografischen Strukturierung der Bereiche mit erster und zweiter Aus- richtung der Polarisationsachse ein größeres Maß an Genauigkeit erreichbar ist. Somit werden Deformierungen der einzelnen Partialwellen der sägezahnförmigen Wellenfront deutlich verringert, wodurch sich insgesamt die Effizienz der Lichtleiterstruktur verbes- sern lässt. Ferner ergibt die symmetrische Anordnung mehrere ablenkende Grenzfläche, so dass jede Teilablenkung an einer der Grenzflächen geringer und damit linearer ist.

Insbesondere vorteilhaft ist es, die verbesserte Prismenstruktur in Kombination mit der erfindungsgemäßen Anordnung der Elektroden zur Phasenverschiebung zu kombinie- ren, so dass einerseits eine bessere Wirkungsweise der Lichtleiterstruktur mit entspre- chend reduziertem Steuerungsaufwand und andererseits eine vereinfachte Herstellung durch einen effizienteren fotolithografischen Abbildungsprozess.

In weiteren Ausführungsformen sind zwei oder mehrere der zuvor beschriebenen Licht- leiterstruktur zu einem System vereinigt, wobei die Apertur und/oder entsprechend kom- plexe optische Wege realisierbar sind. Durch die geringe Anzahl der erforderlichen Steu- erspannungen lassen sich diese Systeme in einfacher Weise aufbauen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Her- stellung einer Lichtleiterstruktur zur abschnittsweisen Phasenänderung einer einlaufen- den Wellenfront mittels Anlegen einer Steuerspannung an eine elektro-optische Wellen- leiterschicht. Dabei wird in jedem Abschnitt ein Lichtleiterschichtbereich mit einer ersten Ausrichtung der Polarisationsachse und/oder einer zweiten Ausrichtung der Polarisa- tionsachse, die zur ersten Ausrichtung unterschiedlich ist, vorgesehen, wobei der Grad der Phasenverschiebung in jedem Abschnitt im Wesentlichen konstant ist und durch die Länge jedes Abschnitts, dem Anteil an Schichtmaterial mit der ersten Ausrichtung oder der zweiten Ausrichtung der Polarisationsachse und der Steuerspannung eingestellt wird. Durch diese Art der abschnittsweisen Phasenverschiebung einer einlaufenden Wellen- front lässt sich die Anzahl der notwendigen Steuerspannungen deutlich reduzieren, da die Phasendifferenz zwischen einzelnen Abschnitten, die für sich durchwegs eine kon- stante Phasenverschiebung ergeben, u. a. durch eine unterschiedliche Ausrichtung der Polarisationsachse hervorgerufen wird, so dass beispielsweise eine einzelne Steuer- spannung bereits unterschiedliche Phasenänderungen hervorrufen kann, sofern die ein- zelnen Abschnitte unterschiedliche Anteile an Schichtbereichen mit erster oder zweiter Ausrichtung der Polarisationsachse enthalten. Durch diese Steuermöglichkeit der Pha- senverschiebung lässt sich damit die Länge der einzelnen Abschnitte beispielsweise gleich gestalten, so dass eine insgesamt einfache geometrische Anordnung der entspre- chenden Phasenelektroden bei gleichzeitiger Reduzierung der Steuerkomplexität er- reicht wird.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen und in der folgenden detaillierten Beschreibung beschrieben und gehen deutlicher aus der detaillierten Beschreibung hervor, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnun- gen studiert wird. Es zeigen : Fig. 1 schematisch eine Draufsicht auf eine konventionelle Lichtleiterstruktur zur opto-elektronischen Ablenkung einer einlaufenden Wellenfront und die ent- sprechende Wirkungsweise ; Fig. 2 schematisch eine erfindungsgemäße Lichtleiterstruktur mit einer Elektroden- struktur zur Phasenverschiebung einer einlaufenden Wellenfront mit redu- zierter Anzahl an Steuerspannungen ; Fig. 3 ein weiteres Beispiel zur abschnittsweisen Phasenverschiebung einer einlaufenden Wellenfront, wobei Abstände zwischen benachbarten Elektro- denflächen zur Reduzierung von Feldverzehrungen vergrößert sind ; Fig. 4 schematisch eine weitere Ausführungsform mit einer einzelnen zusammenhängenden Elektrodenfläche zur abschnittsweisen Phasenver- schiebung ; Fig. 5 eine weitere Variation eine Elektrodenstruktur mit einzelner Steuerspannung ; Fig. 6 schematisch eine weitere Ausführungsform, in der zwei Elektroden zur ab- schnittsweisen Phasenverschiebung einer einlaufenden Wellenfront optisch hintereinandergeschaltet sind ; Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel, in dem einzelne Abschnitte mit unterschiedlicher Phasenverschiebung gemeinsam nochmals verschoben werden ; Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel, in dem zwei Phasenelektroden optisch hintereinandergeschaltet sind, wobei die einzelnen Phasenelektroden jeweils unterschiedliche Größen der einzelnen Abschnitte, in denen eine konstante Phasenverschiebung stattfindet, aufweisen ; Fig. 9 schematisch eine Ausführungsform, die funktionell dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 8 entspricht, aber eine verringerte Kapazität aufweist ; Fig. 10 schematisch eine Ablenkereinheit, in der eine Ablenkzeile mit prismenförmi- gen Elementen sowie eine dazu angepasste Phasenverschiebungsanord- nung gemeinsam von einer einzelnen Steuerelektrodenfläche angesteuert werden ; Fig. 11 eine perspektivische Ansicht eines Lichtleitersystems, das aus zwei gestapel- ten Lichtleiterstrukturen aufgebaut ist ; Fig. 12 schematisch eine Anordnung mit einer verbesserten Ablenkereinheit mit Pris- menstruktur in Kombination mit einer Phasenelektrodenstruktur entsprechend der Ausführungsform in Fig. 3 ; Fig. 13 eine weitere Ausführungsform, wobei die Prismenstruktur weiter optimiert ist, um die auftretenden Winkel in der Prismenstruktur zu reduzieren ; Fig. 14a und 14b jeweils Anordnungen mit verbesserter Prismenstruktur und Phasenverschie- bungsabschnitten, die mit einer gemeinsamen Steuerelektrode betrieben werden ; Fig. 15 schematisch eine Anordnung ähnlich zu jener in Fig. 14, wobei allerdings zu- sätzlich eine weitere Prismenstruktur mit zusätzlicher Elektrode vorgesehen ist ; Fig. 16 schematisch eine Anordnung mit mehreren Wellenleitern, die als Phasenver- schiebungsabschnitte dienen, wobei eine entsprechende Einkoppeloptik zur Aufteilung der einlaufenden ebenen Wellenfront in die Wellenleiter vorgese- hen ist ; und Fig. 17 schematisch eine Anordnung mit Wellenleitern, in der die Elektrodenflächen als planare Anordnung vorgesehen sind.

