NER SOLCHEN

Die vorliegende Erfindung nimmt die Priorität der deutschen Erstanmeldung DE 10 2022 109 220 . 8 vom 14 . April 2022 in Anspruch, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug vollständig auf genommen wird .

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Phasenarray, eine Resonatoranordnung und eine Laseranordnung mit dem optischen Phasenarray oder der Resonatoranordnung . Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Phasenarrays oder auch einer Resonatoranordnung .

HINTERGRUND

Kantenemittierende Laser basieren auf Laserdioden und sind mittlerweile für ein breites Frequenzspektrum verfügbar . Ihre hohe Ausgangsleistung und Realisierung als Massenprodukt haben sie für eine Vielzahl von Anwendungen interessant gemacht . Neben kantenemittierenden Lasern können auch VCSEL oder auch pLEDs mit kleinem Etendue verwendet werden, um das Licht in einen Wellenleiter einkoppeln zu können . Diese werden generell als optoelektronische Bauelemente bezeichnet .

Dabei zeichnen sich derartige optoelektronische Bauelemente durch eine größere Linienbreite im Bereich einiger Nanometer aus , wobei die Ausgangsfrequenz zusätzlich abhängig von dem Strom und auch der Temperatur variiert . Dies eröffnet zwar zum einen eine Abstimmungsmöglichkeit , zum anderen wird die Ausgangsleistung des Lasers beeinflusst und ein erhöhter Schaltungsaufwand notwendig , um unerwünschte Effekte zu kompensieren oder zu unterdrücken .

In einer Reihe von Anwendungen sind j edoch Laser mit schmaler Linienbreite bzw . auch eine hohe Stabilität der Emissionswellenlänge und der Leistung gewünscht . Hierzu ist es notwendig, kantenemittierende Laser zu stabilisieren . Zum einen lässt sich dies durch DBR Strukturen entlang des Laserresonators bewerkstelligen, wobei dies j edoch mit erhöhten Kosten verbunden ist . Eine Alternative dazu besteht in der Kopplung der Laseranordnungen mit externen Kavitäten mit einstellbaren Etalons , Bragg-Gratings oder auch mit Mikroresonatoren mit kleinem Formfaktor .

Bei all diesen lassen sich Linienbreiten von nur einigen kHz erreichen .

In anderen Anwendungen steht wiederum die Möglichkeit im Vordergrund, einen Lichtstrahl aus zurichten, d . h . ein definiertes Sichtfeld mit einer vorher definierten Auflösung abdecken zu können . Derartige Anwendungsbeispiele liegen unter anderem bei RGB-Pro ektionen aber auch bei LIDAR . Diese lässt sich unter anderem mit einer Komponente realisieren, welche den Laserstrahl aufweitet , um so ein hochauflösendes LCD, SLM ( Spatial Light Modulator ) oder DLP-Display abzudecken . Alternativ kann auch eine Umlenkung eines Laserstrahls oder eines Lichtstrahls mit beweglichen Spiegeln, entweder als MEMS oder sogar makromechanische Typen erfolgen . Beide Techniken sind keine idealen Kompromisse : Pixelarray-Proj ektionen haben einen geringeren Wirkungsgrad und es fehlt ihnen an Kontrast und Brillanz , während mechanisch bewegliche Elemente oft zu Problemen mit der Robustheit und einer erhöhten Komplexität führen .

Es besteht demnach ein Bedürfnis nach nicht-mechanischen Strahlsteue- rungs- oder auch Abtastungsoptionen, die sich auf einfache Weise ein Gehäuse integriert lassen und somit eine deutliche Reduzierung des Bauvolumens ermöglichen .

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diesem Bedürfnis wird mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche Rechnung getragen . Weiterbildungen und Ausgestaltungsformen des vorgeschlagenen Prinzips sind in den Unteransprüchen angegeben .

Hierzu schlagen die Erfinder optische Phasenarrays ( optical phased Arrays , OPAs ) vor , die optisch gesteuert werden und große Modulationsbandbreiten auf sehr kleinen Formfaktoren ermöglichen . Neben optischen Phasenarrays lassen sich nach dem vorgeschlagenen Prinzip auch andere optische Komponenten wie Resonatoren, Modulatoren oder auch optische Schalter auf eine sehr schnelle und verschleißfreie Weise ansteuern .

Im Besonderen machen sich die Erfinder bei einer optischen Komponente der oben genannten Art zu Nutze , dass sich der Brechungsindex unter anderem durch freie Ladungsträger beeinflussen lässt . So kann eine optische Komponente ein transparentes Halbleitermaterial aufweisen, bei dem freie Ladungsträger durch Absorption von Photonen mit höherer Energie als die Bandlücke erzeugt werden . Diese Photonen werden über ein sogenanntes Modulationslicht bereitgestellt . Der Photonenf luss ist die Grundlage für eine aktive Modulation der optischen Komponente und kann beispielsweise durch ein zweites , darunter und/oder darüber liegende planare Wellenleiterkomponente bereitgestellt werden, welche das Modulationslicht auf die zu modulierende optische Komponente lenkt .

Dadurch wird eine Modulation des Brechungsindex erreicht , wobei die Modulationsgeschwindigkeit im Wesentlichen durch die Lebensdauer der Ladungsträger in dem Material beschränkt ist . Gerade bei optischen Phasenarrays im engeren Sinne wird so ein Wellenleiterensemble bereitgestellt , das auf die gewünschte Phasenverschiebungsfunktion zugeschnitten ist . Ein hochfrequenter intensitätsmodulierter Steuerlaser oder auch eine Laserdiode ( oder ggf . mehrere davon) sorgt für den erforderlichen Photonenf luss .

In einigen Aspekten des hier vorgestellten Prinzips wird ein optisches Phasenarray vorgeschlagen . Der Begriff „optisches Phasenarray" soll dabei nicht in engem Sinne verstanden werden . Vielmehr fällt darunter eine Komponente , deren optisches Verhalten durch eine Änderung des Brechungsindex in einer gewünschten Weise einstellbar ist . Die Änderung des Brechungsindex wird durch ein weiteres Element des Phasenarrays erreicht , welche ein Modulationslicht umlenkt , so dass dieses durch Absorption Ladungsträger erzeugt , welche den Brechungsindex ändern . Mögliche derartige Komponenten, deren Brechungsindex vorteilhaft einstellbar ist , umfassen unter anderem optische Phasenarrays in engem Sinne , d . h . mit mehreren Wellenleitern unterschiedlicher Länge , optische Resonatoren, insbesondere Ringos zillatoren, Mach-Zehnder Modulatoren oder auch direktionale optische Koppler, um einige zu nennen .

