[发明专利]薄波导波长选择投射器

权利要求书

1.一种用于在角域中提供图像的线的设备，所述设备包括：

波长可调光源，用于提供包括第一波长处的光谱分量的图像光；以及

低模式波导，包括：

内耦合器，用于将所述图像光耦合到所述低模式波导中；以及

平板波导部分，用于传播由所述内耦合器耦合的所述图像光；

其中所述平板波导部分包括外耦合器，所述外耦合器被配置为以与所述平板波导部分的平面成角度地外耦合所述图像光的所述光谱分量，其中所述角度取决于所述第一波长。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述平板波导部分包括单模平板波导。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述平板波导部分包括芯和顶部包层，所述顶部包层由所述芯支撑，其中所述内耦合器包括衍射光栅，所述衍射光栅形成在所述平板波导部分的所述芯中。

4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述平板波导部分包括第一芯和第一包层，所述第一包层由所述第一芯支撑，所述第一芯和所述第一包层被配置为用于所述图像光的单模传播，所述外耦合器包括形成在所述第一芯中的第一衍射光栅；

其中所述第一衍射光栅被配置为以取决于所述第一波长的第一角度外耦合重定向的所述图像光的所述光谱分量，其中所述第一角度在与所述波长可调光源的可调范围相对应的第一角度范围内。

5.根据权利要求4所述的设备，其中所述平板波导部分还包括第二芯和第二包层，所述第二芯由所述第一包层支撑，所述第二包层由所述第二芯支撑，所述第二芯和所述第二包层被配置为用于所述图像光的单模传播，所述外耦合器还包括第二衍射光栅，所述第二衍射光栅形成在所述第二芯中；

其中所述第二衍射光栅被配置为以不同于所述第一角度的第二角度外耦合重定向的所述图像光的所述光谱分量，其中所述第二角度在与所述波长可调光源的所述可调范围相对应的第二角度范围内，其中所述第二范围不同于所述第一范围。

6.根据权利要求5所述的设备，还包括多模干涉(MMI)耦合器，所述多模干涉(MMI)耦合器在所述内耦合器与所述平板波导的所述第一芯和所述第二芯之间的光路中，用于将所述图像光耦合到所述平板波导部分的所述第一芯和所述第二芯中的至少一个芯中；

优选地还包括1×2光开关和竖直模式转换器，所述竖直模式转换器在所述内耦合器与所述MMI耦合器之间的光路中在所述1×2光开关下游；其中所述1×2光开关的输入端口被耦合到所述内耦合器，并且所述1×2光开关的第一输出端口和第二输出端口分别被耦合到所述竖直模式转换器的第一输入端口和第二输入端口；以及

其中所述竖直模式转换器被配置为将所述竖直模式转换器的所述第一输入端口处的光耦合到所述平板波导部分的所述第一芯，并且将所述竖直模式转换器的所述第二输入端口处的光耦合到所述平板波导部分的所述第二芯。

7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，还包括由所述平板波导部分支撑的聚焦光栅，所述聚焦光栅包括：

光栅条纹阵列，具有第一折射率；以及

衬底，在所述光栅条纹阵列的单个条纹之间，所述衬底具有第二折射率；

其中所述第一折射率或所述第二折射率中的至少一者是可调的，以提供所述第一折射率或所述第二折射率中的至少一者的梯度，用于使由所述外耦合器从所述平板波导部分外耦合的所述图像光聚焦或散焦；

优选地，其中所述衬底包含液晶；

进一步优选地，其中所述设备还包括空间选择性加热器，所述空间选择性加热器耦合到所述聚焦光栅并且被配置为产生跨所述聚焦光栅的温度梯度，以提供所述第一折射率或第二折射率中的所述至少一者的梯度。

8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述平板波导部分包括光子晶体平板层，所述光子晶体平板层支撑包层并且具有至少10的群折射率，其中所述外耦合器包括由所述包层支撑的衍射光栅，用于外耦合在所述光子晶体平板层中传播的所述图像光。