Im folgenden werden nun weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele eingehender be- schrieben.

Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Eine Lichtleiter- struktur 200, die eine Lichtleiterschicht mit geeigneter Dicke aufweist, beispielsweise in Form eines Kristalls mit elektro-optischen Eigenschaften (LiNbOs), umfasst eine Lich- tablenkerstruktur 220, die ihrerseits aus zahlreichen prismenförmigen Strukturen aufge- baut ist. In dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel umfasst die Lichtablenkerstruktur 220 meh- rere erste Prismenbereichen 201 sowie zweite Prismenbereiche 202 mit einer dazwi- schen schräg verlaufenden Grenzfläche 203. Die ersten Bereiche 201 weisen eine Aus- richtung der Polarisationsachse in einer ersten Richtung auf, während die zweiten Berei- che 202 eine Ausrichtung der Polarisationsachse in einer zweiten Richtung aufweisen, die von der ersten Ausrichtung verschieden ist. Insbesondere können die Polarisations- achsen der ersten und zweiten Bereiche 201 und 202 zueinander invertiert, d. h. um 180° gedreht sein. Eine derartige Invertierung der Ausrichtung der Polarisationsachse, bei- spielsweise der c-Achse in LiNbO3, kann durch entsprechende Beschichtung dieser Be- reiche mit Titan und anschließender Ausheizung erreicht werden. Für andere geeignete elektro-optische Materialien können entsprechende Verfahren zur Domäneninvertierung durchgeführt werden.

Ferner ist eine entsprechende Prismenelektrodenfläche 204 vorgesehen, um eine ent- sprechende abschnittsweise Lichtablenkung in jedem Paar eines ersten und eines zweiten Bereichs 201,202 hervorzurufen. Die Lichtleiterstruktur 200 weist ferner eine weitere Elektrodenstruktur 230 auf, die im Weiteren auch als Phasenelektrodenstruktur bzw. einfach Phasenelektrode bezeichnet werden soll. Die Phasenelektrodenstruktur 230 weist mindestens einen ersten Bereich 219a in der Lichtleiterschicht und mindestens einen zweiten Bereich 219b in der Lichtleiterschicht auf, die jeweils eine erste Ausrich- tung und eine zweite Ausrichtung der Polarisationsachse zeigen. Ferner ist mindestens eine erste Elektrodenfläche, die in diesem Beispiel als mehrere Segmente 209a über dem ersten Bereich 219a und als mehrere Segmente 209b über dem zweiten Bereich 219b angeordnet ist, vorgesehen. Eine zweite Elektrodenfläche (nicht gezeigt) ist unter den ersten und zweiten Bereichen 219a, 219b als Gegenelektrode für die Segmente 209a, 209b vorgesehen. Der erste Bereich 219a und der zweite Bereich 219b definieren eine Lichteintrittsfläche 231, an der eine einlaufende Wellenfront 205 im Wesentlichen verzerrungsfrei in den ersten und zweiten Bereich 219a, 219b einkoppelbar ist und ent- sprechend abschnittsweise phasenverschobene Wellenfront austritt. Die Elektrodenflä- chensegmente 209a und 209b weisen entsprechend Eintritts-und Austrittskanten 233, 234 auf, die im Wesentlichen parallel zu den Eintritts-und Austrittsflächen 231 und 232 sind. Auf diese Weise findet eine im Wesentlichen gleichförmige Änderung der Brechzahl in dem darunterliegenden Abschnitt statt, so dass eine nahezu gleichförmige Phasenän- derung in einem jeweiligen durch die entsprechenden Elektrodenflächensegmente 209a, 209b definiertem Abschnitt ergibt. In dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2 sind sowohl der erste Bereich 219a, der zweite Bereich 219b sowie die Elektrodenflächensegmente 209a, 209b rechteckförmig ausgeführt. Es kann jedoch auch jede andere geometrische Form gewählt werden, solange eine abschnittsweise gewünschte Phasenänderung eine Wellenfrontabschnitts im Wesentlichen konstant ist. Dies wird beispielsweise erreicht, indem etwaige Grenzflächen zwischen Gebieten des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs, die in Richtung der Lichtausbreitung auftre- ten,-beispielsweise ist die Austrittsfläche 232 am Abschnitt 219b eine derartige Grenz- fläche,-parallel zur Eintrittsfläche 231 und zur Austrittsfläche 232 angeordnet sind. Des Weiteren sind dann auch die Eintritts-und Austrittskanten 233 und 234 der Elektroden- flächensegmente 209a, 209b im Wesentlichen parallel zur Eintrittsfläche 231 zu wählen.

Ferner ist in dem Ausführungsbeispiel einem Abschnitt 235 des ersten Bereichs 219a kein Elektrodenflächesegment zugeordnet, so dass hier keine steuerbare Phasenände- rung des entsprechenden Abschnitts der einlaufenden Wellenfront 205 stattfindet, In dem dargestellten Beispiel sind jeweils ein Elektrodenflächensegment 209a und ein Elektrodenflächensegment 209b durch eine elektrische Leitung 236 miteinander verbun- den. Hinsichtlich der Materialwahl für die Elektrodenflächensegmente 209a, 209b sowie die Verbindungen 236 gilt, dass jedes geeignete leitfähige Material, beispielsweise Me- talle wie sie üblicherweise bei der Herstellung opto-elektronischer Bauelemente verwen- det werden, eingesetzt werden können. Des Weiteren können auch Halbleitermateria- lien, dotiert oder undotiert, oder andere leitende Verbindungen verwendet werden, sofern sie die erforderliche Kompatibilität zu den anderen Materialien sowie den beim Herstel- lungsprozess angewendeten Verfahren genügen und die geforderte Leitfähigkeit aufwei- sen.

