Die vorliegende Anmeldung ist verwandt mit, beansprucht das frühest mögliche effektive Anmeldedatum von (zum Beispiel beansprucht die frühest möglichen Prioritätsdaten für andere als provisorische Patentanmeldungen; beansprucht Vorteile nach 35 USC § 119 (e) für provisorische Patentanmeldungen) und schließt durch Bezug in ihrer Gänze den gesamten Gegenstand der folgenden gelisteten Anmeldung(en) ein (die „verwandten Anmeldungen") in dem Grad wie ein solcher Gegenstand nicht hiermit inkonsistent ist; die vorliegende Anmeldung beansprucht auch die frühest möglichen effektiven Anmeldedatum(en) von und beinhaltet auch durch Bezugnahme in ihrer Gänze die gesamten Gegenstände von irgendeiner und allen Stammanmeldungen, Stammanmeldungen der Stammanmeldungen etc. der verwandten Anmeldung(en) in dem Grad, dass ein solcher Gegenstand nicht hiermit inkonsistent ist. Das US-Patentamt (USPTO) hat eine Notiz veröffentlicht mit dem Inhalt, dass die Computerprogramme des USPTO es erfordern, dass Patentanmelder sowohl auf eine Seriennummer Bezug nehmen als auch anzeigen, ob eine Anmeldung eine Fortsetzung oder eine teilweise Fortsetzung ist. Der vorliegende Patentanmelder hat unten einen spezifischen Bezug auf die Anmeldung(en) angegeben, aus denen Priorität beansprucht wird, wie es das Gesetz vorsieht. Der Anmelder versteht, dass das Gesetz eindeutig ist in seiner spezifischen Referenzsprache und dass es weder eine Seriennummer noch irgendeine Charakterisierung als eine „Fortsetzung" oder „teilsweise Fortsetzung" fordert. Trotzdem versteht der Anmelder, dass die Computerprogramme des USPTO bestimmte Dateneintragungsanforderungen haben und deswegen bestimmt der Anmelder die vorliegende Anmeldung als eine teilweise Fortsetzung ihrer Stammanmeldung, aber weist ausdrücklich darauf hin, dass solche Bezeichnungen nicht in irgendeiner Weise als irgendein Kommentar und/oder Eingeständnis gewertet werden sollen, ob die vorliegende Anmeldung irgendwelches neues Material zusätzlich zum Material der Stammanmeldung(en) enthält oder nicht.

• 1. Für die Erfüllung der außerhalb des Gesetzes liegenden Anforderungen des USPTO stellt die vorliegende Anmeldung eine teilweise Fortsetzung der US-Anmeldung-Nr. 11/069,593 dar mit dem Titel „optical antenna assembly", die W. Daniel Hillis, Nathan P. Myhrvold, Clarence T. Tegreene und Lowell L. Wood, Jr. als Erfinder nennt, angemeldet am 28. Februar 2005.
• 2. Für die Erfüllung der außerhalb des Gesetzes liegenden Anforderungen des USPTO stellt die vorliegende Anmeldung eine teilweise Fortsetzung der US-Anmeldung-Nr. 11/263,555 dar mit dem Titel „Multi Wavelength Electromagnetic device", die W. Daniel Hillis, Nathan P. Myhrvold, Clarence T. Tegreene und Lowell L. Wood, Jr. als Erfinder nennt, angemeldet am 31. Oktober 2005.
• 3. Für die Erfüllung der außerhalb des Gesetzes liegenden Anforderungen des USPTO stellt die vorliegende Anmeldung eine teilweise Fortsetzung der US-Anmeldung-Nr. 11/263,554 dar mit dem Titel „optical antenna with Phase control", die W. Daniel Hillis, Nathan P. Myhrvold, Clarence T. Tegreene und Lowell L. Wood, Jr. als Erfinder nennt, angemeldet am 31. Oktober 2005.
• 4. Für die Erfüllung der außerhalb des Gesetzes liegenden Anforderungen des USPTO stellt die vorliegende Anmeldung eine teilweise Fortsetzung der US-Anmeldung-Nr. 11/263,540 dar mit dem Titel „Electromagnetic device with frequency downconverter", die W. Daniel Hillis, Nathan P. Myhrvold, Clarence T. Tegreene und Lowell L. Wood, Jr. als Erfinder nennt, angemeldet am 31. Oktober 2005.
• 5. Für die Erfüllung der außerhalb des Gesetzes liegenden Anforderungen des USPTO stellt die vorliegende Anmeldung eine teilweise Fortsetzung der US-Anmeldung Nr. 11/263,656 mit dem Titel „optical attena with optical reference", die W. Daniel Hillis, Nathan P. Myhrvold, Clarence T. Tegreene und Lowell L. Wood, Jr. als Erfinder nennt, angemeldet am 31. Oktober 2005.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Antennen und verwandte Komponenten und Systeme bei oder nahe optischen Frequenzen.

1 ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform einer optischen Antennenanordnung, die konfiguriert ist, um optische Energie zu empfangen;

2 ist ein schematisches Diagramm einer anderen Ausführungsform einer optischen Antennenanordnung, die konfiguriert ist, Licht zu emittieren;

3 ist ein verallgemeinertes Querschnittsdiagramm eines Teils einer Ausführungsform einer optischen Antennenanordnung;

4 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils einer anderen Ausführungsform einer optischen Antennenanordnung;

5a ist eine isometrische Darstellung eines Teils einer anderen Ausführungsform einer optischen Antennenanordnung, die mit Nanoröhrchen hergestellt wird;

5b ist eine Ansicht von oben von einem der optischen Antennenelemente der optischen Antennenanordnung, die in 5a gezeigt wird;

6 ist eine Ansicht einer Ausführungsform eines Interferenzmusters, das durch eine Mehrzahl von optischen Antennenelementen erzeugt wird;

7 ist eine Ansicht einer anderen Ausführungsform eines Interferenzmusters, das durch die Mehrzahl von optischen Antennenelementen der 6 erzeugt wird, bei welchem jene relative Phase von einem der optischen Antennenelemente verschoben ist;

8 ist eine Seitenansicht einer Ausführungsform des optischen Antennenelements und eines zugehörigen Detektors, bei welchem der Detektor als eine Diode konfiguriert ist;

9 ist eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform des optischen Antennenelements und eines zugehörigen Detektors, bei welchem der Detektor als ein Transistor konfiguriert ist;

10 ist eine Seitenansicht von noch einer anderen Ausführungsform des optischen Antennenelements und eines zugehörigen Detektors, bei welcher der Detektor als eine Schottky-Diode konfiguriert ist;

11 ist eine allgemeine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Oszillatorschaltkreises, der verwendet werden kann, um ein Signal zu erzeugen;

12 ist ein schematisches Diagramm eines Rückkopplungselements;

13 ist eine diagrammatische Darstellung eines Teils einer optischen Antennenanordnung, die separate optische Antennenelemente hat, die positioniert sind, um ein Referenzsignal zu empfangen;

14 ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform einer Anordnung von empfangenden optischen Antennenelementen;

15 ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform einer Anordnung von erzeugenden optischen Antennenelementen;

16 ist ein schematisches Diagramm einer anderen Ausführungsform von optischen Antennenelementen, einschließend einen Referenz-Erzeuger einer ebenen Wellenform;

17 ist eine Ansicht von oben einer Ausführungsform einer optischen Antennenanordnung;:

18 ist eine Ansicht von oben von einer anderen Ausführungsform einer optischen Antennenanordnung;

19 ist eine Ansicht von oben von noch einer anderen Ausführungsform einer optischen Antennenanordnung;

20 ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines Streuergeräts einer optischen Antenne;

21 ist eine Ansicht einer Ausführungsform eines Beleuchtungssystems;

22 ist eine diagrammatische Darstellung einer Ausführungsform von Anordnungen von optischen Antennenelementen; und

23 ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform einer Anordnung von optischen Antennenelementen gemäß einem Gitter.

Diese Offenbarung beschreibt eine Anzahl von Ausführungsformen von einer oder mehr optischen Antennenelementen, die in einer optischen Antennenanordnung angeordnet werden können. Die optische Antennenanordnung kann eine Anordnung der optischen Antennenelemente umfassen. Solche Anordnungen von optischen Antennenelementen können in bestimmten Ausführungsformen entweder in einem nicht gleichförmigen oder einem gleichförmigen Muster räumlich angeordnet werden, um die gewünschten Charakteristiken der optischen Antennenanordnung zu liefern und/oder Licht zu erzeugen oder zu empfangen, das eine gewünschte Antwort hat. Die Konfiguration der Anordnungen von optischen Antennenelementen innerhalb der optischen Antennenanordnung kann die Form, die Stärke, den Betrieb und die Charakteristiken der Wellenform beeinflussen, die durch die optische Antennenanordnung empfangen oder erzeugt wird.