Das einstellbare optische Phasenarray umfasst einen Signaleingang zur Zuführung von Nutzlicht einer ersten Wellenlänge sowie einen ersten Modulationseingang zur Zuführung von Modulationslicht einer zweiten Wellenlänge . Mit dem Signaleingang ist ein erstes Wellenleiterarray verbunden, dass wenigstens einen Signalausgang und ein für das Nutzlicht transparentes Material aufweisend eine erste Bandlücke umfasst . Ein zweites Wellenleiterarray ist an den ersten Modulationseingang angeschlossen und in Nachbarschaft des ersten Wellenleiterarray derart angeordnet , dass Modulationslicht auf das erste Wellenleiterarray leitbar ist . Dabei ist die erste Bandlücke kleiner als die Photonen- energie des Modulationslichts . Mit anderen Worten ist das Material des ersten Wellenleiterarrays so gewählt , dass es Licht der zweiten Wellenlänge unter Bildung von Ladungsträger absorbiert . Auch der Begriff Wellenleiterarray ist im oben genannten breiteren Verständnis eines optischen Phasenarrays nicht übermäßig eng , sondern eher als optische Komponente zu verstehen, die eine gewisse Funktionalität bereitstellen soll .

In diesem Zusammenhang können erstes und zweites Wellenleiterarray eine gleiche oder zumindest ähnliche Form aufweisen . Insbesondere sollte das zweite Wellenleiterarray so ausgestaltet sein, dass es das Modulationslicht gut auf das erste Wellenleiterarray, d . h . die erste Komponente umlenken kann, deren Brechungsindex verändert werden soll . Entsprechend ist in einigen Aspekten vorgesehen, dass das erste Wellenleiterarray und das zweite Wellenleiterarray übereinander in zwei im wesentlichen parallelen Ebenen angeordnet sind und sich zusätzlich noch in einigen Bereichen überlappen . Durch den Überlapp wird die Effizienz vergrößert , da das Modulationslicht besser in das erste Wellenleiterarray einstrahlen kann . Die Wellenleiter des zweiten Wellenleiterarrays sind auf das erste Wellenleiterarray abgestimmt , so dass sich in den einzelnen Wellenleitern des ersten Arrays bei einer vorbestimmten Intensität des Modulationslichts die gewünschte Brechzahländerung einstellt .

Durch die Intensität des Modulationslicht lässt sich die Rate der Ladungsträgererzeugung einstellen und damit der Brechungsindex in dem ersten Wellenleiterarray modulieren . Die Modulation kann digital erfolgen, z . B . durch ein gepulstes Modulationssignal , aber auch als amplitudenmoduliertes Signal . In einigen Aspekten umfasst das erste Wellenleiterarray des optischen Phasenarrays eine Vielzahl von Wellenleitern, die im Wesentlichen in einer Ebene liegen und einen definierten Lichtlauf zeitunterschied zueinander umfassen . Dieser kann beispielsweise durch eine unterschiedliche Länge der Wellenleiter realisiert sein . Durch den Lichtlauf zeitunterschied ergibt sich am Ausgang des Arrays ein Phasenunterschied und damit eine Überlagerung und damit eine Interferenz . Mittels der Modulation des Brechungsindex nach dem vorgeschlagenen Prinzip ist der Phasenunterschied steuerbar , so dass ein von dem Array abgegebener Lichtstrahl gesteuert werden kann .

In einem weiteren Aspekt umfasst auch das zweite Wellenleiterarray eine Vielzahl von Wellenleitern, die im Wesentlichen in einer Ebene liegen und einen definierten Lichtlaufzeitunterschied zueinander umfassen . Auch dieser kann mit verschieden langen Wellenleitern implementiert sein .

In einem weiteren Aspekt umfasst das optische Phasenarray einen weiteren zweiten Modulationseingang zur Zuführung von Modulationslicht der zweiten oder einer dritten Wellenlänge . Auch das Modulationslicht der dritten Wellenlänge ist energiereicher als die Bandlücke des Materials des ersten Wellenleiterarrays , so dass es zu einer Absorption unter Erzeugung von freien Ladungsträgern kommt . Der zweite Modulationseingang ist an ein drittes Wellenleiterarray angeschlossen und in Nachbarschaft des ersten Wellenleiterarrays derart angeordnet , dass Modulationslicht auf das erste Wellenleiterarray leitbar ist . Auf diese Weise wird eine erhöhte Flexibilität erreicht und zusätzlich der Bereich der Brechungsindexmodulation durch Ladungsträgererzeugung erhöht . Es ist an dieser Stelle möglich das erste Wellenleiterarray zwischen dem zweiten und dem dritten Wellenleiterarray anzuordnen, und so Modulationslicht von beiden Seiten auf das erste Wellenleiterarray zu lenken . Das zweite und das dritte Wellenleiterarray können j e nach Ausgestaltung entweder überlappen, aber auch spiegelbildlich zueinander angeordnet sein . In einem weiteren Aspekt umfasst das zweite und/oder dritte Wellenleiterarray eine Auskoppelstruktur, insbesondere in Form einer diffrak- tiven Optik . Diese dient dazu, das Modulationslicht auf eine definierte Weise aus dem Wellenleiterarray auszukoppeln . Dabei kann die diffrak- tive Optik oder auch die Auskoppelstruktur auch eine Lichtführung übernehmen und so das Modulationslicht auf den ersten Wellenleiter führen . In einigen Ausgestaltungen ist die Aus koppelstruktur dem ersten Wellenleiterarray zugewandt . Die Auskoppelstruktur erlaubt es , örtlich lokalisiert einen definierbaren Teil des Modulationslichts auszukoppeln . In einer alternativen Ausgestaltung sind das zweite und/oder dritte Wellenleiterarray von dem ersten Wellenleiterarray nur gering beabstandet , beispielsweise weniger als 300 nm und insbesondere weniger als 100 nm . Dadurch gelangt ein Teil des Lichts ( ein Teil des Lichtfeldes ) als evaneszentes Licht in das erste Wellenleiterarray . Beispielsweise können auch die Wellenleiterarrays so nahe beieinander liegen, dass es zu einem Übersprechen des Modulationslichts in das erste Wellenleiterarray kommt .

Ein anderer Aspekt beschäftigt sich mit einer Verbesserung der Lichteinkopplung des Modulationslichts in das erste Wellenleiterarray . In einem Aspekt ist eine insbesondere planare DBR Struktur vorgesehen, welche auf der dem zweiten Wellenleiter gegenüberliegenden Seite des ersten Wellenleiterarrays angeordnet ist , insbesondere zur Rückreflek- tion von Modulationslicht . Dadurch kann Modulationslicht entweder absorbiert oder auch zurückreflektiert werden . In einer weiteren Ausgestaltung ist es denkbar, eine planare Verteilungsschicht vorzusehen, welche auf der dem zweiten Wellenleiter gegenüberliegenden Seite des ersten Wellenleiters angeordnet und ausgebildet ist , Modulationslicht zurück zu reflektieren oder von Modulationslicht im ersten Wellenleiterarray generierte Ladungsträger zu verteilen . Eine gleichmäßige Verteilung der Ladungsträger ist sinnvoll , um eine gleichmäßige Brechzahländerung zu erzeugen .