Zur Herstellung der in Fig. 2 gezeigten Lichtleiterstruktur 200 können bereits etablierte und bekannte Verfahren verwendet werden, so dass sich die Herstellung der erfindungs- gemäßen Elektrodenstruktur 230 ohne Änderung des konventionellen Herstellungsver- fahrens erreichen lässt. Lediglich die Masken zur Strukturierung der Prismenbereiche 202 müssen so modifiziert werden, dass nunmehr auch der zweite Bereich 219b gleich- zeitig erzeugt wird. Da jedoch der Bereich 219b eine einfache geometrische Struktur aufweisen kann, ist eine entsprechende Änderung der Lithografiemaske nicht besonders aufwändig. Insbesondere ist der Lithografievorgang zur Ausbildung des zweiten Bereichs 219b aufgrund der einfachen geometrischen Verhältnisse unkritisch. Des Weiteren lässt sich die Herstellung gegenüber dem konventionellen Verfahren dahingehend vereinfa- chen, dass eine geringere Anzahl an Kontaktpunkten für entsprechende Steuerspannun- gen erforderlich ist, da mit jeder Steuerspannung zwei unterschiedliche Phasenverschie- bungen bewirkt werden. Im Vergleich zur konventionellen Struktur in Fig. 1 kann die An- zahl der erforderlichen Kontaktpunkte für Steuerspannungen halbiert werden.

Die Wirkungsweise der Lichtleiterstruktur 200 ist im Unterschied zur konventionellen in Fig. 1 gezeigten Struktur aufgrund der erfindungsgemäßen Elektrodenstruktur 230 wie folgt. Eine sägezahnförmige Wellenfront 206, die durch die Ablenkerstruktur 220 erzeugt wird, wie dies auch im konventionellen Beispiel der Fall ist, wird abschnittsweise so pha- senverschoben, dass sich eine auslaufende ebene Wellenfront 207 ergibt, wobei jedoch die Phasenverschiebungen 208a, die durch die Elektrodenflächensegmente 209a im Zusammenwirken mit dem ersten Bereich 219a hervorgerufen werden, verschieden sind von den Phasenverschiebungen 208b, die von den Elektrodenflächensegmenten 209b im Zusammenwirken mit dem zweiten Bereich 219b erzeugt werden. Wie bereits er- wähnt, sind in dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 die Ausrichtungen der Polarisations- achsen invertiert, so dass bei gleicher Dimensionierung der Elektrodenflächensegmente 209a, 209b im Wesentlichen betragsmäßig gleiche aber entgegengesetzt gerichtete Phasenverschiebungen erzeugt werden, wobei ein mittlerer Abschnitt der sägezahnför- migen Wellenfront 206, der dem Abschnitt 235 entspricht, nicht verschoben wird. Auf diese Weise lässt sich im Vergleich zu der in Fig. 1 gezeigten Anordnung, die die gleiche Auslenkung einer einlaufenden Wellenfront mit der gleichen Auflösung bewirkt, erfin- dungsgemäß das gleiche Resultat mit der Hälfte der in der konventionellen Struktur 100 erforderlichen Steuerspannungen erreichen.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Variation der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform, wo- bei für die relevanten Teile gleiche Bezugszeichen verwendet sind. In der Lichtleiter- struktur 200 sind mehrere Teile des ersten Bereichs 219a sowie des zweiten Bereichs 219b vorgesehen, die jeweils lateral und in Richtung der Lichtausbreitung versetzt sind.

In der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform sind beispielsweise Teile des zweiten Be- reichs 219b mit zugehörigen Elektrodeflächensegmenten 209b und Teile des ersten Be- reichs 219b mit zugehörigen Elektrodenflächensegmenten 209a vor und nach der Ablen- kerstruktur 220 angeordnet. In anderen Ausführungsformen, beispielsweise wenn keine Ablenkerstruktur 220 vorgesehen ist, oder wenn aus Designgründen eine Anordnung vor und nach der Ablenkerstruktur 220 nicht vorteilhaft ist, können die einzelnen Teile des ersten und zweiten Bereichs mit entsprechenden E. lektrodenflächensegmenten ohne eine in Lichtausbreitungsrichtung dazwischenliegende optische Struktur lateral und in Längsrichtung versetzt angeordnet werden. Durch diese Versetzung lässt sich ein Ab- stand 240 zwischen zwei benachbarten Elektrodenflächensegmenten 209a oder 209b, die während des Betriebs unterschiedliche Potenziale aufweisen, vergrößern, so dass ein entsprechendes elektrisches Feld entsprechend schwach ausgebildet ist. Dadurch lassen sich Inhomogenitäten an den Randbereichen der Elektrodenflächensegmenten 209a, 209b wirksam verringern, wodurch sich auch die Verzerrung der einzelnen Ab- schnitte der sägezahnförmigen Wellenfront deutlich verringern.

In den zuvor mit Bezug zu den Fig. 2 und 3 beschriebenen Ausführungsformen wird eine abschnittsweise Phasenverschiebung einer einfallenden Wellenfront durch Anlegen einer gleichen Steuerspannung für ein entsprechendes Paar unterschiedlich wirkender elektro- optischer Bereiche erzielt, so dass die Anzahl der erforderlichen Steuerspannungen hal- biert werden kann. Mit Bezug zu Fig. 4 wird nunmehr eine grundlegende Ausführungs- form beschrieben, in der die Anzahl der erforderlichen Steuerspannungen noch weiter reduziert wird, indem erste und zweite Bereiche mit unterschiedlicher Ausrichtung der Polarisationsachse innerhalb eines einzelnen entsprechenden Phasenverschiebungsab- schnitt so angeordnet werden, dass sich eine gewünschte Phasenverschiebungsdiffe- renz zwischen einzelnen Abschnitten bei gleicher Steuerspannung ergibt. Dies bedeutet, dass das Phasendifferenzverhältnis zwischen verschiedenen Abschnitten"hardware"- mäßig durch das Anordnen der ersten und zweiten Bereiche"eingestellt"wird, während die absolute Größe durch die Steuerspannung vorgegeben wird.