Optische Antennenelemente können konfiguriert werden, um entweder Licht zu erzeugen oder zu empfangen. Tatsächlich kann die physikalische Struktur eines erzeugenden optischen Antennenelements identisch zu jener eines empfangenden optischen Antennenelements sein. Demnach kann ein einzelnes optisches Antennenelement oder eine Anordnung von solchen Elementen verwendet werden, um Licht zu erzeugen und/oder zu empfangen. Diese Offenbarung umfasst dabei eine Beschreibung der Struktur oder der zugehörigen Charakteristiken einer Anzahl von Ausführungsformen von erzeugenden und empfangenen optischen Antennenanordnungen. Die empfangende optische Antennenanordnung, wie mit Bezug auf 1 beschrieben, arbeitet, um empfangenes Licht (des sichtbaren oder nahezu sichtbaren Spektrums) in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Das erzeugende Antennenelement wandelt, wie mit Bezug auf 2 beschrieben, ein elektrisches Signal in entsprechendes erzeugtes Licht um.

Innerhalb dieser Offenbarung zeigt der Begriff „optisch", wie er in der Bezeichnung „optische Antenne" angewandt wird, an, dass die Antenne Energie erzeugt oder empfängt oder anderweitig mit Energie wechselwirkt bei oder nahe optischen Frequenzen. Dieses Licht und/oder Energie kann in/aus elektrischen Signalen umgewandelt werden, die entlang leitenden oder ähnlichen Pfaden transportiert werden können. Die fundamentale Physik solcher optischen Antennenelemente kann deswegen sich auf die Umwandlung von Energie zwischen elektromagnetischen Wellen verlassen, die sich durch ein Medium wie Luft oder Vakuum ausbreiten und elektrische Signale, die entlang eines elektrisch leitfähigen oder ähnlichen Weges und/oder umgekehrt laufen. Eine Anzahl von Publikationen, die sich auf Nanostrukturen beziehen, werden in der Publikation beschrieben „Nano optics publication 1997 to 2005" gedruckt am 22. Dezember 2004; S.1 bis 7; Nano optics publications; im Web: http//nanooptics.uni-graz.at/ol/ol_publi.html.

Anwendungen für optische Antennenanordnungen umfassen, aber sind nicht darauf begrenzt, Kameras, Teleskope, Beamformer, Solarzellen, Detektoren, Projektoren und Lichtquellen.

In dieser Offenbarung beziehen sich die Begriffe „sichtbares" oder „optisches Licht" oder einfach „Licht" auch auf „nahe sichtbares" Licht so wie das nahe Infrarot, Infrarot, ferne Infrarot und das nahe und das ferne ultraviolette Spektrum. Darüber hinaus können viele Prinzipien auf viele Spektren von elektromagnetischer Strahlung ausgeweitet werden, bei denen das Verfahren, elektronische Komponenten oder andere Faktoren nicht den Betrieb bei solchen Frequenzen ausschließen, einschließlich Frequenzen, die außerhalb von Bereichen liegen, die typischerweise als optische Frequenzen betrachtet werden.

Innerhalb dieser Offenbarung ist der Begriff „regelmäßig", wenn er sich auf eine Mehrzahl oder einer Anordnung von optischen Antennenelementen bezieht, nicht auf einen im Wesentlichen gleichen Abstand zwischen oder innerhalb verschiedener Komponenten begrenzt. Vielmehr kann ein regelmäßiger Abstand an Befestigungspunkten oder anderen Orten der Komponenten erfüllt sein, die sich nicht parallel zueinander erstrecken. Außerdem kann die Abmessung von individuellen Komponenten klein in vielen Ausführungsformen sein, und kleinere Abweichungen von der exakten Platzierung oder Trennung können noch als regelmäßig betrachtet werden. Weiterhin kann sich regelmäßig auf Abstände, Merkmale, Entfernungen oder andere Aspekte von individuellen oder Gruppen von Komponenten beziehen.

Ähnlich fordert der Begriff „gleichförmig" keine exakte Gleichförmigkeit der Größe, der Merkmale, des Abstands, der Verteilung oder anderer Aspekte, die als gleichförmig betrachtet werden können. Das Verändern einer Konfiguration von optischen Antennenelementen durch Reduzieren der Wahrscheinlichkeit von optischen Antennenelementen, sich dort zu formen, das Bilden von kürzeren optischen Antennenelementen in einer besonderen Bereich, das Entfernen von optischen Antennenelementen aus einem besonderen Gereicht etc. kann den Effekt des Änderns von optischen Charakteristiken der optischen Antennenanordnung haben.

Um Licht effizient zu erzeugen oder zu empfangen, sind die effektiven Längen der optischen Antennenelemente normalerweise gleich einem ganzzahligen Vielfachen einer Viertelwellenlänge des erzeugten oder empfangenen Lichts (&lgr;/4). Die physikalische Längenabmessung von Einzelwellenlänge-Versionen der optischen Antennenelemente kann ungefähr gleich der effektiven Wellenlänge des erzeugten oder empfangenen Lichts sein. Wegen der genauen Wellenlänge von vielen der relevanten Bereiche des Lichts können viele Ausführungsformen der optischen Antennenelemente hergestellt werden, um präzise zu sein (zum Beispiel innerhalb der Mikro- oder Nanoskala) und es trotzdem erlauben, dass die Antennenelemente mit der elektromagnetischen Strahlung koppeln, die bei einer ähnlichen Lichtwellenlänge auftritt wie innerhalb des sichtbaren Spektrums.

In einigen Fällen können optische Antennenanordnungen (einschließlich jener, die konfiguriert sind, um Licht zu empfangen und/oder Licht zu erzeugen) konstruiert werden, um eine Vielzahl von Effizienzen zu liefern, größtenteils basierend auf der Kohärenz von Licht, das durch mehrere eingeschlossene optische Antennenelemente und Kohärenzen erzeugt wird. Licht aus vielen Kohärenz erzeugenden oder empfangenden optischen Antennenelementen kann in Phase sein in einer Anzahl von Orten oder bei verschiedenen Winkelbereichen. In solchen Konfigurationen kann seine Wellenamplitude sich kohärent an einer oder mehrere Orten oder Winkeln addieren oder interferieren relativ zu der Anordnung der optischen Antennenelemente. In anderen Anwendungen kann es wünschenswert sein, eine optische Antennenanordnung zu konfigurieren, um Licht zu erzeugen, das aus der Phase ist an einer oder mehrer räumlichen Stellen oder Winkelbereichen relativ zu der optischen Antennenanordnung und deswegen im Wesentlichen inkohärentes Licht oder teilweise kohärentes Licht an einigen oder allen räumlichen Stellen oder Winkelbereichen relativ zu der Anordnung zu erzeugen oder zu empfangen.

Die Beziehung zwischen zwei benachbarten optischen Antennenelementen, wie sie in einer Antennenanordnung existieren, wird hier beschrieben, um anzuzeigen, wie das Licht von Reihen von optischen Antennenelementen konstruktiv oder destruktiv interferiert. Diese konstruktive und destruktive Interferenz ist oft relevant für solche Probleme einer optischen Antennenanordnung wie Wellenphasen, Beamforming und Strahllenken (beam steering), wie in dieser Offenbarung beschrieben. Die Beziehung zwischen den beiden benachbarten optischen Antennenelementen kann im Prinzip zu entweder gleichförmigen oder nicht gleichförmigen Anordnungen ausgedehnt werden, abhängig von der gewünschten Wellenform. Darüber hinaus, während solche Prinzipien für den Betrieb, das Verständnis und/oder die Charakteristiken von vielen Ausführungsformen relevant sein können, kann eine Vielzahl von anderen Konstruktionsprinzipien in solchen Konstruktionen und/oder Analysen verwendet werden.

Licht, das erzeugt oder empfangen wird von Paaren von nah beieinander liegenden erzeugenden optischen Antennenelementen oder nah beieinander liegenden empfangenden optischen Antennenelementen kann an einer Anzahl von Orten relativ zu den optischen Antennenelementen destruktiv interferieren, und Licht kann an anderen räumlichen Orten konstruktiv interferieren. Daher können die jeweiligen erzeugenden oder empfangenden optische Antennenelemente Licht von einer oder mehr räumlichen Stellen oder Winkelbereichen erzeugen oder empfangen. Die relativen Phasenbeziehungen des Lichts, das durch das optische Antennenelement erzeugt wird oder empfangen wird, bestimmt zu großen Teilen jene räumlichen Stellen relativ zu der Anordnung, an denen das kombinierte optische Signal größtenteils in Phase ist und deswegen die Amplitude der kombinierten. Signale aus der Anordnung von optischen Antennenelementen beiträgt, um die höchste Intensität an jedem Punkt entlang dieses Bereichs der Wellenform zu haben. Destruktive Interferenz zwischen benachbarten Paaren von optischen Antennenelementen kann eine reduzierte Amplitude oder Gain in entsprechenden Bereichen erzeugen.