Einige Aspekte beschäftigen sich mit einer geeigneten Materialauswahl . In einigen Aspekten wird ein Halbleitermaterial als Material des ersten Wellenleiterarrays verwendet . Dieses kann eine direkte , oder auch eine indirekte Bandlücke aufweisen, die j edoch so gewählt ist , dass es für das Nutzlicht im Wesentlichen transparent ist . In einem Aspekt umfasst das Material InP, Si , GaAs , AlGaAs , AlGaP oder auch GaN . Hingegen sind diese Materialien nicht transparent für das Licht der zweiten Wellenlänge ; das Modulationslicht wird daher unter Erzeugung von Ladungsträgern im Material absorbiert . Allerdings sollte das Material des zweiten oder auch des dritten Wellenleiterarrays für das Modulationslicht transparent sein . Daraus folgt , dass es generell eine höhere Bandlücke aufweist als das Material des ersten Wellenleiterarrays . Mögliche Materialien, die auch auf das Material des ersten Wellenleiterarrays abgestimmt sein können, wären AIN, SiNx, A12O3 oder auch Si02 .

In einigen Aspekten wird eine Resonatoranordnung vorgeschlagen, die einen Wellenleiter mit einem Signaleingang zur Zuführung von Nutzlicht einer ersten Wellenlänge und einen Signalausgang umfasst . Die Anordnung weist weiterhin einen Resonator auf , insbesondere einen Ringresonator, der mit dem Wellenleiter optisch gekoppelt ist , um eine Frequenzmode des Nutzlichts im Wellenleiter zur verstärken . Über dem Resonator ist eine Anordnung platziert , die ausgestaltet ist , Modulationslicht einer zweiten Wellenlänge in den Resonator einzustrahlen . Dazu ist der Resonator mit einem Material mit einer Bandlücke gebildet , das für Nutzlicht im Wesentlichen transparent ist und Modulationslicht unter Bildung von Ladungsträgern absorbiert . Auf diese Weise wird eine durchstimmbare Resonatoranordnung implementiert , die einen besonders modenstabilen, aber durchstimmbaren Laser ermöglicht . Mögliche Anwendungen für derartige Resonatoranordnungen liegen im Bereich einer kohärenten Entfernungsmessung , hochauflösende Spektros kopie oder auch Bildproj ektion, beispielsweise für AR- oder VR-Pro ektionen .

In einer Ausgestaltung umfasst die über dem Resonator platzierte Anordnung einen oder mehrere Umlenkspiegel . Alternativ kann die Anordnung auch einen zweiten Wellenleiter mit einer diffraktiven Optik aufweisen, die ausgestaltet ist , Modulationslicht im zweiten Wellenleiter auf den Resonator zu lenken . Wie auch bei dem optischen Phasenarray kann eine insbesondere planare DBR Struktur vorgesehen werden, welche auf der dem zweiten Wellenleiter gegenüberliegenden Seite des Resonators angeordnet ist , insbesondere zur Rückref lektion von Modulationslicht . Ein weiterer Aspekt betrifft eine Laseranordnung , die optische Komponenten nach dem vorgeschlagenen Prinzip nutzt . Dabei umfasst die Laseranordnung eine erste Laservorrichtung zur Erzeugung von Nutzlicht und eine zweite Laservorrichtung zur Erzeugung von Modulationslicht . Das Modulationslicht wird mit der zweiten Laservorrichtung in der Intensität moduliert . Die beiden Laservorrichtungen sind an das optische Phasenarray, die optische Komponente oder auch die Resonatoranordnung angeschlossen .

Ein weiterer Aspekt bezieht sich auf ein Betreiben eines optischen Phasenarrays , wobei das Phasenarray einen Signaleingang zur Zuführung von Nutzlicht einer ersten Wellenlänge und ein erstes Wellenleiterarray mit wenigstens einem Signalausgang umfasst , welches an den Signaleingang angeschlossen ist und ein für das Nutzlicht transparentes Material mit einer ersten Bandlücke aufweist . Bei dem Verfahren wird Nutzlicht in das erste Wellenleiterarray eingestrahlt . Ebenso wird ein Modulationslicht erzeugt und zumindest zum Teil in das erste Wellenleiterarray eingekoppelt . Durch Absorption des eingestrahlten Modulationslichts werden Ladungsträger in dem ersten Wellenleiterarray erzeugt , die den Brechungsindex in charakteristischer Weise ändern . Durch eine Variation der Intensität des Modulationslichts wird die Änderung des Brechungsindex gesteuert .

In einem Aspekt erfolgt das Einkoppeln des Modulationslichts mittels eines zweiten Wellenleiterarrays , welches in Nachbarschaft des ersten Wellenleiterarray derart angeordnet ist , dass Modulationslicht auf das erste Wellenleiterarray leitbar ist . Je nach optischer Komponente weisen das erste und das zweite Wellenleiterarray unterschiedliche Eigenschaften und Merkmale auf . In einigen Aspekten umfasst das erste Wellenleiterarray eine Vielzahl von Wellenleitern, die im Wesentlichen in einer Ebene liegen und einen definierten Lichtlauf zeitunterschied zueinander umfassen . In gleicher Weise kann auch das zweite Wellenleiterarray ausgestaltet sein und eine Vielzahl von Wellenleitern aufweisen, die im Wesentlichen in einer Ebene liegen und einen definierten Lichtlaufzeitunterschied zueinander umfassen . Die Lauf zeitunterschiede in den Wellenleitern des ersten oder auch des zweiten Wellenleiterarrays werden in einigen Ausgestaltungen durch unterschiedliche Längen der Wellenleiter gebildet .

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Weitere Aspekte und Ausführungsformen nach dem vorgeschlagenen Prinzip werden sich in Bezug auf die verschiedenen Ausführungsformen und Beispiele offenbaren, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben werden .

Figur 1 zeigt eine Ausgestaltung eines optischen Phasenarrays ;

Figur 2 stellt eine Ausgestaltung eines Phasenarrays nach dem vorgeschlagenen Prinzip in Draufsicht dar ;

Figur 3 ist eine Schnittdarstellung des Phasenarrays nach Figur 2 mit einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips ;

Figur 4 zeigt eine zweite Ausgestaltung eines optischen Phasenarrays mit einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips ;

Figur 5 ist eine alternative Ausführung der Figur 4 ;

Figur 6 zeigt die Schnittdarstellung des Phasenarrays nach Figur 4 oder 5 zur Erläuterung einiger Aspekte des vorgeschlagenen Prinzips ;

Figur 7 zeigt eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausgestaltung eines Phasenarrays nach dem vorgeschlagenen Prinzip;

Figur 8 stelle eine weitere Schnittdarstellung einer Ausgestaltung eines Phasenarrays nach dem vorgeschlagenen Prinzip dar;

Figur 9 ist eine dritte Ausgestaltung eines Phasenarrays mit einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips ;

Figuren 10 bis 12 sind verschiedene Schnittdarstellung von Ausführungen eines Phasenarrays nach dem Prinzip der Figur 9 ; Figur 13 ist ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens mit einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips .

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Die folgenden Ausführungsformen und Beispiele zeigen verschiedene Aspekte und ihre Kombinationen nach dem vorgeschlagenen Prinzip . Die Ausführungsformen und Beispiele sind nicht immer maßstabsgetreu . Ebenso können verschiedene Elemente vergrößert oder verkleinert dargestellt werden, um einzelne Aspekte hervorzuheben . Es versteht sich von selbst , dass die einzelnen Aspekte und Merkmale der in den Abbildungen gezeigten Ausführungsformen und Beispiele ohne weiteres miteinander kombiniert werden können, ohne dass dadurch das erfindungsgemäße Prinzip beeinträchtigt wird . Einige Aspekte weisen eine regelmäßige Struktur oder Form auf . Es ist zu beachten, dass in der Praxis geringfügige Abweichungen von der idealen Form auf treten können, ohne j edoch der erfinderischen Idee zu widersprechen .

Außerdem sind die einzelnen Figuren, Merkmale und Aspekte nicht unbedingt in der richtigen Größe dargestellt , und auch die Proportionen zwischen den einzelnen Elementen müssen nicht grundsätzlich richtig sein . Einige Aspekte und Merkmale werden hervorgehoben, indem sie vergrößert dargestellt werden . Begriffe wie "oben" , "oberhalb" , "unten" , "unterhalb" , "größer" , " kleiner" und dergleichen werden j edoch in Bezug auf die Elemente in den Figuren korrekt dargestellt . So ist es möglich, solche Beziehungen zwischen den Elementen anhand der Abbildungen abzuleiten .

Figur 1 zeigt die Anordnung eines sogenannten optischen Phasenarrays im engeren Sinne , d . h . eine Anordnung , bei der mittels eines Phasenversatzes , der durch mehrere unterschiedlich lange Lichtwellenleiter erzeugt wird, eine Strahlformung erreichbar ist .

Die Anordnung umfasst einen kantenemittierenden Laser 1 beispielsweise in Form einer Laserdiode oder auch alternativ eine andere Laseranordnung . An den Ausgang dieser Laseranordnung ist ein optisches Phasenarray 3 ' ' angeschlossen . Dieses umfasst einen mit dem Signaleingang verbundenen Wellenleiter 11 , der sich im weiteren Verlauf in mehrere Einzeläste 11a , 11b bis 11g aufspaltet . Jede dieser einzelnen Äste besitzt eine unterschiedliche Länge und führt an j eweils einen entsprechenden Signalausgang 12 ' .

In einem Betrieb der Anordnung wird Nutzlicht NL eingestrahlt und verteilt sich in die verschiedenen Äste 11a bis 11g des optischen Phasenarrays 3 ' ' . Durch die unterschiedliche Länge der einzelnen Äste führt dies an den j eweiligen Ausgängen 12 ' zu Signalen mit einem Phasenversatz untereinander . Diese Signale interferieren miteinander . Durch eine geeignete Einstellung der Länge basierend auf der Frequenz bzw . der Wellenlänge des eingestreuten Nutzlichts führt dies zu einer konstruktiven bzw . auch destruktiven Interferenz . Die Position der konstruktiven Interferenz auf einem Schirm S an den Positionen PI bzw . P2 , in der Figur 1 beispielhaft dargestellt , kann durch verschiedene Maßnahmen eingestellt werden . Generell ist die Position dieser konstruktiven Interferenz durch die geometrischen Parameter sowie von dem Brechungsindex der Wellenleiter 11a bis 11g abhängig . Durch eine Veränderung des Brechungsindex des Materials lässt sich die Position PI bzw . P2 auf dem Schirm S steuern, sodass ein in „Abscannen" des Schirmes es mittels des interferierenden Ausgangslichts erreicht wird .

Die konventionellen Verfahren verwenden hierzu beispielsweise ein thermisches Verfahren, bei dem das optische Phasenarray 3 ' 'erwärmt bzw . abgekühlt wird, wodurch sich der j eweilige Brechungsindex der Wellenleiter in charakteristischer Weise verändert . Ein derartiger Prozess ist j edoch relativ langsam und nur in eingeschränktem Maße steuerbar . Alternativ ist es auch möglich, durch Anlegen eines konstanten elektrischen Feldes den Brechungsindex in den einzelnen Bereichen zu verändern . Dies führt zwar zu einer Verbesserung gegenüber einem thermischen Verfahren, j edoch benötigt es relativ große Spannungen, um das notwendige elektrische Feld zu bewirken . Gerade bei Anwendungen mit kleinen verfügbaren Betriebsspannungen ist ein derartiger Ansatz daher der eher aufwendig zu realisieren .

Figur 2 zeigt eine Ausgestaltung des vorgeschlagenen Prinzips , bei der der Brechungsindex der optischen Komponente nicht über ein thermisches oder elektrooptisches Verfahren, sondern mittels eines reinen optischen Verfahrens eingestellt wird . Dabei macht man sich zunutze , dass das Material der Wellenleiter 11a bis 11g, d . h . das Material der optischen Komponente 3 ebenfalls eine Bandlücke besitzt und somit auch Licht absorbieren kann . Zwar sind die Wellenleiter 11a bis 11g transparent für das Nutzlicht , Photonen größere Energie können j edoch in den Wellenleitern absorbiert werden und so freie Ladungsträger erzeugen . Diese freien Ladungsträger bewirken anschließend eine Veränderung des Brechungsindex in einer charakteristischen Weise . Die Figur 2 zeigt nun eine mögliche Ausgestaltungsform dieses Prinzips .

Die Anordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip umfasst eine optische Komponente 3 , die im vorliegenden Fall ebenfalls als optisches Phasenarray im engeren Sinne ausgebildet ist . An einen Signaleingang, der seinerseits an einen Wellenleiter 11 gekoppelt ist , ist eine Laservorrichtung 1 angeordnet . Diese kann einen kantenemittierenden Laser, eine Laserdiode oder auch eine Laservorrichtung nicht basierend auf Halbleiterstrukturen sein . Das optische Phasenarray umfasst eine Vielzahl von Wellenleitern 11a , 11b bis 11g die eingangsseitig miteinander verbunden sind und ausgangsseitig an j eweils einen Signalausgang 12 ' führen . Die Länge der j eweiligen Wellenleiter zwischen Signaleingang und Signalausgang ist unterschiedlich und so aufeinander abgestimmt , dass sich ein Interferenzmuster von eingestrahltem Licht am Ausgang auf einem Schirm es in ähnlicher Weise wie in Figur 1 ergibt .