In Fig. 4 weist eine Lichtleiterstruktur 400 mit einer Elektrodenstruktur 430 auf, die einen ersten Bereich 419a und einen zweiten Bereich 419b umfasst, die jeweils eine unter- schiedliche Ausrichtung der jeweiligen Polarisationsachse einer elektro-optischen Licht- leiterschicht aufweisen. Eine erste Elektrodenfläche 409 überdeckt mit einem ersten Ge- biet den ersten Bereich 419a und mit einem zweiten Gebiet den zweiten Bereich 419b, so dass die erste Elektrodenfläche 409 insgesamt als eine zusammenhängende Fläche ausgebildet sein kann. Der erste Bereich 419a und der zweite Bereich 419b definieren zumindest teilweise eine Eintrittsfläche 431 für eine einlaufende Wellenfront 405. Ferner definieren der erste und der zweite Bereich eine Austrittsfläche 432, die im Wesentlichen parallel zur Eintrittsfläche 431 ausgebildet ist. Ferner ist eine Grenzfläche 436 zwischen dem ersten Bereich 419a und dem zweiten Bereich 419b vorgesehen, die in Richtung der Lichtausbreitung wirksam ist. Die Grenzfläche 436 ist im Wesentlichen parallel zur Eintrittsfläche 431 und zur Austrittsfläche 432. In Richtung der Wellenfront 405 ist die Anordnung mit dem ersten und dem zweiten Bereich 419a, 419b durch die Grenzfläche 436 damit in drei streifenförmige Abschnitte unterteilt, die jeweils einen unterschiedlichen Anteil an Material mit Ausrichtung der Polarisationsrichtung entsprechend dem ersten oder dem zweiten Bereich aufweisen. Wenn beispielsweise die Ausrichtung der Polari- sationsachse in den ersten und zweiten Bereich invertiert zueinander ist, so führt bei- spielsweise das Anlegen einer Steuerspannung an die Elektrodenfläche 409 zu jeweils entgegengesetzten gleich großen Phasenverschiebungen an den äußeren Abschnitten, während der mittlere Abschnitt im Wesentlichen keine Phasenverschiebung zeigt.

Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, dass eine beliebige"Gewichtung"der Pha- senverschiebungsdifferenz zwischen den einzelnen Abschnitten durch eine entspre- chende Flächenbelegung der jeweiligen Abschnitte möglich ist. Des Weiteren kann in der Lichtleiterstruktur 400 eine Ablenkerstruktur 420, beispielsweise in Form von Prismen- strukturen mit unterschiedlichen Ausrichtungen der Polarisationsrichtung, wie dies zuvor mit Bezug zu den Fig. 1 bis 3 beschrieben ist, vorgesehen sein. In dem gezeigten Bei- spiel ist die Anzahl der Abschnitte in der Elektrodenstruktur 430 auf die Anzahl der Sä- gezahnelemente in einer durch die Ablenkerstruktur 420 erzeugten sägezahnförmigen Wellenfront 406 abgestimmt.

Die Wirkungsweise der Elektrodenstruktur 430 besteht darin, dass in dem dargestellten Beispiel der mittlere Abschnitt im Wesentlichen keine Phasenverschiebung der säge- zahnförmigen Wellenfront 406 bewirkt, da der Grad der Phasenänderung in der einen Richtung durch die Phasenänderung in der anderen Richtung kompensiert wird, wobei im Falle einer invertierten Ausrichtung der Polarisationsachse, ein gleicher Anteil an Material des ersten Bereichs 419a und des zweiten Bereichs 419b für eine Phasenver- schiebung von Null sorgt. Die beiden äußeren Abschnitte liefern bei Beaufschlagung der Elektrodenfläche 409 mit einer vorbestimmten Steuerspannung entgegengesetzte Pha- senverschiebungen 408a und 408b, so dass eine insgesamt abgelenkte auslaufende Wellenfront 407 erhalten wird. Um die Steuerspannung relativ klein zu halten, kann die Steuerspannung bis zu einer Phasenverschiebung von 71 : gesteigert werden, und bei ei- ner größeren erforderlichen Auslenkung wird dann die Polarität der Steuerspannung um- gepolt, wie dies im oberen Abschnitt der Zeichnung dargestellt ist. Auf diese Weise ergibt sich eine maximale Phasendifferenz von 2 7c über die gesamte Phasenelektrodenstruktur 430 für eine Steuerspannung, die eine Phasenverschiebung von s bewirkt.

Die Elektrodenanordnung 430 aus Fig. 4 ist grundsätzlich dazu geeignet, um in Lichtablenkeranordnungen verwendet zu werden, in der eine hohe Punktauflösung erfor- derlich ist, so dass die Anzahl von paarweise angesteuerten ersten und zweiten Berei- chen, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, unvorteilhaft hoch sein könnte.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, in dem das Konzept aus Fig. 4 auf fünf Streifen bzw. Abschnitte erweitert ist. Die Elektrodenstruktur 430 enthält somit fünf Streifen, wobei der mittlere Streifen wiederum so ausgestaltet ist, dass im Wesentlichen keine Phasenverschiebung auftritt. Die von der Mitte nach außen angeordneten Streifen sind so gestaltet, dass jeweils der äußerste Streifen eine doppelt so große Phasenver- schiebung als der jeweilige benachbarte Streifen bewirkt. Es sollte jedoch beachtet wer- den, dass eine beliebige Gewichtung durch eine entsprechende Aufteilung der Anteile mit der ersten und der zweiten Ausrichtung der Polarisationsachse erreicht werden kann.

Während des Betriebs wird wiederum vorteilhafterweise die an die Phasenelektrode an- gelegte Spannung so gesteuert, dass bei Erreichen einer Phasenverschiebung von 71 an dem dem mittleren Streifen nächstgelegenen Streifen die Polarität der Steuerspannung umgepolt wird. Auf diese Weise ergibt sich eine Phasenverschiebung von 2 71 : am äußersten Streifen und somit eine Phasendifferenz von insgesamt maximal 4 7t über die ganze Phasenelektrode 430 hinweg. Die Polarität wird dann jeweils solange bei Errei- chen einer Phasenverschiebung von 71 : umgepolt, bis die gewünschte Ablenkung erreicht ist.

Die Anzahl der Streifen kann selbstverständlich nach Bedarf erhöht werden, wobei ins- besondere bei den Ausführungsformen aus Fig. 4 und Fig. 5 durch das Bereitstellen ei- ner gemeinsamen durchgängigen Elektrodenfläche 409 die wirksame Breite bei der ab- schnittsweisen Phasenverschiebung gleich der Breite der partiellen Wellenfrontanteile ist. Somit sind die optischen Verluste deutlich reduziert. Zwischen benachbarten Streifen entstehen keine elektrischen Felder, die zu Verzerrungen des durchlaufenden Lichts füh- ren könnten. Ferner besteht somit keine Gefahr mehr, dass ein elektrischer Durchschlag zwischen benachbarten Elektroden auftreten kann.

Bei der Unterteilung einer Elektrodenstruktur zur Phasenverschiebung nach dem in Fig.

4 und 5 gezeigten Muster, kann es bei der Bereitstellung einer größeren Anzahl an Ab- schnitten vorteilhaft sein, eine"Hintereinanderschaltung"zweier oder mehrerer Elektro- denstrukturen vorzusehen, da insbesondere das Aufteilen der Bereiche mit verschiede- nen Polarisationsrichtungen, also das Verhältnis des Anteils des ersten Bereichs zu dem Anteil des zweiten Bereichs, in den einzelnen Streifen für eine Vielzahl von Streifen durch eine Hintereinanderschaltung in präzisererweise möglich ist.