Das Anpassen der relativen Phasen der erzeugenden oder empfangenden optischen Antennenelemente kann Gain entlang entsprechenden Pfaden relativ zu der optischen Antennenanordnung steuern, bei der das Licht erzeugt oder empfangen wird. In einigen Anwendungen können die Phasen gesteuert werden, um einen relativ hohen Gain entlang eines begrenzten Bereichs von Richtungen zu erzeugen. In einem ausstrahlenden Fall kann dieser Prozess als „Beamforming" bezeichnet werden. Ein zugehöriger Prozess beinhaltet dass Ändern der Richtung des Gains. Dieser Prozess kann als „Strahllenken (beamsterring)" bezeichnet werden. Viele Ausführungsformen der optischen Antennenanordnung können phasenverschobende Anordnungen von optischen Geräten sein, die Beamformig- und/oder Strahllenkungs-Techniken verwenden.

In vielen Ausführungsformen umfasst eine optische Antennenanordnung 100, wie mit Bezug auf die beiden 1 und 2 beschrieben, eine Anzahl von optischen Antennenelementen 102, die in einer im Wesentlichen ebenen Anordnung angeordnet werden können, um die optische Antennenanordnung 100 zu bilden, obwohl die Strukturen, Verfahren und Systeme, die hier beschrieben werden, nicht auf Ausführungsformen beschränkt sind, die ebene oder im wesentlichen ebene Anordnungen haben. Die Anordnung von optischen Antennenelementen 102 kann entweder regelmäßig oder unregelmäßig sein und kann zweidimensional oder dreidimensional sein. In einem Zugang kann eine dreidimensionale Anordnung durch das Aufeinanderstapeln von zwei oder mehr zweidimensionalen Anordnungen erreicht werden. Die Anordnung der Antennenelemente und die Konfiguration von individuellen optischen Antennenelementen kann variiert werden gemäß den hier beschriebenen Prinzipien, um eine Vielzahl von Frequenzbereichen Strahlmustern oder anderen Betriebseigenschaften zu erzeugen.

Dieser Teil der Offenbarung beschreibt eine Anzahl von Ausführungsformen einer empfangenden optischen Antennenanordnung, wie sie mit Bezug auf 1 beschrieben wird. Ein nachfolgender Teil der Offenbarung beschreibt eine Anzahl von Ausführungsformen einer erzeugenden optischen Antennenanordnung, wie sie mit Bezug auf 2 beschrieben wird. Verschiedene Ausführungsformen der optischen Antennenanordnung einschließlich der Ausführungsformen gemäß 1 und 2 können entweder in einer empfangenden oder erzeugenden Konfiguration angeordnet werden, wie mit Bezug auf die 1, 2, 3, 4, 5a oder 5b beschrieben wird. Die Relevanz das Anordnungen von optischen Antennenelementen, die gleichförmig oder nicht gleichförmig beabstandet sind, innerhalb der optischen Antennenanordnung wird in dieser Offenbarung beschrieben. Verschiedene Ausführungsformen der Detektor- und Lichtquellenkonfigurationen, durch welche Licht in oder aus elektrischen Signalen übergeht, wird ebenfalls hier beschrieben.

Die optische Antennenanordnung 100, die als ein Empfänger konfiguriert wird, kann auf eine Anzahl von verschiedenen Anwendungen angewendet werden, einschließlich aber nicht darauf begrenzt, einen Lichtdetektor, eine Lichtsensor, eine Kamera etc. Die optische Antennenanordnung 100, die als ein Empfänger konfiguriert ist, umfasst eine Mehrzahl von optischen Antennenelementen 102, die jeweils an einen entsprechenden Phasenanpasser („&PHgr;-Anpasser") 104 über eine jeweilige Leitungsstruktur gekoppelt wird, welche als ein einzelner elektrischer Leiter 105 dargestellt wird. Elektrische Signale können entlang der Leitungsstruktur von dem &PHgr;-Anpasser 104 zu einem Kombinierer 106 entlang laufen.

Ein Fachmann wird erkennen, dass eine Vielzahl von Zugängen zu leitenden Strukturen angemessen sein kann, um Signale zu oder von den Antennenelementen 102 zu transportieren. Ein Beispiel eines Nanoteilchens-Wellenleiters wird im Artikel von J. R. Krenn beschrieben: „Nanoparticle Waveguides Watching Energy Transfer"; News & Views; April 2003; S. 1–2, Band 2; Nature Materials, der hier durch Bezug eingeschlossen wird. Ein Beispiel einer Technik, um Millimeterwellen in einen Mirkometer-Wellenleiter zu „quetschen" wird in dem Artikel beschrieben: A.P. Hibbins, J.R. Sambles; „Squeezing Millimeter Waves into Microns"; Physical Review Letters; 9. April 2004, S. 143904-1/143904-4; Volume 92, Nummer 14; The American Physical Society, hier durch Bezug eingeschlossen. Zusätzliche Referenzen, die hier und weiter unten beschrieben und eingeschlossen sind, analysieren und charakterisieren die Ausbreitung von Energie entlang verschiedenen leitenden Strukturen wie Leitern bei höheren Frequenzen einschließlich jener bei oder nahe optischen Frequenzen und jener, die sich auf die Aufbreitung von Plasmonen entlang von leitenden Strukturen beziehen. Einige von solchen Pfaden können Leiter umfassen, können als ein Halbleiter oder dielelektrisches Material gebildet werden oder können eine Kombination davon umfassen. Darüber hinaus können Materialien, die als Dielektrika oder Leiter bei einer Frequenz charakterisiert werden können, sehr verschieden bei anderen Frequenzen operieren. Das tatsächliche Material, das die elektrischen Signale trägt oder leitet, wird von einer Vielzahl von Faktoren abhängen einschließlich der Frequenz der sich ausbreitenden Energie. Trotzdem der Klarheit der Darstellung für den gegenwärtigen Teil dieser Beschreibung halber werden die verschiedenen leitenden Strukturen diagrammatisch dargestellt und hier als der elektrische Leiter 105 bezeichnet, obwohl der Begriff Leiter nicht als begrenzt auf Materialien aufgefasst werden sollte, die typischerweise als elektrische Leiter bei relativ niedrigen Frequenzen betrachtet werden.

Der &PHgr;-Anpasser 104 für jedes Licht empfangende optische Antennenelement 102 ist fähig zur Anpassung der relativen Phase des elektrischen Signals relativ zu dem Licht, welches als ein Signal empfangen wird, welches am Kombinierer 106 durch jedes besondere optische Antennenelement 102 gebildet wird. Die &PHgr;-Anpasser 104 sind der Klarheit der Darstellung halber diagrammatisch in 1 und 2 dargestellt. Ein Fachmann wird erkennen, dass eine Vielzahl von Strukturen den &PHgr;-Anpasser 104 funktional implementieren kann, einschließlich in einer relativ direkten Implementierung Wellenleiter, welche Materialien aufweisen mit einer festen oder elektrisch steuerbaren effektiven dielektrischen Konstante und/oder optischen Übertragungsdistanzen. Andere verschiedene beispielhafte Ausführungsformen des &PHgr;-Anpassers 104 werden in größerem Detail weiter unten beschrieben werden.

In einem Zugang steuert der &PHgr;-Anpasser 104 die effektive Zeit, die für ein Signal benötigt wird, um von dem besonderen optischen Antennenelement 102 zu dem Kombinierer 106 zu gelangen und demnach die relative Phase eines Signals, das durch den elektrischen Leiter 105 übertragen wird. Durch das Anpassen der relativen Phase des Signals, welches durch jeden der Mehrzahl von &PHgr;-Anpassern 104 läuft, können die relativen Phasen der Signale, die von den optischen Antennenelementen 102 zu dem Kombinierer zugeführt werden, angepasst werden.

In einer Ausführungsform gelangen Signale, die von jedem &PHgr;-Anpasser 104 ausgegeben werden an den Kombinierer 106 für jede empfangende optische Antennenanordnung 100. Ein &PHgr;-Anpasser 104 gehört zu jedem Licht empfangenden optischen Antennenelement 102 und der &PHgr;-Anpasser 104 wird konfiguriert, um die relative Phase des Lichts anzupassen, das erzeugt oder empfangen wird, durch das Wirken als ein festes oder variables Verzögerungselement. Es wird deshalb daran gedacht, dass in einer Ausführungsform jeder &PHgr;-Anpasser 104 als eine Signalverzögerungskomponente konfiguriert werden kann, welche die Dauer, die für ein Signal benötigt wird, um durch den &PHgr;-Anpasser 104 zu gelangen, um einige Prozent der Wellenlänge des Lichts, das durch andere korrespondierende optische Antennenelemente 102 empfangen oder erzeugt wird, verzögert, wodurch die relativen Phasen der Signale, die von den verschiedenen optischen Antennenelementen erzeugt werden, verändert werden. Die Ausführungsformen der empfangenden optischen Antennenanordnung 100, wie mit Bezug auf 1 beschrieben, umfassen den Kombinierer 106, welcher Signale aus verschiedenen optischen Antennenelementen mischt oder anderweitig kombiniert, um ein Output-Signal (nicht gezeigt) zu erzeugen, welches dem Betrag der Lichtenergie entspricht, der beider entsprechenden optischen Wellenlänge von jedem optischen Antennenelement 102 empfangen wird.