Erfindungsgemäß umfasst die optische Komponente 3 nun einen zweiten Signaleingang, der wiederum an eine zweite Laserdiode 2 zur Zuführung eines Modulationslichts ML angeschlossen ist . Dieser Modulationseingang ist seinerseits mit einer Vielzahl von Wellenleitern 21a, 21b bis 21g verbunden . Die Wellenleiter bilden ebenfalls eine Wellenleiterstruktur für das Modulationslicht ML und sind dabei so ausgestaltet , dass die einzelnen Wellenleiter 21a , 21b bis 21g über einem Teil der Wellenleiter 11a, 11b bis 11g liegen

Figur 3 zeigt diesbezüglich eine Schnittansicht der Anordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip . Zu erkennen ist hier , dass die einzelnen Wellenleiter 11a , 11b bis 11g für das Nutzlicht NL im Wesentlichen entlang einer Ebene angeordnet sind . Oberhalb dieser Ebene ebenfalls in einer Ebene sind wiederum die Wellenleiterstrukturen 21a , 21b bis 21g für das Modulationslicht ML vorgesehen . Jeder dieser Wellenleiter 21a, 21b bis 21g der Struktur für das Modulationslicht ML besitzt eine Auskoppeloptik 22 , die dem j eweiligen Wellenleiter 11a , 11b bis 11g zugewandt ist .

In einem Betrieb der vorgeschlagenen Anordnung wird ein Modulationslicht ML eingestrahlt , dessen Photonenenergie größer ist als die Bandlücke des Materials in den Wellenleitern 11a , 11b bis 11g . Dabei sei hier und im Folgenden für die Erläuterung des erfindungsgemäßen Prinzips der Einfachheit angenommen, dass die Bandlücke konstant ist und es keinen Unterschied hinsichtlich Kristallrichtung oder auch di- rekte/indirekte Bandlücke macht . In der Tat ist das vorliegende Prinzip dann möglich, wenn im Material des Wellenleiters oder auch umliegend Licht absorbiert wird, welches dann im Material des Wellenleiters freie Ladungsträger erzeugt .

Durch die vorhandene Auskoppeloptik tritt das Modulationslicht ML aus und wird von den Wellenleitern 11a , 11b bis 11g optisch absorbiert . Durch die Absorption werden Ladungsträger im Leitungsband des Materials der Wellenleiter 11a , 11b bis 11g erzeugt , wodurch sich der Brechungsindex dieses Materials ändert . Durch die in der Figur 2 in Draufsicht dargestellte Länge der einzelnen Wellenleiter 21a , 21b bis 21g für das Modulationslicht ML erfolgt eine intensitätsabhängige Einstrahlung und auch eine daraus resultierende Absorption in einer vorherbestimmten Weise , sodass sich in den einzelnen Wellenleitern 11a, 11b bis 11g für das Nutzlicht NL eine charakteristische Brechungsindexänderung einstellt . Durch eine Änderung der Intensität des Modulationslichts ML ändert sich auch der Brechungsindex . Mit einer Intensitätsmodulation des Lichtes ML wird somit in charakteristischer Weise eine Modulation des Brechungsindex bewirkt .

Dabei ist das Material der Wellenleiter für das Modulationslicht ML derart gewählt , dass es transparent für das Modulationslicht ML selbst ist . Die Energie der Photonen des Modulationslichts ML ist indes so hoch, dass es die Bandlücke der Wellenleiter 11a bis 11g übersteigt und so von diesen unter Erzeugung von freien Ladungsträgern absorbiert wird . Durch eine Einstellung der Intensität des Modulationslichts lässt sich nun die Ladungsträgererzeugung und damit auch die resultierende Brechungsindexänderung einstellen bzw . verändern . Auf diese Weise ist es möglich, das Interferenzmuster am Ausgang der optischen Komponente 3 zu j ustieren und beispielsweise den in Figur 1 gezeigten Effekt zu erreichen, ein konstruktives Interf erenzmaxima entlang einer Position zu verändern .

Die Änderung eines Brechungsindex basierend auf Ladungsträgern wird im Wesentlichen durch drei Effekte bestimmt . Einerseits ist dies eine Füllung der Zustandsdichte oder Füllung der erlaubten Bandzustände mit freien Ladungsträgern nach Burstein Moss , was im Allgemeinen zu einer Brechungsindexänderung zu niedrigeren Werten führt . Eine Bandlücken Normalisierung bzw . auch eine leichte Veränderung der Bandlücke hin zu kleineren Energien führt indes zu einer Brechungsindexänderung zu größeren Werten hin . Schließlich lässt sich auch über eine freie Ladungsträgergeneration und anschließende charakteristische Absorption im IR Bereich der Brechungsindex im für interessanten Transparenzbereich des EM-Spektrums hin zu kleineren Werten verändern . Bei dem vorgeschlagenen Prinzip wirken diese drei Aspekte zusammen, wobei die freie Ladungsträgerabsorption nach dem Drude-Modell den Hauptgesichtspunkt bildet .

Dabei absorbieren Ladungsträger ein Lichtteilchen im Medium, wodurch sie auf einen höheren Energiezustand angehoben werden . Ladungsträger innerhalb des Valenzbandes werden auf das Leitungsband angehoben, wodurch sich ein Elektron-Loch Paar bildet . Auf diese Weise werden freibewegliche Elektronen im Leitungsband erzeugt , die ähnlich wie ein e-h-Plasma agieren . Dieses Plasma erzeugt eine charakteristische Absorptionsbande im IR-Bereich, die mit dem Drude-Modell beschrieben werden kann . Über die sogenannte Kramers-Kronig Relation erzeugt diese wiederum eine Absenkung des Brechungsindex bei kürzeren Wellenlängen . Nach dem Drude-Modell dargestellt in der Formel ( 1 ) ergibt sich daraus eine Brechungsindexänderung , die im Wesentlichen von der Anzahl der negativen Elektronen im Leitungsband bzw . der Löcher im Valenzband abhängt . Die Werte N und P sind die j eweils freien Ladungsträgern, die Massen m bezeichnen die j eweiligen effektiven Massen der Elektronen bzw . Löcher , wobei aber die Masse m _H der Löcher p deutlich größer als die Masse der Elektronen ist , so dass der Term — mh oftmals vernachlässigbar ist .

Die Brechungsindexänderung ist dabei negativ, d . h . durch die Absorption von Licht innerhalb des Wellenleiters wird der Brechungsindex verringert . Darüber hinaus ist die Brechungsindexänderung proportional zum Quadrat der Wellenlänge A, wodurch sich grundsätzlich eine höhere Brechungsindexänderung bei längeren Wellenlängen, d . h . bei geringeren Energien ergibt .

Im Folgenden soll nun die Ladungsträgererzeugung bei einem eingestrahlten Modulationslicht abgeschätzt und die daraus resultierende Änderung des Brechungsindex zumindest qualitativ nachvollzogen werden . Das Modulationslicht wird bei dieser Abschätzung von einem Laser mit einer Leistung von 100 mW und einem Strahldurchmesser von d=100 pm erzeugt . Die Wellenlänge des Modulationslichtes beträgt A=400 nm . Als Wellenleitermaterial für die optische Komponente wird eine Kombination aus InP und GaP verwendet , die verwendeten Parameter beziehen sich auf InP . Bei InP ist der Brechungsindex bei A=400 nm gleich mit n=4 , 4 . GaP hat hingegen einen Brechungsindex n=4 , 2 bei A=400 nm. Die Intensität I ist dann

Vereinfacht wird angenommen, dass das Modulationslicht im Wesentlichen reflexions- und verlustfrei in dem Material vollständig absorbiert wird .

