本文公开的系统、方法和设备涉及用于空间复用、多区域照射的光学组件和光学组件。在一些实施例中，光源阵列与一个或多个微透镜组件对准，以产生特定的照射场。在一些实施例中，表面发射光源可以是发光二极管和/或表面发射激光器。微透镜阵列可以与光源阵列对准，与相应透镜的主轴线同轴或离轴，使得光源可以扩展到期望的发散度和照射场。在一些实施例中，可以组合多个光源以增加照射场的特定区域的功率输出，并且可以根据预期照射而独立驱动光源。并且可以根据预期照射而独立驱动光源。并且可以根据预期照射而独立驱动光源。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于多区域照射的具有表面发射激光器的透镜阵列的空间复用
[0001]相关应用的交叉引用
[0002]本申请要求2019年3月25日提交的美国临时专利申请第62/823122号的权益，其内容通过引用整体结合于此。
[0003]本公开总体上涉及空间复用，更具体地，涉及具有表面发射激光器的空间复用。
技术介绍
[0004]表面发射光源可以配置成一维和二维阵列，并与微透镜阵列或用于光通信应用的其他光学元件阵列集成。一种这样的光学应用是空间多路复用，其中光学数据信号经由光源和光学元件的布置被无线传输到接收器。其他应用包括可见光或IR照射、结构化照射、IR加热和专门的光学设计。在表面发射光源的许多配置和应用中，像均匀照射应用，每个微透镜的间距类似于光源阵列的间距，使得每个光源具有其自己的微透镜。
[0005]这些系统的一个缺点是微透镜阵列的间距通常大于光源阵列中光源的最小间距。此外，来自光源的光束随着向微透镜阵列传播而扩展，因此要求微透镜更大。这是在昂贵的光源芯片面积利用方面的重大损失。
[0006]在其他光学应用中，单个微透镜阵列不足以满足系统的特定特性和要求，例如当需要来自光源或光源阵列的窄发散光束时。大多数表面发射光源具有相对较大的光束发散度，从几度到90度或更多，这对于许多应用来说是不切实际的，并且还没有被解决。此外，虽然单个微透镜可以在一定程度上减少发散，但取决于光源面积，存在由光源特性，尤其是有效光源直径和微透镜焦距限定的限制。在一些情况下，微透镜可以用于通过被配置成将光清晰聚焦在发射表面附近来增加光源的发散度。
技术实现思路
[0007]本公开涉及光学系统、方法和设备，包括各种几何形状的微透镜阵列和表面发射光源，以实现各种光学组件，例如空间复用和多区域照射。在一些实施例中，表面发射光源可以是发光二极管和垂直腔表面发射激光器。
[0008]在各种实施例中，一个或多个微透镜阵列可以对准多个光源，即光源阵列，使得光源相对于微透镜阵列的主轴线存在偏差，并且所发射的光束从每个光源的法向轴线传播经过透镜阵列。多个光源可以偏离同一微透镜的主轴线，使得通过同一微透镜的发射光束在不同方向传播。
[0009]光源阵列可以包括多个光源子组，在各种实施例中，这些光源子组可以相对于一个或多个阵列中的特定微透镜存在偏差。子组和微透镜阵列可以对准，使得来自光源的一个或多个发射光束在穿过微透镜阵列后组合，从而增加组合光束的功率。在这样的实施例中，可以重复光源子组相对于一个或多个相应微透镜的定位。以这种方式，可以实现相似的
照射模式(例如，区域)。
[0010]在一些实施例中，一个或多个光源和/或光源子组可以独立地与其他光源和/或光源子组电连接。因此，多个光源可以被独立照射，使得光束顺序传播通过一个或多个微透镜
附图说明
[0011]提供附图是为了说明本文描述的示例性实施例，而不是为了限制本公开的范围。
[0012]参考附图进一步描述各种非限制性实施例，其中:
[0013]图1A示出了与微透镜同轴对准的光源。
[0014]图1B示出了与微透镜离轴对准的光源。
[0015]图2示出了与微透镜离轴对准的多个光源。
[0016]图3A示出了与多个微透镜同轴对准的光源。
[0017]图3B示出了与多个微透镜离轴对准的光源。
[0018]图4示出了包括与多个微透镜对准的多个光源的配置。
[0019]图5示出了根据实施例的光源阵列和微透镜配置。
[0020]图6示出了根据实施例的产生组合光束输出的光源和微透镜配置。
[0021]图7示出了根据一个实施例的来自组合光束输出的辐照度。
具体实施方式
[0022]本文描述的本公开的各个方面一般涉及使用透镜阵列和一个或多个光源的光通信空间复用的设备、系统和方法。在一些实施例中，光源可以是光源阵列，例如发光二极管和垂直腔面发射激光器(VCSEL)。微透镜可以是球面透镜、柱面透镜、衍射光学元件，包括菲涅耳透镜，或者包括多种特性(例如凹度、凸度、焦距、尺寸等)中的任何一种的其他类型)以获得期望的照射场。
[0023]图1A和1B示出了单个光源可以与单个微透镜对准的例子。在图1A中，光源100a可以与微透镜110a的主轴线150对准，而图1B描绘了偏离透镜110b的主轴线的光源100b。在本文的各种实施例中，光源是表面发射光源，被对准以沿着透镜的光轴垂直发射光，但是也可以使用其他光源，如本文进一步描述的。光源相对于透镜的定位，即相对于透镜的主轴线的偏差(offset)，改变了光束120a和120b经过透镜后的发散度。如图1A所示的例子中的发射光束扩散器120a所示，光源100a与微透镜110a的主轴线的对准形成均匀发散的光束扩散器120a，其方向与光源100a的光发射方向相同。