Während der Kombinierer 106 diagrammatisch als ein operationeller Block, der an die &PHgr;-Anpasser 104 gekoppelt ist, dargestellt wird, wird ein Fachmann erkennen, dass eine Vielzahl von Konfigurationen die Funktionalität schaffen kann, die durch den Kombinierer realisiert wird. Einige solche Konfigurationen können sogar optische Freiraum- oder Radiowellen-(Radiofrequenz)-Techniken verwenden, um ein Signal zu erzeugen, das eine Funktion der Signale aus den &PHgr;-Anpassern 104 ist. In einigen Konfigurationen kann das Signal eine Kombination der Signale von den &PHgr;-Anpassern 104 sein oder kann eine nichtlineare, Wurzel- oder andere Funktion solcher Signale sein wie eine abwärts gewandelte Wurzelgesetz-Kombination, eine Phasen- oder frequenzmodulierte Version oder sogar eine integrierte Summe solcher Signale.

In einigen Ausführungsformen kann der Kombinierer 106 konfiguriert werden, einen Addier-Schalter, einen Multiplizier-Schalter, einen Misch-Schalter oder eine andere arithmetische Konfiguration zu umfassen, abhängig von der Funktionalität der optischen Antennenanordnung 100. Der Kombinierer kann auch einen Signalverstärker umfassen, der die Signalstärke, die an den Kombinierer 106 angelegt wird, auf ein Niveau (z.B. bei vorbestimmten Frequenzen) verstärkt, welches ausreichend ist, um das Signal zu einem anderen Gerät zu übertragen oder zu einem Bildverarbeiter, der die Information bestimmt, die durch die verschiedenen Signale dargestellt wird. In vielen Ausführungsformen kann der Kombinierer 106 zu einem Computer wie einem Signalverarbeitungssteil eines analogen oder digitalen Computers gehören oder darin integriert sein. Daher funktioniert das Computergerät als ein Signalverarbeiter, um Signale, welche zu dem Licht, das von den verschiedenen optischen Antennenelementen 102 empfangen wird, gehören, zu analysieren, auszuwerten, zu speichern oder anderweitig zu verarbeiten.

In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Computergerät in den Kombinerer 106 integriert sein und in verschiedenen Ausführungsformen kann das Computergerät als ein vollwertiger Computer für allgemeinen Zwecke konfiguriert sein, wie zum Beispiel ein Personalcomputer (PC), ein Laptop oder ein Computergerät in einem Netzwerk. In alternativen Ausführungsformen kann das Computergerät, welches als Teil des Kombinerers 106 enthalten ist, konfiguriert werden als ein Mikroprozessor, Mikrocomputer, ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC), ein gewidmeter, analoger oder digitaler Schaltkreis oder ein anderes solches Gerät. Das Computergerät kann deswegen konfiguriert sein als ein Computer für einen allgemeinen Zweck, ein Computer für einen speziellen Zweck oder irgendeine andere Art von Computer, die konfiguriert ist, um mit der vorliegenden spezifischen Aufgabe umzugehen. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst der Kombinerer 106 einen Multiplexer und/oder einen Abwärtswandler, der einen oder mehr Aspekte von Signalen aus einer Vielzahl von optischen Antennenelementen 102 oder einer Vielzahl von Mengen von optischen Antennenelementen 102 kombiniert. Während der Kombinierer 106 Abwärtswandler hier diagrammatisch dargestellt wird, können eine Anzahl von Strukturen oder Materialien als Kombinierer, Multiplexer oder Abwärtswandler arbeiten, typischerweise durch ein nichtlineares oder lineares Mischen von Signalen.

Beispiele von solchen Abwärtswandlern, die bei oder nahe optischen Frequenzen arbeiten, werden beschrieben durch: J. Ward, E. Schlecht, G. Chattopadhhyay, A. Maestrini, J. Gill, F. Maiwald, H. Javadi, und I. Mehde; „Capability of THz sources based an Schottky diode frequency multiplier chains"; 2004 IEEE MTT-S Digest; Januar 2004; S. 1587–1590J. Ward, G. Chattopadhhyay, A. Maestrini, E. SChlecht; J. Gill, H. Javadi, O. Pukala; F. Maiwald; I. Mehdi; „Tunable All-Solid-State Local Oscillators to 1900 GHz", 22. Dezember 2004, wobei jede von ihnen durch Bezug eingeschlossen werden.

Die ein oder mehr Aspekte der Signale können durch eine Mehrzahl von Frequenzbereichen, eine Mehrzahl von Zeit-Stichproben oder eine Mehrzahl von anderen trennbaren oder unterscheidbaren Merkmalen für die Signale charakterisiert werden, welche von eine Mehrzahl von optischen Antennenelementen in ein einzelnes Signal ausgehen, welches zu einer entfernten Stelle zum Verarbeiten übertragen werden kann, oder alternativ kann das Verarbeiten vor Ort durchgeführt werden. Der Output aus dem Kombinierer 106 kann zu einer entfernten Stelle übertragen werden, wie dies der Fall wäre, wenn die optische Antennenanordnung 100 als ein Teil eines Netzwerkes konfiguriert ist. In verschiedenen Ausführungsformen der optsichen Antennenordnung kann eine Vielfalt von Komponenten stromaufwärts oder stromabwärts des Kombinierers 106 operativ angekoppelt werden, um bei der Bearbeitung oder Übertragung der Datensignale, die durch den Kombinierer erzeugt werden, zu helfen.

Eine andere Ausführungsform eines Abwärtswandlers umfasst einen optischen Abwärtswandler, der wie andere Arten von Abwärtswandlern die Frequenz der Signale verringert. Ein Beispiel eines optischen Abwärtswandlers ist ein optisches Gerät, welches das Signal, welches abwärts gewandelt werden soll mit einem zweiten optischen Signal, welches durch einen zugehörigen Oszillator 107 erzeugt werden kann, mischt. Das Mischen der optischen Signale, um eine Anzeige der Information, die von einem oder mehr Signalen getragen wird, bei einer niedrigeren Frequenz zu erzeugen, ist bekannt. Ein Beispiel eines solchen Mischen bei polyrmerbasierten Materialien wird beschrieben in Yacoubian, et al, E-O Polymer Based Integrated Optical Acoustic Spectrum Analyzer, IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 6, No. 5 September/Oktober 2000.

Andere Beispiele von optischen Abwärtswandeln auf heterodyne oder homodyne Weise werden beschrieben durch Yao in Phase-to-Amplitude Modulatouin Conversion Using BRillouin Selective Side Band Amplification, IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 10. Nr. 2, Februar 1998; Hossein-Zadeh und Levi, Presentation at CLEO 2004, 19. Mai 2004, betitelt Self-Homodyne RF-Optical Microdisk Receiver, wobei jedes durch Bezug hier eingeschlossen wird. Andere Zugänge zum Abwärtswandeln und/oder Detektierung werden weiter unten in dieser Beschreibung beschrieben.

Während der Abwärtswandler als eingeschlossen im Kombinierer gezeigt wird, kann der Abwärtswandler zwischen die optischen Antennenelemente 102 und die &PHgr;-Anpasser 104 gestellt werden, kann zwischen die &PHgr;-Anpasser 104 und den Kombinierer 106 gestellt werden oder kann selbst die &PHgr;-Anpasser 104 umfassen. In bestimmten Ausführungsformen kann der Abwärtswandler operativ an den Kombinierer gekoppelt werden, wobei die Frequenz der elektromagnetische Strahlung, welche dem Kombinierer 106 zugeführt wird, auf ein Niveau reduziert wird, das entlang eines elektrischen Leiters ausgebreitet werden kann. In anderen Ausführungsformen wird daran gedacht, dass ein Mischer stromabwärts des Kombinierers 106 angewendet werden kann.

Zurückkommend auf ein allgemeine Beschreibung der Ausführungsform, die in 1 dargestellt ist, zeigt eine Wellenfront 120 eine im Allgemeinen ebene Orientierung der Lichtwellen an, welche ankommen an und/oder empfangen werden von der jeweiligen empfangenden optischen Antennenanordnung 100. Während die hineinkommende Welle als eben in dieser Beschreibung dargestellt wird wegen der Deutlichkeit der Darstellung, können die Ausführungsformen hier zum Betrieb mit einer Vielfalt von Input-Wellenformaten konfiguriert werden einschließlich nicht kohärenten Wellen und nicht ebenen Wellen. Darüber hinaus ist in dieser Offenbarung der Begriff „eben", wie er auf Wellenformen angewendet wird, nicht auf die strengsten Definition von eben beschränkt und kann auch jede im Wesentliche ebene Oberfläche einschließen einschließlich jener, die nicht einen unendlichen Krümmungsradius haben oder jene, die zum Beispiel kleine Oberflächenunregelmäßigkeiten aufweisen. Für die empfangende optische Antennenanordnung 100 wird die Wellenfront 120 als sich in einer Richtung nach unten bewegend illustriert, wie es durch den Pfeil 124 angezeigt wird.