Die Intensität des Laserstrahls nimmt innerhalb des Materials exponentiell ab, das heißt die Intensität ist in etwa proportional zu e ^<-z/z0) , wobei zo die Absorptionslänge ist . Die Absorptionslänge entspricht der Länge z , bei der die Intensität des Lichts auf 1/e (bzw . hier 1/e ² für I ) der ursprünglichen I abgefallen ist . Daraus folgt in etwa eine Absorptionslänge von mit zo ca . 40 nm

Die Abnahme des Lichts bedeutet , dass dort Ladungsträger erzeugt wurden . Auf diese Weise lässt sich in der Absorptionslänge die Anzahl der

Ladungsträger abschätzen mit

Dies liegt somit im Bereich von etwa 10 ²⁶ 1 / ( scm ³ ) . Bei einer Ein- strahldauer von etwa 1 ns werden dadurch n,-„ ; = 6 * 1017 — - erzeugt .

Das so erzeugte Elektron-Loch Plasma rekombiniert aber auch wieder wodurch die Anzahl der freien Ladungsträger abnimmt . Die Rekombinationsrate folgt dabei verschiedenen Mechanismen . Diese Mechanismen sind zum einen Rekombination mittels einer direkten Rekombination erfolgen, d . h . das Elektron und Loch gemeinsam unter Erzeugung eines entsprechenden Photons , Plasmon oder Phonon erneut kombinieren . Alternativ besteht aber auch die Möglichkeit einer sogenannten Auger-Rekombina- tion, die j edoch um einige Größenordnungen niedriger ist als die direkte Rekombination und daher bei der Betrachtung außer Acht gelassen werden kann .

Die Rekombinationsrate R ergibt sich somit aus der Konzentration n, p der zur Verfügung stehenden Ladungsträgern und einem materialabhängigen Parameter C , der die beiden oben genannten Mechanismen in dem j eweiligen Material charakterisiert .

R = C * (n * p — n ² ) ( 4 )

Für eine indizierte Ladungsträgerdichte n=p im Bereich von 6 * 10 ¹⁷ 1/cm ³ und einen Parameter C von 6 * IO ^-11 cm ³ /s , der die direkte Rekombination angibt , folgt aus der Gleichung ( 4 ) eine Rekombinationsrate R im Bereich von 2 * 10 ¹⁶ 1/nscm ³ . Bei einer in etwa gleichbleibenden

Rekombinationsrate wären daher die erzeugten Ladungsträger nach ca . 10 ns vollständig kombiniert . Die Erzeugungsrate der Ladungsträger sowie Rekombinationsrate kann auch mit Hilfe einer Differenzialgleichung dargestellt , die in der dn(t)

Gle chung ( 5 ) angegeben ist . Die Erzeugungsrate entspricht somit einem konstanten Wert gegeben aus einem Parameter a, welcher der Ladungsträgerdichte entspricht und aus ( 3 ) herleitbar ist und der Intensität I , die abzüglich des Produkts aus der Rekombinationsrate und der Anzahl der Ladungsträger über die Zeit . Es gilt :

= al — Cn(t) ² mit der An fangsbedingung n ( 0 ) =0

Die Lösung dieser Differentialgleichung ist eine bei 0 ansteigende Funktion über die Zeit , die nach ca . 15ns das Gleichgewicht erreicht . Bei einem kontinuierlich eingestrahlten Modulationslicht bzw . einer Modulation der Intensität des eingestrahlten Modulationslichtes , deren Frequenz deutlich kleiner als die Rekombinationsrate ist , stellt sich ein Gleichgewicht zwischen der Ladungsträgererzeugung und der Rekombination ein . die Intensität im Gleichgewicht entspricht im Wesentlichen der Wurzel aus den indizierten Ladungsträgern durch die Rekombination : ninj

Für das Beispiel eines Lasers der oben genannten Leistung ergibt sich im Gleichgewicht eine Ladungsträgerdichte im Bereich von einigen 10 ¹⁸ 1 / cm ³ .

Aus der oben genannten Differenzialgleichung und den Schätzungen hinsichtlich des eingestrahlten Modulationslichtes und der anderen Parametern, lässt sich eine Ladungsträgerkonzentration im Bereich von 10 ¹⁷ bis 10 ¹⁹ Ladungsträgern pro cm ³ erzeugen . Daraus lässt sich eine Brechungsindexänderung nach dem Drude Model im Bereich von ICh ² d . h . also im Bereich einiger Prozent abschätzen . Größere Intensitäten des Modulationslichtes erhöhen nun einerseits die Absorption innerhalb des Materials , und damit die Ladungsträgerkonzentration, wodurch auch die

Brechungsindexänderung ansteigt . Um nun beispielsweise eine Phasenänderung von n zwischen zwei Wellenleitern aufgrund einer Brechungsindexänderung zu erreichen, ist es demnach ausreichend einen Wellenleiter mit einer Länge von ca . 100 pm bereitzustellen und in diesen eine Ladungsträgerdichte im Bereich von 10 ¹⁸ bis etwa 10 ¹⁹ zu erzeugen . Daraus folgt das mit einem zusätzlichen

Modulationslicht entweder durch einen einzelnen zusätzlichen Laser oder auch durch mehrere Laser eine ausreichende Ladungsträgerkonzentration freien Ladungsträger innerhalb des Materials der optischen Komponente erzeugt werden kann, um eine erforderliche Brechungsindexän- derung für einen Phasenversatz von 180 ° sprechend n zu erzeugen .

Diesem Prinzip folgend lassen sich verschiedene Ausgestaltungen für optische Komponenten implementieren, bei denen mittels einer Zuführung von energiereichem Licht Ladungsträger in einem Teil der optischen Komponente gebildet werden, sodass sich der Brechungsindex ändert .

Die Figur 4 zeigt hierzu eine weitere Ausgestaltung , bei der sich mittels mehrerer zusätzlicher Laservorrichtungen zur Erzeugung von Modulationslicht ML eventuell auch unterschiedlicher Wellenlängen eine größere Flexibilität bei der Einstellung des Brechungsindex erreichen lässt . Darüber hinaus erlaubt eine derartige Ausgestaltung auch eine gewisse symmetrische Form, sodass sich eine gleichförmigere Ladungsträgerverteilung einstellt . Die Figur 4 zeigt eine optische Komponente 3 . Am Signaleingang ist wiederum eine Laservorrichtung 1 zur Zuführung des Nutzlichts NL angeschlossen . In diesem Ausgestaltungsbeispiel sind zwei Laservorrichtungen 2 und 2 ' vorgesehen, die j eweils ein Modulationslicht ML und ML ' den zwei zusätzliche Modulationseingängen der optischen Komponente 3 zuführen . Die Wellenleiterstruktur, an die Modulationseingänge angeschlossen, ist in gleicher Weise ausgestaltet und beispielhaft in Figur 6 in einem Querschnitt dargestellt .