[0024]光源位置相对于透镜主轴线的偏差程度可以改变光束经过透镜阵列后的发散度和光束传播方向。如图1B所示，光源100b垂直移动，使得光束进入透镜阵列110b的上半部分，并形成向下发散的光束扩散120b。
[0025]图1A和1B描绘了光源和透镜阵列之间0.08mm的间距。在其他实施例中，光源和透镜阵列之间的距离可以被调节，这取决于在经过透镜阵列之后光束扩展的期望发散度。此外，虽然图1A和1B以及本文讨论的其他实施例描绘了光束的轴基本平行于透镜阵列的主轴线，但是将会理解，像光源和透镜阵列之间的距离一样，光源轴线和透镜阵列的光轴之间的角度或偏差可以根据期望的光束发散度和方向来调整。
[0026]如本文所述，光源可以是单个光源，例如二极管或VCSEL，以及光源的一维或二维
阵列。在一些实施例中，光源和微透镜彼此靠近放置，以使来自光源的光束在经过微透镜之前的发散最小化。在一些实施例中，光源和透镜可以定位成彼此相距小于0.1mm。
[0027]图2示出了包括与单个微透镜阵列220对准的多个光源210a、210b的实施例。这种布置可以用在各种配置中(例如图5
‑
6所示的实施例)以及组合多个光源和透镜阵列的实施例。
[0028]在图2中，所描绘的两个光源与透镜阵列对准，使得所得光束沿相反方向偏转。每个光源相对于微透镜的主轴线存在偏差，并且传播基本平行于微透镜主轴线的光。当光经过微透镜220时，光源相对于微透镜主轴线的定位偏差改变了发散度。
[0029]在一些实施例中，光源210a、210b可以形成单个光源阵列，或者是分开的光源阵列的一部分。在任何情况下，光源可以是电连接的，并且被一起供电，或者是电独立的。在一个示例中，光源可以被独立驱动以单独寻址两个分离的区域。可选地，根据期望的照射场，多个光源可以被一起驱动或被独立驱动。光源相对于微透镜的对准，包括光源和微透镜之间的距离，也可以调整。在这样的例子中，光源基本上平行于透镜阵列的主轴线对准，或者根据一个或多个考虑以不同的角度对准，这些考虑包括期望的照射场、微透镜的类型和透镜的焦本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种空间复用光学系统，包括:光源阵列；和与光源阵列对准的微透镜阵列，使得光源阵列中的一个或多个光源相对于微透镜阵列中的接收微透镜的主轴线的位置存在偏差，并且发射的光束基本平行于微透镜阵列的主轴线传播，其中所述光源阵列中的多个光源相对于所述光源阵列中的同一微透镜的主轴线存在位置偏差，通过同一微透镜发射光束，并且在不同方向上通过同一微透镜传播多个光束。2.根据权利要求1所述的空间复用光学系统，其中光源阵列中的至少一个光源独立于光源阵列中的一个或多个其他光源电连接。3.根据权利要求1所述的空间多路复用光学系统，其中，所述光源阵列中的多个光源被独立地顺序照射，并且在不同方向上传播发射的光束通过同一的微透镜。4.根据权利要求1所述的空间复用光学系统，其中:光源阵列包括多个光源子组；微透镜阵列与光源阵列对准，使得每个光源子组在位置方面相对于微透镜阵列中的一微透镜的主轴线存在偏差；对于每个光源子组，被发射的光束传播经过微透镜阵列中的同一微透镜，并且在不同的方向上发散，并且来自不同光源子组的一个或多个光束在传播经过微透镜阵列后形成组合光束。5.根据权利要求4所述的空间复用光学系统，其中每个光源子组与微透镜阵列中不同的微透镜对准。6.根据权利要求5所述的空间复用光学系统，其中每个光源子组包括光源阵列中的光源相对于微透镜阵列中的相应微透镜的相同定位。7.根据权利要求4所述的空间复用光学系统，其中至少两个或更多个光源子组对准微透镜阵列中的同一微透镜。8.根据权利要求4所述的空间多路复用光学系统，其中每个光源子组中的至少一个光源独立于同一光源子组中的一个或多个其他光源而电连接，并且来自两个或多个光源子组中的独立光源被顺序照射，以通过微透镜阵列的不同微透镜在相同的光束方向上传播光。9.一种空间复用光学系统，包括:光源阵列；第一微透镜阵列，被配置为接收和扩展从光源阵列发射的光束；和第二微透镜阵列，位于所述第一微透镜阵列的后面，并且被配置为接收扩展光束并且进一步减小扩展光束的光束发散，其中所述光源阵列中的多个光源相对于所述第一微透镜阵列中的相应微透镜的主轴线在位置方面存在偏差，所述第二微透镜阵列中的多个微透镜相对于所述第一微透镜阵列中的微透镜的主轴线在位置方面存在偏差，并且所述第二微透镜阵列改变从所述第一微透镜阵列发射的光束的方向。10.根据权利要求9所述的空间复用光学系统，其中，所述光源阵列中的两个或更多个光源相对于所述第一微透镜阵列中的相同微透镜的主轴...
【专利技术属性】
技术研发人员：RF卡森，P戴彻，ME沃伦，
申请(专利权)人：朗美通经营有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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