Die empfangende optische Antennenanordnung 100 wandelt die Lichtenergie der Wellenfront 120 in elektrische Energie um, die sich entlang eines elektrisch leitenden Pfades oder eines signalausbreitenden Pfades fortpflanzt. Die empfangende optische Antennenanordnung 100 kann dabei als ein optischer Meßfühler betrachtet werden, welcher empfangene Lichtenergie in eine verschiedene Form wandelt.

Durch das Anpassen der relativen Verzögerung der verschiedenen optischen Antennenelemente unter Verwendung der &PHgr;-Anpasser 104 kann die Empfindlichkeit, Richtungsabhängigkeit, der Gain oder andere Aspekte der optischen Antennenanordnung 100 kontrolliert variiert werden. In bestimmten erzeugenden Ausführungsformen kann dies eine Beamforming- und/oder strahllenkende Funktion bereitstellen.

In einem Zugang können die &PHgr;-Anpasser 104 auch konfiguriert werden, um selektiv Signale aus ihrem jeweiligen optischen Antennenelement zu blockieren oder zu verringern, wie weiter unten beschrieben werden wird. Demnach können in bestimmten Ausführungsformen die &PHgr;-Anpasser 104 die Licht erzeugenden oder Licht empfangenden Wirkungen eines bestimmten optischen Antennenelements funktional verändern. Das Entfernen (oder Abkoppeln) von bestimmten optischen Antennenelementen aus bestimmten Anordnungen von optischen Antennenelementen kann eine ansonsten regelmäßig beabstandete Anordnung stärker unregelmäßig beabstandet oder schwach besetzt machen. Alternativ kann das Entfernen von bestimmten Elementen den Gain der optischen Antennenanordnung entlang von ausgewählten Pfaden funktional steuern, die Breite der zentralen Strahlungskeule und/oder der seitlichen Strahlungskeule variieren oder andere Charakteristiken verändern, die von der Frequenz abhängen. Konstruktionserwägungen, die sich auf die Anzahl, die Position, den Abstand und andere Aspekte der optischen Antennenelemente beziehen, werden weiter unten beschrieben werden.

In vielen Ausführungsformen der empfangenden optischen Antennenanordnung 100, wie sie mit Bezug auf 1 beschrieben wird, kann jedes der optischen Antennenelemente 102 konfiguriert werden, um Signale zu empfangen, die in Amplitude oder der Phase bei verschiedenen räumlichen Richtungen über die Anordnung variieren. Beispiele schließen ein, aber sind nicht darauf begrenzt, ein Teleskop, eine Kamera, ein Bilddetektor, ein Empfangsteil eines Faxgeräts, einen Kommunikationsempfänger, einen Bildkopierer oder ähnliches.

Andere Ausführungsformen der empfangenden optischen Antennenanordnung können angeordnet werden, um ein im Wesentlichen gleichförmiges Bild über der gesamten Fläche der Anzeige zu empfangen. Beispiele dieser Ausführungsformen schließen ein, aber sind nicht darauf begrenzt, Bewegungsdetektoren, Anwesenheitsdetektoren, Tageszeitdetektoren, Zeitmessdetektoren, die zu Sportveranstaltungen gehören, oder ähnliches. Die besondere Konfiguration der verschiedenen Komponenten wie der Kombinierer kann konstruiert werden, um die Art der Wellenformbilder zu berücksichtigen, die durch die optische Antennenanordnung 100 empfangen werden kann, wie auch die Gleichförmigkeit des Wellenformbildes.

Es wird daran gedacht, dass irgendeine Konfiguration einer solchen optischen Antennenanordnung, die elektrische Signale als Antwort auf empfangenes Licht erzeugt, wie sie durch die enthaltenden Ansprüche beansprucht wird innerhalb des beabsichtigten Umfangs der empfangenden optischen Antennenanordnung liegt.

2 zeigt ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform einer erzeugenden optischen Antennenanordnung 100, die konfiguriert wird, um entweder kohärente Lichtenergie oder inkohärente Lichtenergie abzustrahlen. Viele der Komponenten und Techniken, die in dieser Beschreibung mit Bezug auf empfangende optische Antennenanordnungen beschrieben werden, betreffen auch die erzeugenden optischen Antennenanordnungen und umgekehrt. Verschiedene Ausführungsformen der erzeugenden optischen Antennenanordnung 100 können in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, die einschließen, aber nicht darauf begrenzt sind, eine Lichtquelle, eine Anzeige und/oder eine Vielzahl von anderen Anwendungen, die das Richten von Licht auf räumliche Stellen relativ zu jener Anordnung betreffen.

In dieser Offenbarung können die empfangenden und erzeugenden Ausführungsformen der optischen Antennenanordnung 100 mit den gleichen Referenzzeichen versehen werden, da viele Komponenten von beiden Konfigurationen identisch oder ähnlich sein können und in einigen Fällen beide Konfigurationen tatsächlich austauschbar verwendet werden können. Jedoch können bestimmte Komponenten der erzeugenden optischen Antennenanordnung für die verbleibende optische Antennenanordnung (zum Beispiel das Aufweisen einer verschiedenen Schaltung und/oder verschiedenen Wahl von Vorspannungen) verschieden konfiguriert werden, um verschiedene Betriebscharakteristiken bereitzustellen.

Während eine Ausführungsform der optischen Antennenanordnung 100 konfiguriert werden kann, um kohärente Strahlung an bestimmten Stellen zu erzeugen, ähnlich zu einem Laser oder holographischen Geräten, können andere Ausführungsformen der optischen Antennenanordnung inkohärentes Licht erzeugen. Solch eine Lichtquelle könnte ausrichtbar und steuerbar sein, um kohärentes oder inkohärentes Licht zu verschiedenen Zeiten und/oder verschiedenen räumlichen Orten oder entlang ausgewählten Pfaden zu erzeugen. In verschiedenen Ausführungsformen der optischen Antennenanordnung 100 kann die Vielzahl von optischen Antennenelementen 102, die innerhalb der erzeugenden optischen Antennenanordnung 100 eingeschlossen sind, in einer Reihe angeordnet werden. In anderen Ausführungsformen kann die optische Antennenanordnung 100 eine oder eine Anzahl von diskreten optischen Antennenelementen 102 umfassen. Jedes optische Antennenelement 102 kann individuell befestigt oder operativ gekoppelt werden über einen unterschiedlichen &PHgr;-Anpasser 104.

Die Ausführungsform der erzeugenden optischen Antennenanordnung 100, wie sie mit Bezug auf 2 beschrieben wird, umfasst das ein oder mehr optische Antennenelemente 102, entsprechende &PHgr;-Anpasser 104, die elektrischen Leiter 105 und einen Signalteiler 205. Der Signalteiler 205 stellt diagrammatisch eine Komponente oder eine Menge von Komponenten dar, die Signale unter den verschiedenen optischen Antennenelementen 102 verteilen. Jedoch wird ein Fachmann erkennen, dass der Signalteiler 205 tatsächlich Funktionen umfassen kann, wie Signal kombinieren in einigen Ausführungsformen. Zum Beispiel, wie für einige Ausführungsformen hier beschrieben und wie in 2 dargestellt, kann der Signalteiler 205 verschiedene Signale mit Signalen von einem zugehörigen Oszillator 206 kombinieren.

In einer Ausführungsform gibt der Signalteiler 205 ein elektrisches Signal aus, das eine Kombination eines Informationssignals und des Signals aus dem Oszillator ist. Das ausgegebene Signal breitet sich entlang des elektrischen Leiters 105 zu dem &PHgr;-Anpasser 104 aus. Der &PHgr;-Anpasser 104 erzeugt eine phasenangepasste Version des Signals, um das jeweilige optische Antennenelement 102 anzusteuern. Der Output des optischen Antennenelements 102 korrespondiert daher zu dem Informations- und dem Oszillatorsignal.

Abhängig von der Ausführungsform der erzeugenden optischen Antennenanordnung 100 kann ein variierendes oder konstantes Beleuchtungsniveau über sämtlichen optischen Antennenelementen 102 innerhalb der optischen Antennenanordnung 100 erzeugt werden. Zum Beispiel wenn die optische Antennenanordnung 100 als eine Lichtquelle konfiguriert wird, dann kann jedes der optischen Antennenelemente 102 relativ breitbandiges Licht erzeugen an seinem jeweiligen räumlichen Ort. In anderen Zugängen bezüglich einer Lichtquelle können die optischen Antennenelemente 102 zugeordnet werden, um selektiv Licht in einem oder mehreren engen Bändern oder bei einer oder mehr im wesentlichen diskreten Frequenzen zu erzeugen. Wenn das Licht in einem oder mehr engen Bändern ist, können die optischen Antennenelemente 102 hinreichend einander zugeordnet werden, um kohärente Lichtenergie zu erzeugen.