Zu erkennen ist hier wiederum, dass die erste Wellenleiterstruktur mit den Wellenleitern 11a , 11b bis 11g in einer Ebene angeordnet ist .

Hingegen sind die beiden Wellenleiterstrukturen mit den Ästen 21a, 21b bis 21g für das Modulationslicht ML sowie 21a ' , 21b ' bis 21g ' für das Modulationslicht ML ' oberhalb bzw . unterhalb der ersten Wellenleiterstruktur angeordnet . Mit anderen Worten sind die Wellenleiter 11a, 11b bis 11g von beiden Seiten von einer entsprechenden Modulationswellenleiterstruktur umgeben . Bei eingeschaltetem Modulationslicht ML , hier angedeutet durch die Pfeile in der Figur 6 , wird somit durch die Auskoppelstruktur 22 das Licht in einer möglichst gleichmäßigen Weise auf die erste Wellenleiterstruktur geführt . Dadurch wird eine gleichförmigere Verteilung des eingestreuten Modulationslicht ML in die Wellenleiterstruktur mit dem Wellenleitern 11a , 11b bis 11g erreicht , was wiederum zu einer gleichförmigeren Ladungsträgerverteilung führt . Darüber hinaus kann in diesem Ausführungsbeispiel j e nach Absorptionsgrad ein deutlich größerer Brechungsindexsprung erreicht werden, da sich die Intensität durch die mögliche höhere Intensität mit den Wellenleitern 21a ' , 21b ' bis 21g ' in einem größeren Bereich einstellen lässt .

Eine diesbezügliche Abwandlung zeigt die Figur 5 . Bei dieser sind die Wellenleiterstrukturen für das Modulationslicht ML bzw . für das Modulationslicht ML ' spiegelsymmetrisch oberhalb bzw . unterhalb der Wellenleiterstruktur für das Nutzlicht NL vorgesehen . Dies führt dazu, dass die Länge der einzelnen Wellenleiter 21a, 21b bis 21g bzw . 21a ' , 21b ' bis 21g ' über bzw . unter den j eweiligen Wellenleitern 11a, 11b bis 11g unterschiedlich lang sind . Dadurch wird ein Freiheitsgrad bei der Einstellung des Interferenzmusters und der Brechungsindexänderung erreicht .

Eine weitere alternative Ausgestaltungsform besteht darin, oberhalb bzw . auch unterhalb der Wellenleiterstruktur für das Nutzlicht zusätzlich Spiegel oder andere optische bzw . elektrooptische Strukturen anzugeben . Diese können dazu dienen, eine gleichmäßigere Lichtverteilung bzw . auch eine gleichmäßigere Ladungsträgerverteilung zu erzeugen, wodurch im Endeffekt die Signalqualität verbessert wird .

Die Figur 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel im Querschnitt , bei dem zwei zusätzliche DBR Strukturen 31 bzw . 31 ' oberhalb und unterhalb der Ebene der Wellenleiterstruktur für das Nutzlicht NL angeordnet sind . Die DBR Strukturen sind derart ausgestaltet , dass sie die Absorption von Modulationslicht ML innerhalb der Wellenleiterstruktur mit den Wellenleitern 11a, 11b bis 11g verstärken, wodurch die Effizienz in der Ladungsträgererzeugung verbessert wird . Die beiden planaren DBR Strukturen 31 und 31 ' bilden in diesem Zusammenhang eine vertikale Kavität aus , in der das Modulationslicht ML im Idealfall mehrfach hin und her reflektiert wird, bis es durch die Wellenleiterstruktur für das Nutzlicht im Wesentlichen vollständig absorbiert ist .

Eine alternative Ausgestaltungsform zeigt die Figur 8 , bei der die Ebenen der Wellenleiterstrukturen für das Nutzlicht NL und der Wellenleiterstruktur für das Modulationslicht ML möglichst nahe beieinander angeordnet sind . In diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Abstand zwischen den Wellenleitern 11a , 11b bis 11g und den Wellenleitern 21a, 21b bis 21g für das Modulationslicht nur wenige 10 nm bis wenige 100 nm . Dadurch koppelt das Modulationslicht mittels einer evaneszenten Kopplung direkt in die Wellenleiterstruktur mit den Wellenleitern 11a , 11b bis 11g ein und wird dort zumindest teilweise absorbiert . Dieser Ausgestaltungsform hat den Vorteil , dass auf zusätzliche aus Koppelstrukturen 22 oder auch DBR Strukturen grundsätzlich verzichtet werden kann und so die Herstellung vereinfacht wird . Allerdings ist auch hier eine DBR Struktur unterhalb Wellenleiter 11a , 11b bis 11g möglich .

Die Figur 9 zeigt nun ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer gegenüber den vorangegangenen Ausführungsbeispielen unterschiedlichen optischen Komponente . Hintergrund ist wie bereits erwähnt die Tatsache , dass das grundlegende Prinzip einer Brechungsindexänderung bei optischen Komponenten durch zusätzlich eingeführtes Modulationslicht nicht auf ein optisches Phasenarray im engeren Sinne beschränkt ist . Vielmehr ist es auch möglich, beispielsweise die Linienbreite eines kantenemittierenden Lasers zu verringern, einen solchen zu stabilisieren oder andere optische Funktionalitäten damit flexibel einstellen zu können .

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die optische Komponente 30 ' wie in den anderen Ausführungen auch ein Material 30 , in das ein Wellenleiter 11 von einem Signaleingang zu einem Signalausgang 12 eingebettet ist . Der Wellenleiter dient zur Zuführung und Prozessführung des Nutzlichts NL . Ein Resonatorelement 32 ist mit dem Wellenleiter über eine optische Kopplung D verbunden, wobei das Element 32 in der vorliegenden Form als Ringresonator ausgebildet ist . In einem Betrieb dieser Anordnung wird durch die optische Kopplung D und die geometrischen Parameter des Ringresonators 32 eine einzelne Mode des eingestreuten Nutzlichts NL ausgewählt , verstärkt und an am Ausgang 12 bereitgestellt . Auf diese Weise lässt sich eine kantenemittierende Laserdiode zum einen gegen thermische Schwankungen stabilisieren, und zum anderen in seiner Linienbreite deutlich reduzieren, sodass diese noch wenige Megahertz beträgt .

Oberhalb oder unterhalb dieses Ringresonators 32 ist nun ein weiterer teilweise ringförmiges Wellenleiterelement 21 vorgesehen, an dessen Ende 33 ein Spiegel oder ein absorbierendes Element angeordnet ist . Eine Anordnung mit Spiegel besitzt den Vorteil , dass nicht absorbiertes Licht wieder in den gekrümmten Wellenleiter 21 zurückreflektiert wird und so erneut im Ringresonator absorbiert werden kann . Die ringförmige Struktur oberhalb des Ringresonators besitzt wie in den anderen Ausgestaltungsformen ebenso eine Auskoppelstruktur, mit der das Modulationslicht ML bereitgestellt von der Laserdiode 1 in den Ringresonator eingestrahlt wird und dort freie Ladungsträger erzeugt . Diese bedingen eine Brechungsindexänderung im Ringresonator , wodurch sich die ausgewählte Mode durch die optische Kopplung D verschiebt . Durch eine Modulationsänderung der Intensität des eingestrahlten Modulationslichts wird somit der Brechungsindex verändert und damit eine Frequenzmodulation des eingestreuten Nutzlichts am Ausgang 12 realisiert .