Fig. 6 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer derartigen Anordnung. Eine Lichtleiter- struktur 600 umfasst eine Ablenkerstruktur 620, die der Einfachheit halber aus zwei an- einandergereihten Ablenkstrukturen 420, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, aufgebaut sein kann. Eine erste Elektrodenstruktur 630 umfasst zwei seitlich aneinandergereihte Struk- turen, wie sie beispielsweise als Struktur 430 in Fig. 5 gezeigt ist, so dass insgesamt zehn Streifen zur Phasenverschiebung vorhanden sind. Des Weiteren umfasst die Lichtleiterstruktur 600 eine zweite Elektrodenstruktur 640, die einen ersten, fünf Streifen umfassenden Abschnitt 641 a und einen zweiten ebenfalls fünf Streifen umfassenden Abschnitt 641 b aufweist.

Während des Betriebs führt das Anlegen einer Steuerspannung an die erste Elektroden- struktur 630 zu einer entsprechenden Phasenverschiebung 608a bzw. 608b, wodurch zwei abgelenkte Teilfronten 607a und 607b entstehen. Eine entsprechende Steuerspan- nung an der zweiten Elektrodenstruktur 640 führt dann zu weiteren Phasenverschiebun- gen 610a, 610b, die in der Summe zu einer abgelenkten auslaufenden Wellenfront 607 führen. Durch das hintereinander ausgeführte Prinzip der unterschiedlichen Phasenver- schiebung durch Beaufschlagung mit einer einzelnen Steuerspannung kann die Anzahl der einzelnen Phasenverschiebungsstreifen ohne Verlust der Präzision deutlich erhöht werden, da beispielsweise in der ersten Elektrodenstruktur 630 identische Muster ver- wendet werden können, die eine Abstufung aufweisen, die in unkritischer Weise herstell- bar ist. Des Weiteren ist die Herstellung der zweiten Elektrodenstruktur 640 mit den gro- ßen Abmessungen ebenso vollkommen unkritisch. Anzumerken ist, dass die Anordnung der ersten und zweiten Elektrodenstrukturen 630 und 640 beliebig wählbar ist, so dass die zweite Elektrodenstruktur 640 auch in Strahlausbreitungsrichtung vor der ersten Elektrodenstruktur 630 angeordnet sein kann. Das gleiche gilt selbstverständlich auch für Lichtleiterstrukturen 600, in denen keine Strahlablenkerstruktur 620 vorgesehen ist.

Fig. 7 zeigt eine weitere Variante der Ausführungsform aus Fig. 6, wobei die zweite Elektrodenstruktur 640 in die erste Elektrodenstruktur 630 integriert ist, so dass diese gemeinsam durch eine einzige Steuerspannung ansteuerbar sind. In Fig. 7 umfasst da- her die erste Elektrodenstruktur 630 einen Anteil 640b und einen Anteil 640a, die jeweils entgegengerichtete Ausrichtungen der Polarisationsachse aufweisen, wobei die entspre- chenden Längen (in Ausbreitungsrichtung des Lichts) dieser zusätzlichen Anteile 640a, 640b so bemessen sind, dass sie jeweils eine Phasenverschiebung von 7r bei der maxi- malen Ansteuerspannung liefern können.

Die Wirkungsweise der Ausführungsform aus Fig. 7 ist ähnlich zu jener aus Fig. 6, so dass letztlich wiederum eine ebene abgelenkte Wellenfront erhalten wird. Anzumerken ist, dass die zusätzlichen Anteile 640a, 640b auch am Austrittsende der Elektroden- struktur 630 vorgesehen werden können.

Fig. 8 zeigt eine weitere Variante der in Fig. 6 beschriebenen Ausführungsform, wobei die Anzahl der einzelnen Streifen zur Phasenverschiebung weiter erhöht wird, indem beispielsweise drei Elektrodenstrukturen 420 aus Fig. 6 seitlich angereiht sind, so dass eine Elektrodenstruktur 830 mit fünfzehn phasenverschiebenden Streifen entsteht. Eine zweite Elektrodenstruktur 840 ist so ausgeführt, wie dies beispielsweise in Fig. 3 gezeigt ist, d. h. diese weist drei phasenverschiebende Streifen auf, wobei jeder einzelne Streifen die Breite von fünf zugeordneten Streifen der Elektrodenstruktur 830 aufweist. Ferner ist eine Ablenkerstruktur mit fünfzehn Prismenpaaren vorgesehen. Hinsichtlich der Anord- nung der Strukturen 820,830 und 840 gelten die zuvor ausgeführten Anmerkungen, so dass die in Fig. 8 dargestellte Ausführungsform lediglich als beispielhaft zu betrachten ist.

Bei Anlegen entsprechender Steuerspannungen an die Strukturen 820,830 und 840 be- wirkt die Elektrodenstruktur 830 in Verbindung mit der Ablenkerstruktur 820 drei ebene abgelenkte Wellenfronten, die den jeweils vorhandenen drei Fünfer-Streifenformationen entsprechen. Des Weiteren liefert die Elektrodenstruktur 840 für die mittlere abgelenkte Wellenfront im Wesentlichen keine Phasenverschiebung, während die beiden äußeren abgelenkten Wellenfronten gegensätzlich zueinander in der Phase verschoben werden, so dass insgesamt eine einzelne ebene Wellenfront entsteht.

In anderen Ausführungsformen kann die Elektrodenstruktur 840 in die Elektrodenstruktur 830 integriert werden, so dass eine einzelne Elektrodenfläche und somit eine einzelne Steuerspannung ausreichend ist. Dabei sind die einzelnen Bereiche, d. h. erste und zweite Bereiche mit unterschiedlicher, z. B. invertierter Ausrichtung der Polarisations- achse, so zu dimensionieren, dass bei einer Steuerspannung für eine Phasenverschie- bung von 7c für die innersten nicht zentralen Streifen der einzelnen Elemente der Struktur 830 eine entsprechende Phasenverschiebung der beiden äußeren Streifen der Struktur 840 erhalten wird. Erwähnt werden sollte auch, dass die hierin gezeigte Anzahl von fünf Streifen bzw. fünf Prismenpaare in der Elektrodenstruktur 830 und der Ablenkerstruktur 820 lediglich beispielhafter Natur ist, und dass eine beliebige ungerade Anzahl vorgese- hen werden kann.