In verschiedenen Anzeigegerät-Ausführungsformen kann es wünschenswert sein, eine variierende Lichtkonfiguration über die optische Antennenanordnung 100 zu liefern, um ein Bild durch Variieren der Amplitude und/oder Farbe des Lichts von den jeweiligen oder Mengen von optischen Antennenelementen 102 anzuzeigen.

Wenn die optische Antennenanordnung 100 als eine optische Anzeige konfiguriert ist, dann kann die Intensität des Signals von jedem der optischen Antennenelemente 102 auf der Basis eines individuellen Elements oder gemäß einer Gruppierung von Elementen gesteuert werden, um eine steuerbare Beleuchtung an entsprechenden räumlichen Stellen zu liefern. Wenn das Muster der Beleuchtung zu einem ausgewählten Bild gehört, kann die abgestrahlte Lichtenergie eine sichtbare Anzeige erzeugen. In einigen Zugängen können die optischen Antennenelemente 102 konfiguriert werden, Licht bei einer oder mehr sichtbaren Wellenlängen zu erzeugen, sodass das sichtbare Bild direkt sichtbar oder auf einer Bildoberfläche wie einem Schirm oder Diffusor sichtbar sein kann. In anderen Zugängen kann das imitierte Licht bei Frequenzen sein, die nicht direkt für Menschen sichtbar sind und in sichtbares Licht durch Wellenlängenwandlung gewandelt werden. In einem einfachen Zugang zur Wellenlängenwandlung trifft das emittierte Licht auf einen Leuchtstoff, der abhängig von der Konfiguration aufwärts wandelnd oder abwärts wandelnd sein kann, und der Leuchtstoff emittiert sichtbares Licht mit einem Energieniveau, welches zu dem Niveau des emittierten nicht sichtbaren Lichts korrespondiert.

Wenn das vom optischen Antennenelement 102 emittierte Licht kohärent ist, kann der Gain, wie hierin beschrieben, gesteuert werden, um den Strahl-Gain richtungsmäßig zu steuern, um eine Abtaststrahl-Anzeige zu erzeugen.

Wie mit Bezug auf die in 1 dargestellte empfangende Konfiguraion der optischen Antennenanordnungen beschrieben, passen die &PHgr;-Anpasser 104 effektiv die relative Durchlaufzeit für ein Signal (in beiden Richtungen) zwischen dem entsprechenden optischen Antennenelement 102 und dem zugehörigen Signalteiler 205 an. In der erzeugenden Konfiguration der optischen Antennenanordnung 100 kann der &PHgr;-Anpasser 104 dadurch die relative Phase des Lichts ändern, welches durch die entsprechenden erzeugenden optischen Antennenelemente erzeugt wird. Eine solche Phasensteuerung kann es der erzeugenden optischen Antennenanordnung 100 erlauben, als ein Strahllenker und/oder Beamformer zu wirken, um die Richtungen oder den Winkel-Gain relativ zu der Anordnung von optischen Antennenelementen 102 zu steuern.

In der Ausführungsform der optischen Antennenanordnungen 100, wie sie mit Bezug auf 2 beschrieben wird, erzeugt der Oszillator 206 ein elektrisches oder optisches Signal, das an das jeweilige optische Antennenelement 102 geliefert werden kann. Wenn das Signal, das von dem Oszillator 206 erzeugt wird, ein elektrisches Signal ist, kann das Signal das optische Antennenelement 102 direkt ansteuern, oder die Frequenz kann niedriger sein als die, welche von dem optischen Antennenelement 102 emittiert werden soll. In solchen Konfigurationen kann ein Aufwärtswandler, wie er weiter unten beschrieben werden wird, die Frequenz des elektrischen Signals in die Frequenz des Lichts aus jedem optischen Antennenelement umwandeln. Signale, die von jedem Oszillator 206 ausgegeben werden, können deswegen dem einen oder mehr entsprechenden &PHgr;-Anpassern 104 zugeführt werden, die zu jeder der erzeugenden optischen Antennenanordnung 100 gehören. Jeder &PHgr;-Anpasser 104 kann dann die relative Phase des Lichts anpassen, das durch die entsprechenden optischen Antennenelemente 102 erzeugt werden soll. Daher wirkt jeder &PHgr;-Anpasser 104 als ein variables Verzögerungselement der Signale, die dem optischen Antennenelement 102 zugeführt werden.

Der Signalteiler 205 ist in 2 gezeigt als zugehörig zum Oszillator 206. Einige Ausführungsformen der optischen Antennenanordnung 100 verwenden einen Oszillator 206, um ein Signal zu erzeugen, das sinusförmig sein kann mit einer bestimmten Frequenz, das dann ein Referenz- oder Trägersignal sein kann. Der Oszillator 206 kann in einer Anzahl von verschiedenen Ausführungsformen konfiguriert werden, wie weiter unten mit Bezug auf 11, 12 und 13 beschrieben wird. Es wird betont, dass die verschiedenen Ausführungsformen des Oszillators, wie sie in dieser Offenbarung beschrieben werden, in ihrer Natur illustrativ sind und nicht beabsichtigt sind, einschränkend im Umfang zu sein. Daher können andere Ausführungsformen der Oszillatoren betrachtet werden, dass sie innerhalb des beabsichtigten Umfangs der vorliegenden Offenbarung liegen.

In verschiedenen lichterzeugenden Ausführungsformen wie eine Lichtquelle kann ein einzelner Oszillator 206 ein Signal erzeugen, das sinusförmig ist, welches an ein individuelles, mehrere oder sämtliche optische Antennenelemente 102 innerhalb der optischen Antennenanordnung 100 geliefert werden kann. In alternativen Ausführungsformen wie einer Anzeige kann jede der Reihen der Anzeigebildelemente (Pixel) durch ein oder mehr optische Antennenelemente 102 definiert werden, sodass jedes (oder jede Gruppe von) der optischen Antennenelemente 102 zu einem bestimmten Oszillator 206 gehört. Wenn im Wesentlichen gleichförmige Beleuchtungsniveaus über die mehreren optischen Antennenelemente geliefert werden sollen, können weniger Oszillatoren 206 verwendet werden, die jeweils ein konsistentes Signal an mehrere optische Antennenelemente liefern. In jenen Ausführungsformen der erzeugenden optischen Antennenanordnung 100, die ein im wesentlichen gleichförmiges Lichtniveau über eine gesamte Anordnung verteilen (wie in dem Fall, wenn die erzeugende optische Antennenanordnung 100 als eine Lichtquelle benutzt wird), kann der Signalteiler 205 mit einem Oszillator-Schaltkreis konfiguriert werden, der ein identisches Input-Signal an jedes der erzeigenden optischen Antennenelemente 102 leitet.

Wie oben bemerkt, ist in einigen Zugängen der Strahlteiler 205 funktional konfiguriert, um ein Input-Signal aufzuteilen wie das Informationssignal in zwei oder mehr Output-Signale, die identisch sein können. Jedes der Output-Signale steuert ein entsprechendes erzeugendes optisches Antennenelement 102 an oder kann ein Trägersignal bilden, das mit einem anderen Signal (wie einem Signal aus dem Oszillator 206) kombiniert werden kann, um das entsprechende optische Antennenelement 102 anzusteuern.

Solch eine Ausführungsform kann noch &PHgr;-Anpasser 104 verwenden. In einem Zugang passt jeder &PHgr;-Anpasser 104 die Zeit, um das korrespondierende optische Antennenelement 102 zu erreichen, für das Oszillatorsignal an und demnach die relative Phase jenes optischen Antennenelements. Die &PHgr;-Anpasser 104 in der erzeugenden Konfiguration der entsprechenden optischen Antennenelemente 102 ändern dadurch die Phase des Lichts über die Anordnung der Elemente innerhalb des optischen Antennenanordnung 100. Solch eine Phasensteuerung kann bekannte Techniken, um die effektive Richtung von emittierter Energie für lokalisierte oder Richtungsbeleuchtung zu kontrollieren, verwenden.

Verschiedene Ausführungsformen der erzeugenden optischen Antennenanordnung 100 können einen Aufwärtswandler umfassen, der zu dem Strahlteiler 205 gehört. Der Aufwärtswandler wirkt, um Licht zu einer Frequenz eines empfangenden elektrischen Signals zu überführen, so wie es gemäß dem Informationsinhalt in ein Signal bei optischen Frequenzen moduliert sein kann. Solch ein Aufwärtswandler ist typischerweise ein nichtlineares, Wurzelgesetz- oder ähnliches Gerät, das einen Output produziert, welcher eine Funktion des informationstragenden Signals und eines zweiten Signals wie eines, welches von dem Oszillator 206 geliefert werden kann, ist. Ein Beispiel einer nicht-aktiven Form eines Aufwärtswandlers kann gefunden werden in T. J. Yen, W.J. Padilla, N. Fang, D.C. Vier, D.R. Smith, J.B. Pendry, D.N. Basov, X. Zhang; „Terahertz Magnetic Response from Artificial Materials"; Science Magazine Reports, 5. März 2004; Seiten 1494–1496; Volume 303, welches hierin durch Bezug eingeschlossen wird.