Die vorgeschlagene optische Komponente lässt sich insbesondere hinsichtlich der Zuführung des Modulationslichts auf verschiedene Weise implementieren . Die Figuren 10 , 11 und 12 zeigen diesbezüglich verschiedene Ausgestaltungsformen mit ihrem j eweiligen Querschnitt . In Figur 10 erfolgt eine Einkopplung in den Ringresonator 32 durch zusätzliche Spiegelelemente 4 , die prismenförmig ausgestaltet sind . Das Modulationslicht ML wird hierzu von einer Laservorrichtung 2 bereitgestellt , die auf einem zusätzlichen, seitlich angeordneten Träger mit der Höhe des optischen Elementes drei ' angeordnet ist . Das Modulationslicht wird teilweise in den prismenförmigen Spiegelelementen 4 reflektiert und auf den Ringresonator 32 gegeben, zum Teil läuft es weiter aus dem ersten Element , tritt in das zweite Spiegelelement 4 ein und wird dort reflektiert . Dieser Anordnung hat den Vorteil , dass sie in einfacher Weise auf bereits bestehende optische Komponenten 3 ' aufgesetzt werden kann, sofern das die optische Komponente bildende Material für das Modulationslicht transparent ist .

Eine alternative Ausführungsform zeigt die Figur 11 . Bei dieser befindet sich oberhalb der Ebene des Ringresonators eine zusätzliche Wellenleiterstruktur 21 , mit mehreren Aus koppelelementen 22 . Diese dienen dazu, das Modulationslicht ML in der Wellenleiterstruktur 21 auszukoppeln und auf den Wellenleiter des Ringresonators 32 zu lenken . Auch hier wird das Modulationslicht von einer externen angeordneten zweiten Laserdiode 2 erzeugt .

In einer dritten Ausgestaltung schließlich ist der Ringresonator zwischen zwei DBR Strukturen 31 angeordnet . Eine der DBR Strukturen unterhalb des Ringresonators ist dabei als flächiger Spiegel ausgebildet , die zweite DBR Struktur oberhalb des Ringresonators 32 überdeckt lediglich das Material des Ringresonators . Auch hier dient eine Aus koppelstruktur 22 zur Einstrahlung des Lichts auf die DBR Struktur 31 und das Material des Ringsautors .

Die verschiedenen Implementierungen und Ausgestaltungsform lassen sich mit ihren einzelnen Merkmalen zueinander kombinieren, um so mittels einer Absorption von Modulationslicht Ladungsträger in einem optisch relevanten Bereich zu erzeugen, wodurch wie oben erläutert Brechungsindex innerhalb dieses Materials verändert wird . Dadurch können optische Komponenten mit einstellbaren Funktionalitäten realisiert werden .

Die Figur 13 zeigt schließlich eine Ausgestaltung eines Verfahrens zum Betreiben einer optischen einstellbaren Komponente . Bei dieser Komponente ist ein Signaleingang zur Zuführung eines Nutzlichts einer ersten Wellenlänge in zumindest einen Wellenleiter vorgesehen . Darüber hinaus gibt es einen Signalausgang , an dem ein j ustiertes bzw . einstellbares Nutzlicht abgreifbar ist . Die optische Komponente umfasst ein für das Nutzlicht transparentes Material , welches wiederum eine erste Bandlücke aufweist bzw . so ausgestaltet ist , dass es Licht kleiner als eine vorbestimmte Wellenlänge absorbiert . Eine derartige optische Komponente wird nun in Schritt S1 bereitgestellt und mit einer ersten Laservorrichtung zur Erzeugung des Nutzlichts verbunden .

Zudem wird eine zweite Laservorrichtung bereitgestellt , die ausgestaltet ist , ein Modulationslicht zu erzeugen . Eine Photonenenergie des Modulationslichts ist größer als die erste Bandlücke . Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird nun in Schritt S2 das Nutzlicht in die erste Komponente eingestrahlt und in der gewünschten Weise in der optischen Komponente prozessiert . Das in der Komponente verarbeitete Licht kann am Ausgang abgegriffen werden . In einem zweiten Schritt S2 wird nun auch das Modulationslicht zugeführt und zwar derart , dass zumindest ein Teil des Modulationslichts in das Material des für die optische Komponente relevanten Bereichs einstrahlt . Die Komponente kann wie in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen gezeigt ein Wellenleiter , ein Resonator, ein PIC oder PLC oder auch ein Wellenleiterarray sein .

Aufgrund der höheren Photonenenergie wird das eingestrahlte Modulationslicht nun innerhalb dieses Bereichs absorbiert und erzeugt dort freie Ladungsträger . Abhängig von der Intensität des eingestrahlten Modulationslichts stellt sich ein Gleichgewicht zwischen Ladungsträgerrekombination und Ladungsträgererzeugung ein . Durch die freien Ladungsträger wird j edoch gleichzeitig der Brechungsindex des Materials verändert , und damit das eingestrahlte Nutzlicht beeinflusst . Durch die Intensität des Modulationslichts lässt sich diese Brechungsindexänderung über einen vorbestimmten Bereich einstellen und damit auch die Funktionalität der optischen Komponente verändern .

Auf diese Weise ist es möglich, durch rein optische Maßnahmen eine Brechungsindexänderung in einer optischen Komponente zu bewirken und damit dessen Funktionalität zu beeinflussen . Je nach Anwendung und Ausgestaltungsform sind dies beispielsweise eine Phasenverschiebung , oder auch eine Frequenzmodulation, ein optisches Schalten oder weitere Funktionen . Im Gegensatz zu anderen Lösungen erfolgt die Brechungsindexänderung im Wesentlichen der Intensitätsmodulation des Modulationslichts kann damit hohe Geschwindigkeiten im Bereich von mehreren 100 MHz erreichen . Zudem werden komplexe zusätzliche schaltungstechnischen Maßnahmen reduziert , es benötigt lediglich eine weitere Laservorrichtung zur Erzeugung des Modulationslichts mit einer höheren Photonen- energie als das Nutzlicht .

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Laseranordnung

Laseranordnung

3 , 3 ’ Phasenarray 3 ' ' Phasenarray

4 Spiegel 11 Wellenleiter 11a, 11b Wellenleiter 11c, l ld Wellenleiter Ile , l lf Wellenleiter 11g Wellenleiter 12 , 12 ' Ausgang 21 Wellenleiter 21a, 21b Wellenleiter 21c, 21d Wellenleiter 21e , 21f Wellenleiter 21g Wellenleiter 22 diffraktive Optik 30 Material des Phasenarrays 31 , 31 ' DBR Struktur 32 Ringresonator

D Kopplung NL Nutzlicht ML Modulations licht