Fig. 9 zeigt eine weitere Variation der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform, wobei ein mittlerer Bereich der Elektrodenstruktur 840 nicht von der zugehörigen Elektrodenfläche bedeckt ist, so dass keine Brechzahländerung in diesem Bereich stattfindet. Auf diese Weise kann der Flächenbedarf für die Elektrodenfläche und damit deren Kapazität redu- ziert werden, so dass die Elektrode mit hohen Frequenzen betreibbar ist.

Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform, in der eine Lichtleiterstruktur 1000 eine Phasenelek- trodenstruktur 1030 mit einem ersten und einem zweiten Bereich aufweist, so dass sie- ben streifenartige Phasenverschiebungsbereiche gebildet werden. Eine Ablenkerstruktur 1020 enthält sieben Prismenpaarstrukturen, die den einzelnen Phasenverschiebungs- streifen der Struktur 1030 zugeordnet sind. Eine gemeinsame Elektrodenfläche 1009 liegt über den Strukturen 1020 und 1030, so dass diese von einer einzigen Steuerspan- nung beaufschlagt werden. Dabei sind die Abmessungen in Richtung der Lichtausbrei- tung jeweils der Ablenkerstruktur 1020 und der Struktur 1030 so bemessen, dass für eine gegebene Steuerspannung, die eine entsprechende sägezahnförmige Wellenfront mit einem entsprechenden Ablenkwinkel zur Folge hat, die Struktur 1030 eine entspre- chende Phasenverschiebung liefert, so dass eine ebene abgelenkte Wellenfront erhalten wird.

Obwohl in den mit Bezug zu den Fig. 2 bis 10 beschriebenen Ausführungsformen jeweils eine Ablenkerstruktur mit prismenförmigen Bereichen gezeigt ist, sind in anderen Aus- führungsformen diese Ablenkerstrukturen nicht erforderlich, so dass eine kontinuierliche Ablenkung lediglich durch die phasenverschiebenden Bereiche ohne prismenförmige Strukturen erreicht wird. Die Auflösung für das Ablenken mit einer entsprechenden Struktur ohne Prismenbereiche ist dann durch die Anzahl der vorhandenen phasenver- schiebenden Streifen gegeben. Dies erlaubt eine besonders einfache Struktur, die bei Bereitstellung lediglich einer einzigen variablen Steuerspannung eine kontinuierliche Strahlablenkung zulässt.

Die Möglichkeit, die Anzahl der zur Ablenkung erforderlichen Steuerspannungen dras- tisch zu reduzieren, eröffnet ferner die Möglichkeit komplexere Lichtleitersysteme zu verwirklichen, indem zwei oder mehrere Lichtleiterstrukturen, wie sie zuvor mit Bezug zu den Fig. 2 bis 10 beschrieben sind, kombiniert werden.

Fig. 11 zeigt eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Lichtleitersystems 1100, das aus zwei übereinandergestapelten Lichtleiterstrukturen 1170 und 1180 aufgebaut ist.

Die Lichtleiterstruktur 1170 umfasst eine erste phasenverschiebende Elektrodenstruktur 1130a, die in dem gezeigten Beispiel 2 x 5 streifenartige phasenverschiebende Ab- schnitte aufweist, wie dies beispielsweise mit Bezug zu Fig. 6 beschrieben ist. Ferner ist eine zweite phasenverschiebende Elektrodenstruktur 1140a vorgesehen, die jeweils zwei in der Ausrichtung der Polarisationsachse unterschiedliche Bereiche aufweist, wie dies zuvor in Fig. 6 beschrieben ist. Ferner ist eine entsprechende Ablenkerstruktur 1120a vorgesehen, die den gleichen Aufbau aufweisen kann, wie dies zuvor mit Fig. 6 beschrieben ist.

Die Lichtleiterstruktur 1180 weist einen identischen Aufbau auf, und umfasst somit eine erste und zweite phasenverschiebende Elektrodenstruktur 1130b, 1140b sowie eine Ablenkerstruktur 1120b. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, dass beliebig kom- plexe Lichtleitersysteme mit einer entsprechenden Anzahl an Lichtleiterstrukturen kom- biniert werden können, wobei die einzelnen Lichtleiterstrukturen, beispielsweise die Strukturen 1170 und 1180 identisch oder auch unterschiedlich sein können, um damit beliebig komplexe optische Wege zu erhalten. Des Weiteren kann eine derartige Stapel- anordnung, wie sie beispielsweise in Fig. 11 gezeigt ist, verwendet werden, um die Ein- gangsapertur beispielsweise einer einzelnen Lichtleiterstruktur 1170 oder 1180 entspre- chend zu vergrößern. Die Kombination einer größeren Anzahl an einzelnen Lichtleiter- strukturen wird insbesondere durch die einfache Kontaktierung und die geringe Zahl an erforderlichen Steuerspannungen ermöglicht. So zeigt beispielsweise das System 1100 in Fig. 11 drei separate Gegenelektroden 1131,1121 und 1141, die beispielsweise an einer Grenzfläche zwischen den beiden Strukturen 1170 und 1180 angeordnet und somit für beide Strukturen gemeinsame verwendbar sind. Entsprechende Kontaktstreifen 1133, 1123 und 1143 sind vorgesehen, um eine Kontaktierung der Gegeneiektroden zu ermög- lichen. Des Weiteren sind gemeinsame Kontaktstreifen 1132,1122 und 1142 vorgese- hen, die die entsprechenden Elektroden bzw. Ablenkerstrukturen der beiden Lichtleiter- strukturen 1170,1180 miteinander und zur Peripherie verbunden, so dass entspre- chende Steuerspannungen U1, U2 und U3 anlegbar sind.

Während des Betriebs wird eine von rechts einlaufende Wellenfront 1105 in den Struktu- ren 1170 und 1180 in der Weise abgelenkt, wie dies vorher ausführlich mit Bezug zu den Ausführungsformen aus Fig. 2 bis 10 beschrieben ist. Des Weiteren wäre anzumerken, dass insbesondere die Substratmaterialien in denen die Lichtleiterstrukturen 1170 und 1180 enthalten sind, die Bereiche mit verschiedener Ausrichtung der Polarisationsrich- tung durchgängig über die gesamte Tiefe der Strukturen 1170,1180 aufweisen können.

In anderen Ausführungsformen sind diese optisch aktiven Bereiche lediglich bis zu einer bestimmten Tiefe ausgebildet. Ferner können die Lichtleiterstrukturen 1170,1180 ein beliebiges geeignetes Trägersubstrat aufweisen, wobei entsprechend elektro-optische steuerbare Bereiche vorgesehen sind, in denen die phasenverschiebenden Bereiche und/oder ablenkenden Prismenstrukturen hergestellt werden können. Die dargestellte Form der Strukturen 1170,1180 sowie des Lichtleitersystems 1100 in Form von Plätt- chen ist daher lediglich als beispielhaft zu betrachten.