Andere Ausführungsformen der erzeugenden optischen Antennenanordnung 100 umfassen einen Oszillator, der Signale bei optischen Frequenzen direkt erzeugt, wodurch er die Notwendigkeit für einen separaten Aufwärtswandler umgeht.

Es wird auch in verschiedenen Ausführungsformen daran gedacht, dass eine Mischer-Schaltung, ein Multiplizierer, ein nichtlinearer Schaltkreis oder eine andere geeignete Frequenzwandlungskonfiguration die Frequenz des elektrischen Signals aufwärts wandeln oder abwärts wandeln kann, das durch den Signalkombinierer 205 übertragen oder empfangen werden soll, von optischen Frequenzen zu Frequenzen, die einfacher durch konventionelle Schaltungen verarbeitet werden können. Ein Beispiel eines Geräts, welches Oberwellen eines Eingangsignals erzeugt, wird beschreiben im Artikel: S. Takahashi, A.V. Zayats; „Near-field second harmonic generation at a metal tip apex"; Applied Physics Letters; 13. Mai 2002; Seiten 3479–3481; Volume 80, Nummer 19, American Institute of Physics, welcher hier durch Bezug eingeschlossen wird.

Es wird daran gedacht, dass jede Konfiguration einer optischen Antennenanordnung, die Licht als Antwort auf ein empfangenes elektrisches Signal erzeugt, wie sie durch die Ansprüche beansprucht wird, innerhalb des beabsichtigten Umfangs der erzeugenden optischen Antennenanordnung liegen kann.

Viele Ausführungsformen der optischen Antennenelemente 112 können winzig (in der Mikro- oder Nanoskala) sein, da sie ähnliche physikalische Abmessungen, wie ganzzahlige Vielfache oder Brüche der Wellenlänge &lgr; des Lichts haben, an welches die optischen Antennenelemente ankoppeln (zum Beispiel &lgr;, &lgr;/2 oder &lgr;/4). Daher wird jedes empfangende oder erzeugende optische Antennenelement 102 wie es mit Bezug auf die jeweilige 1 oder 2 beschrieben wird, konfiguriert, um entsprechend Licht zu empfangen oder Licht zu erzeugen innerhalb des sichtbaren Bereichs wie auch nahe dem sichtbaren Lichtspektrum. Typischerweise sind sichtbare Wellenlängen von der Größenordnung 400–700 nm. In vielen Fällen können Wellenlängen nahe dem sichtbaren Bereich als zwischen 300 nm bis etwa 1900 nm liegend betrachtet werden. Jedoch können andere optische Bereiche anwendbar sein. Zum Beispiel können die hier beschriebenen Prinzipien und Strukturen in einigen Fällen zu wesentlich kürzeren Wellenlängen übertragen werden, wie jene von bekannten photolithographischen Techniken. Solche Wellenlängen. können gegenwärtig in der Ordnung von einigen zig Nanometern, zum Beispiel 40 nm sein, obwohl von zukünftigen Herstellungstechniken erwartet werden kann, dass sie diese zu Bereichen von einzelnen Nanometern oder sogar kleiner reduzieren. Die hier dargelegten Prinzipien sollten auf solche Abmessungen anpassbar sein, indem sie Nanoskala-Effekte berücksichtigen. Ähnlich ist die Grenze der oberen Wellenlänge (untere Frequenz) nicht notwendig auf sichtbare oder nahe sichtbare Wellenlängen beschränkt. Tatsächlich können diese Prinzipien, Strukturen und Verfahren, die hier beschrieben werden, bei Wellenlängen im nahen Infrarot (zum Beispiel ungefähr 700–5000 nm), mittleren Infrarot (zum Beispiel ungefähr 5000 nm–25 &mgr;m) oder fernen Infrarot (zum Beispiel ungefähr 25–350 &mgr;m) anwendbar sein. Ein Fachmann wird erkennen, dass diese Bereiche näherungsweise gelten. Zum Beispiel wird das obere Ende des mittleren Infrarotbereichs manchmal bei ungefähr 30 oder 40 &mgr;m definiert und das obere Ende des fernen Infrarotbereichs wird manchmal bei ungefähr 250 &mgr;m definiert.

Ein Viertel-Wellenlänge-optisches-Antennenelement 102 hat eine effektive Länge, die im Wesentlichen ein Viertel der Wellenlänge des empfangenden/erzeugenden Lichts für das zugehörige Medium ist. Ein Halb-Wellenlänge-optisches-Antennenelement 102 hat eine effektive Länge, die im Wesentlichen die Hälfte der Wellenlänge des empfangenden/erzeugten Lichts für das zugehörige Medium ist. Ein Fachmann wird erkennen, dass die Wellenlänge von der Konfiguration und zugehörigen Medien abhängt, einschließlich der effektiven dielektrischen Konstante der Medien, durch welche die Signale sich ausbreiten.

Die individuellen optischen Antennenelemente 102 können in Feldern angeordnet werden, um die optischen Antennenanordnungen zu bilden und demnach können die optischen Antennenelemente innerhalb der Nano- oder Mikroskala hergestellt werden. Es wird deswegen daran gedacht, dass viele Anwendungen einer optischen Antennenanordnung eine große Anzahl von optischen Antennenelementen betreffen, die in einem Feld angeordnet werden. Als solches verwendet ein Herstellungszugang Halbleiterverarbeitungstechniken, um eine Anzahl von Elementen herzustellen, welche ein gut gesteuerte Position und/oder Abmessungen haben.

Solche Herstellungszugänge können in Fällen ausgewählt werden, bei denen es geringe Betriebs- und Konfigurationsvariationen zwischen den individuellen optischen Antennenelementen gibt, obwohl andere Systeme auch solche Techniken verwenden können.

Geeignete Halbleiterverarbeitungstechniken umfassen, aber sind nicht darauf begrenzt, Lithographie (wie Photolithographie, Elektronenstrahllithographie), Nanoröhrchenzüchten, Selbstzusammenbau (self-assembly) oder Herstellung von anderen Nanostrukturen. Andere bekannte Techniken, die verwendet werden können, um große Anordnungen von optischen Antennenelementen herzustellen, können innerhalb des beabsichtigten Umfangs der vorliegenden Offenbarung sein.

Die verschiedenen Ausführungsformen der optischen Antennenanordnung 100 können deswegen als eine optische Antenne betrachtet werden, die Lichtenergie „einfängt" oder „erzeugt", wie mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben. Wie aus der obigen Beschreibung ersehen werden kann, kann die Phasensteuerung der individuellen optischen Antennenelemente es erlauben, dass der Gain der optischen Antennenanordnung unabhängig von konventionellen optischen Fokussier- oder Bearbeitungstechniken definiert werden kann wie solchen mit Linsen oder mit Beugungs-, Brechungs- oder Reflexionselementen einschließlich linkshändigem Material. Jedoch schließen die Prinzipien, Strukturen und Verfahren, die hier beschrieben werden, nicht notwendigerweise den Gebrauch von konventionelleren optischen Fokussier-, Form-, Verfahrens- oder anderen Techniken wie Linsen, Beugungselementen, Phasenplättchen, Filtern, Aperturen, Polarisierern oder anderen konventionellen Komponenten oder Systemen aus.

Die typische Analyse von Photonenabstrahlern oder -empfängern wurde traditionell als ein Bereich der Quantenphysik betrachtet, wie er oft durch die Schrödigergleichung charakterisiert wird. Während eine solche Analyse für viele Aspekte der hier beschriebenen Geräte und Systeme anwendbar sein kann, wird die Konstruktion und die Charakteristiken der optischen Antennenanordnung 100 typischerweise eher eine Maxwellsche Analyse und Konstruktion involvieren. Daher können viele Antennentechniken und -gleichungen, die auf Antennenkonstruktionen, Wellenausbreitungen, Kopplungen und andere Aspekte von Mikrowellen- und andere elektromagnetische Strahlungsspektren zutreffen, relativ direkt auf die Konstruktionen und Systeme angewendet werden, welche hier beschrieben werden. Zum Beispiel können die Konstruktionen, Konzepte und Analyse einer optischen Antennenanordnung Phasenanordnung-Techniken (phase array techniques) für synthetische Aperturen oder andere antennenbezogene Konzepte verwenden, um Energie bei optischen Frequenzen zu detektieren, zu erzeugen, auszurichten oder anderweitig damit wechselzuwirken.