Des Weiteren ist in den Ausführungsformen sowie in den Patentansprüchen der Begriff lichtleitende Schicht oder Lichtleiterschicht nicht auf oberflächennahe Bereiche eines Substrats eingeschränkt zu sehen, sondern soll einen volumenhaften Körper beschrei- ben, in dem die Abmessungen so bemessen sind, dass für anwendungsspezifische ma- ximal zulässige Steuerspannungen eine gewünschte Brechzahländerung möglich ist.

Typische Abmessungen sind beispielsweise 10 bis 200 Burn für eine polarisierende Span- nung im Bereich von wenigen Volt bis zu einigen hundert Volt. Ferner können unter- schiedliche elektro-optische Materialien und/oder Ausrichtungen der Polarisationsachse in unterschiedlichen Lichtleiterstrukturen oder auch in unterschiedlichen Bereichen einer einzelnen Lichtleiterstruktur verwendet werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Struktur eines Strahlablenkers mit Prismenstruktur dadurch verbessert und vereinfacht werden, indem der Aufbau einer Ablenkerstruktur mit prismenförmigen Elementen gegenüber der in den bisherigen Aus- führungsformen beschriebenen Struktur modifiziert wird. In den bisherigen Ausfüh- rungsformen bestehen die Prismen aus jeweils zwei gleichen rechtwinkligen Prismen, die sich über die gesamte Länge der Ablenkerstruktur erstrecken. Daraus ergibt sich in der Regel ein äußerst kleiner spitzer Winkel und die daraus resultierende scharfe Spitze kann fotolithografisch bei der Erzeugung der ersten und zweiten Bereiche nicht in einfa- cher Weise mit hoher Genauigkeit realisiert werden. Eine entsprechende ungenaue foto- lithografische Strukturierung der Prismenbereiche an den Spitzen führt dann zu einer entsprechenden Verzerrung bei der Ablenkung der einlaufenden Wellenfront. Weiterhin ist die Abhängigkeit des Ablenkwinkels von der Steuerspannung insbesondere bei größeren Ablenkwinkeln nicht linear, wodurch eine entsprechend nicht lineare Steuer- spannung erforderlich ist, die den Aufbau und die Struktur einer entsprechenden Steuer- einheit sehr komplex werden lässt. Eine entsprechende verbesserte lithografische Her- stellung sowie eine deutlich verbessere Linearität zwischen der Steuerspannung und dem Ablenkwinkel führt daher zu einer einfacheren und präziseren Ablenkerstruktur ei- ner entsprechenden Lichtleiterstruktur.

Fig. 12 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform, in der eine Mehrfachablenkung des Lichtstrahls innerhalb eines einzelnen Abschnitts auftritt, so dass bei einer gewünschten maximalen Ablenkung jede einzelne Ablenkung kleiner ist und somit insgesamt ein line- areres Verhalten erreicht wird. Ferner sind die in den Prismenstrukturen auftretenden Winkel größer als in den zuvor gezeigten Ausführungsformen, so dass diese fotolitho- grafisch präziser umgesetzt werden können.

Eine Lichtleiterstruktur 1200 umfasst eine Elektrodenstruktur 1230, die zur abschnitts- weisen Phasenverschiebung einer sägezahnförmigen Wellenfront dient, und die in dem Beispiel in Fig. 12 in Form einer Anordnung dargestellt ist, die bereits mit Bezug zu Fig. 3 beschrieben ist. Es soll jedoch betont werden, dass jede beliebige Elektrodenstruktur zur Phasenverschiebung verwendet werden kann, wie sie beispielsweise in der konventio- nellen Anordnung aus Fig. 1 sowie in den anderen Ausführungsformen, die mit Bezug zu Fig. 2 bis 10 beschrieben sind, verwendet sind. Die Struktur 1200 umfasst ferner eine Ablenkerstruktur 1220, die in Strahlausbreitungsrichtung eine Länge L aufweist. Die Ablenkerstruktur 1220 ist bezüglich einer Mittelebene 1210 symmetrisch, so dass die Ablenkerstruktur 1220 auch als eine"Hintereinanderschaltung"zweier Strukturen mit halber Länge L aufgefasst werden kann, wie sie beispielsweise in den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben ist. Somit weist jede Hälfte der Ablenkerstruktur 1220 einen ersten Bereich 1201 und einen zweiten Bereich 1202 mit jeweils unterschiedlicher Ausrichtung der Polarisationsachse auf, wobei eine schräg verlaufende Grenzfläche 1203 diese Bereiche trennt. Da die Hälfte der Ablenkerstruktur 1220 nur jeweils die halbe Länge einer entsprechenden zuvor beschriebenen Ablenkerstruktur aufweist, ist insbe- sondere der spitze Winkel a doppelt so groß und der durch das Anlegen einer Steuer- spannung an der Grenzfläche 203 auftretende Ablenkwinkel nur halb so groß, so dass die zuvor beschriebene Problematik hinsichtlich der Linearität des Ablenkwinkels und der fotolithografischen Strukturierung deutlich entspannt ist.

Fig. 13 zeigt eine weitere Variante der in Fig. 12 gezeigten Ausführungsform, wobei die entsprechende Ablenkerstruktur 1220 eine Hintereinanderschaltung von vier Strukturen mit rechtwinkligen Prismen ist, so dass insgesamt der spitze Winkel a in etwa viermal so groß ist als bei der ursprünglichen Ablenkerstruktur. Damit kann die fotolithografische Definition der Prismenbereiche weiter präzisiert sowie die Linearisierung der Ablenkung in Abhängigkeit der Steuerspannung verbessert werden.

In anderen Ausführungsformen können die hintereinandergeschalteten Ablenkerstruktu- ren 1220 aus den Fig. 12 und 13 auch getrennt ausgeführt werden, d. h. diese können an einer der Symmetrieflächen die in den Fig. 12 und 13 eingezeichnet sind, aufgeteilt und nach Bedarf in Strahlrichtung versetzt werden.

Die Fig. 14a und 14b zeigen weitere vorteilhafte Ausführungsformen, in denen eine ver- besserte Ablenkerstruktur mit einer einzigen Steuerspannung in Verbindung mit einer entsprechenden phasenverschiebenden Struktur, wie sie beispielsweise prinzipiell in Fig.

3 dargestellt ist, eingesetzt wird.

In Fig. 14a umfasst die Lichtleiterstruktur 1400 eine Ablenkerstruktur 1420 mit einem Aufbau, wie er zuvor in Fig. 13 gezeigt und beschrieben ist. Ferner ist eine phasenver- schiebende Elektrodenstruktur 1430 vorgesehen, deren Abmessung so dimensioniert ist, dass die Steuerspannung an einer gemeinsamen Elektrodenfläche 1409 zu der ge- wünschten abgelenkten ebenen Wellenfront führt, wie dies zuvor bereits ausführlicher erläutert ist.

Fig. 14b zeigt eine Variation dieser Ausführungsform, wobei die phasenverschiebende Elektrodenstruktur 1430 in zwei separate Bereiche 1430a und 1430b aufgespalten ist.

Fig. 15 zeigt eine Ausführungsform, in der mit einer minimalen Anzahl an Steuerspan- nungen ein hoher Ablenkbereich realisierbar ist. Eine Lichtleiterstruktur 1500 weist eine erste Ablenkerstruktur 1520 auf, die in Verbindung mit einer entsprechenden dimensio- nierten Phasenverschiebungsstruktur, die in zwei Bereiche 1530a und 1530b unterteilt ist, eine kontinuierliche Ablenkung innerhalb eines relativ eng begrenzten Winkelbereichs zulässt. Des Weiteren ist eine zweite Ablenkerstruktur 1521 vorgesehen, die lediglich für diskrete Ablenkwinkel zuständig ist.

Bei Betrieb der Lichtleiterstruktur 1500 wird durch Anlegen einer gemeinsamen Steuer- spannung an die erste Ablenkerstruktur 1520 sowie die phasenverschiebenden Bereiche 1530a und 1530b ein gewünschter kontinuierlicher Ablenkwinkel eingestellt, wobei auf- grund des beschränkten Ablenkbereichs insbesondere die Prismenstruktur in der Ab- lenkerstruktur 1520 einfach gehalten werden kann, d. h. keine spitzen Winkel benötigt und ein hohes Maß an Linearität zwischen Steuerspannung und Ablenkwinkel gewähr- leistet. Die an die zweite Ablenkerstruktur 1521 angelegte Steuerspannung bestimmt dann die"Ordnung", d. h. die Grobauswahl, des endgültigen Ablenkwinkels. In dieser Weise lässt sich ein weiter Bereich an Ablenkwinkeln erreichen, wobei lediglich zwei unterschiedliche Steuerspannungen erforderlich sind.

In den zuvor beschriebenen Ausführungsformen einer phasenverschiebenden Elektro- denstruktur sind die einzelnen Streifen zur abschnittsweisen Phasenverschiebung einer einlaufenden Wellenfront so gestaltet, um die Wellenfront in ihrer Gesamtheit möglichst ohne Verlust abschnittsweise in der Phase zu verschieben. In anderen Ausführungsfor- men können optische Mittel vorgesehen sein, um beispielsweise Abschnitte der Wellen- front zu kollimieren und in entsprechend kleiner dimensionierte Wellenleiterabschnitte einzukoppeln. Die entsprechenden Lichtanteile in den einzelnen Wellenleitern werden dann in der gleichen Weise in der Phase verschoben, wie dies zuvor in den Ausfüh- rungsbeispielen der Fig. 2 bis 10 dargestellt ist. Eine entsprechende Ausgestaltung kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn nur eine begrenzte Materialmenge an elektro-opti- schem Substrat in eine Lichtleiterstruktur integriert werden soll oder wenn eine hohe Lichtintensität auf kleinem Volumen abgelenkt werden soll.

Fig. 16 zeigt einen entsprechenden Ausschnitt einer Lichtleiterstruktur 1600 mit fünf Streifenwellenleitern 1601, die in einem elektro-optischen Substrat 1602 gebildet sind.

Des Weiteren sind sich verjüngende Bereiche 1603 vorgesehen, um eine einlaufende Wellenfront 1605 in die Streifenwellenleiter 1601 einzukoppeln. Ferner ist eine Elektro- denstruktur 1620 vorgesehen, wobei die Bereiche mit unterschiedlicher Ausrichtung der Polarisationsachse in einer Weise angeordnet sind, wie dies beispielsweise bereits mit Bezug zu Fig. 5 beschrieben ist. Der Unterschied dazu besteht im Wesentlichen darin, dass die laterale Ausdehnung der einzelnen Abschnitte der einlaufenden Wellenfront 1605 im Vergleich zu Fig. 5 auf die Ausdehnung der Streifenwellenleiter 1601"reduziert" ist. Für die Struktur 1620 ist eine gemeinsame Elektrodenfläche 1609 vorgesehen, so dass eine gemeinsame Steuerspannung mittels einer Gegenelektrode (nicht gezeigt) angelegt werden kann. Die Funktionsweise der Lichtleiterstruktur 1600 ist ansonsten die gleiche, die bereits mit Bezug zu den Ausführungsformen in Fig. 2 bis 10 beschrieben ist.

Fig. 17 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform aus Fig. 16, in der beispielsweise die Elektrodenfläche 1609 durch eine entsprechende Elektrodenanordnung mit Oberflä- chenelektroden 1609a und 1609b ersetzt sind, so dass ein im Wesentlichen gleichförmi- ges Feld in den Streifenwellenleitern erzeugt wird, wobei keine Rückseitenelektrode er- forderlich ist.

Zusammengefasst gilt, dass das Vorsehen erster und zweiter Bereiche mit verschiede- ner, beispielsweise inverser, Ausrichtung der Polarisationsachse eines elektro-optischen Substrats in einer phasenverschiebenden Elektrodenstruktur, in der abschnittsweise in konstanter Weise pro Abschnitt die Phase einer einlaufenden Lichtwelle verschoben wird, eine Lichtablenkung bzw. eine Phasenanpassung einer bereits abgelenkten säge- zahnförmigen Wellenfront möglich ist, wobei die Anzahl der benötigen Steuerspannun- gen deutlich reduziert ist. Ferner kann durch eine verbesserte Prismenstruktur eine ver- besserte Linearität im Ansteuerverhalten erreicht werden, wodurch die Komplexität einer entsprechenden Steuerschaltung deutlich vereinfacht wird. Insbesondere die reduzierte Zahl an Steuerspannungen für die Phasenanpassung, möglicherweise in Kombination mit einer verbesserten Prismenelektrodenstruktur, erlaubt den Aufbau von Lichtleiter- systemen mit großer Eingangsapertur und/oder komplexem Strahlengang.