3 zeigt diagrammatisch eine Seitenansicht einer verallgemeinerten Ausführungsform der optischen Antennenanordnung 100, wie sie mit Bezug auf 1 und/oder 2 beschrieben wird. Die optische Antennenanordnung 100 kann hergestellt werden unter Verwendung einer Vielfalt von Halbleiterverarbeitungstechniken oder anderen geeigneten Techniken. In bestimmten Ausführungsformen trägt das Substrat 202 oder der Trägerkörper solche Elemente wie den &PHgr;-Anpasser 104, den Kombinierer 106, den Signalteiler 205 und den Oszillator 206, wie sowohl in 1 als auch in 2 beschrieben, obwohl diese in 3 der Direktheit der Darstellung halber weggelassen werden. In dieser Offenbarung kann der Begriff „trägt" im physikalischen statt im signaltreibenden Kontext auf eine Komponente angewendet werden wie auf das optische Antennenelement, welches an das Substrat 202 individuell befestigt oder operativ gekoppelt ist, im Substrat integriert oder enthalten, operativ gekoppelt an eine intermediäre Struktur, die das optische Antennenelement an das Substrat befestigt oder an irgendeine Art von Anordnung, bei der das Substrat als tragend oder unterstützend betrachtet werden kann. Zusätzlich kann das Substrat 202 in verschiedenen Ausführungsformen beträchtlich verschieden von konventionellen Halbleitersubstraten konfiguriert werden. Zum Beispiel können Materialien wie Polymere, Metalle, Gummi, Glas oder Mineralien das Substrat bilden, das die optischen Antennenelemente trägt. Zusätzlich kann in bestimmten Ausführungsformen eine Art von Feld verwirklicht werden, um das optische Antennenelement in der Position bezüglich zueinander zu halten, zusätzlich zu oder unabhängig von der physikalischen strukturellen Unterstützung.

Das Substrat kann auch zusätzliche Komponenten in einigen Konfigurationen umfassen wie Aufwärtswandler, Abwärtswandler, Mischer und/oder Entmischer, welche mit Bezug auf bestimmte Figuren beschrieben werden. Eine Reihe von optischen Antennenelementen 102 kann hinter oder neben jedem optischen Antennenelement 102, das in 3 gezeigt wird, positioniert werden, wodurch eine zweidimensionale Anordnung von optischen Antennenelementen 102 gebildet wird.

Wenn die Elemente 102 in einer relativ zueinander gestapelten Anordnung positioniert werden können, können mehrere Substrate oder ein oder mehrere Schichten, die auf den Substraten gebildet werden, welche jeweils eine zweidimensionale Anordnung von optischen Antennenelementen enthalten, in festen oder variablen Positionen relativ zueinander positioniert werden. In einigen Fällen können die zweidimensionalen Anordnungen durch variables Beabstanden zwischen den Reihen von optischen Antennenelementen 102 oder andere nicht gleichförmige Anordnungen erhalten werden. Solche zweidimensionalen Anordnungen können gestapelt, gelegt, gebildet oder anderweitig zusammengebaut oder hergestellt werden mit einer gestapelten, geschichteten oder anderen dreidimensionalen Anordnung, um eine dreidimensionale Anordnung von optischen Antennenelementen zu bilden. Solch dreidimensionalen Anordnungen können verwendet werden für eine Vielfalt von Zwecken zum Beispiel als eine Gruppe von kooperierenden, optischen Antennenelementen.

In anderen Anwendungen können ein oder mehrere Schichten von optischen Antennenelementen als ein Referenzwellenform-Erzeuger arbeiten. Die Referenzwelle kann ein antreibendes Signal zum Abwärtswandeln oder Mischen liefern, kann als eine relative Phasenkontrolle operieren oder kann eine Referenzwelle liefern, gegenüber welcher einlaufende oder auslaufende Wellen verglichen werden können. In einem Zugang kann die Energie der Referenzwelle gleichzeitig mit jener der einlaufenden Welle zugeführt werden, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das zu einer linearen oder nichtlinearen Kombination von einlaufenden und Referenzwellen korrespondiert. In einem relativ direkten Zugang entspricht das elektrische Signal der Summe der Amplituden von Referenzwelle und einlaufender Welle. Wenn zwei Wellen im Wesentlichen die gleiche Frequenz haben, kann die Summe eine kohärente Summe sein und relative Phaseninformation liefern.

Eine Vielfalt von Anordnungen von unregelmäßigen oder regelmäßigen optischen Antennenelementkonfigurationen können mit Bezug auf diese Offenbarung beschrieben werden. In einer Ausführungsform ist der Abstand zwischen jeder Reihe und/oder Spalte der optischen Antennenelemente 102 relativ gleichförmig, um reguläre Anordnungen von optischen Antennenelementen 102 zu erzeugen. Alternativ kann jedes der optischen Antennenelemente unregelmäßig beabstandet sein, um relativ ungleichförmige Anordnungen von optischen Antennenelementen zu erzeugen. Eine Vielfalt von regelmäßigen oder unregelmäßigen Anordnungen von optischen Antennenelementen kann ausgewählt werden abhängig von dem gewünschten Antennen-Gain und dem Strahlungsmuster. Wenn die relativen Phasen von einlaufenden oder auslaufenden Wellen bestimmt oder gesteuert werden können, kann der Gain oder die Richtungsabhängigkeit der optischen Antennenanordnung gesteuert werden unter Verwendung von Beamforming- und Strahllenkungskonzepten. Die Konstruktion, das Material oder die Konfiguration der optischen Antennenelemente kann ausgewählt werden basierend auf der besonderen. Konstruktion oder Anwendung der Anordnung des optischen Antennenelements.

In einer Ausführungsform können lithographische Zugänge eine große Anzahl von verschiedenen Ausführungsformen von Anordnungen von optischen Antennenelementen 102 oder diskreten optischen Antennenelementen erzeugen. Die Komplexität jedes optischen Antennenelements reicht von relativ einfachen optischen Antennenkonfigurationen mit Dipol, einschließlich zum Beispiel Nanoröhrchen oder leitende oder dielektrische Pfeiler bis zu jenen einschließlich Bögen, Kurven, Unstetigkeiten oder anderen unregelmäßigen Konfigurationen. Lithographische Techniken können verwendet werden, um die optischen Antennenelemente oder andere Teile der optischen Antennenanordnung in eine komplexere Form zu bringen, um zum Beispiel Kurven, Winkel, diskontinuierliche Strukturen zu bilden, wie sie verwendet werden können, um Impedanz, kapazitive Strukturen, Phasensteuerstrukturen, Dioden, Transistoren, Kondensatorstrukturen, leitende Strukturen, Widerstandstrukturen, Gitterlücken oder andere Strukturen herzustellen, einschließlich jener, die komplexer sein können oder Kombinationen solcher Strukturen umfassen. Als ein Beispiel sind Strukturen basierend auf Nanoröhrchen entwickelt wurden mit integralen Bögen, von denen gezeigt wurde, dass sie fähig sind, nichtlineare elektrische Antworten bereitzustellen. Solche Strukturen können gleichzeitig als optische Antennenelemente und nichtlineare Geräte wirken. Lithographische Techniken können deswegen verwendet werden, um wiederholt eine Anzahl von Anordnungen aus ähnlichen oder unähnlichen Komponenten schnell und genau herzustellen.

In einem typischen photolithographischen Prozess wird eine schützende Photolackschicht auf ein Substrat oder ein anderes ebenes Objekt aufgetragen, das aus einem Halbleitermaterial oder Metall gebildet wird. Die Photolackschicht ist gestaltet, wie es allgemein bekannt ist, mit einer Vielzahl von auf Photographie basierenden Entwicklungsprozessen. Ein belichteter Bereich des Materials wird dann geätzt oder anderweit entfernt zum Beispiel durch Innenstrahl- oder Elektronenstrahl-Abtragen. Während diese Ausführungsform eines Prozesses hier offenbart wird, kann auch eine Anzahl von anderen Herstellungstechniken angemessen sein. Zum Beispiel direkte Elektronenstahllithographie, Abhebetechniken, Nanozüchten oder andere Techniken können ausgewählt werden, abhängig von der besonderen Konfiguration, Anwendung, Abmessungen oder anderen Faktoren.

4 zeigt eine Ausführungsform einer optischen Antennenanordnung 100, bei welcher ringförmige optische Antennenelemente 102 auf dem Substrat 202 gebildet werden unter Verwendung von lithographischen Techniken, sodass die Materialien gemäß bekannten Techniken aufgetragen werden können. Das Auftragen kann in einer Vielfalt von Konfiguration angemessen sein einschließlich jener, bei denen die optischen Antennenelemente 102 von einer Größenordnung eines Bruchteils der Wellenlänge des einlaufenden oder auslaufenden Lichts sind.

Während die optischen Antennenelemente 102 der 4 als ringförmig dargestellt sind, können auch andere geometrische oder nicht geometrische Formen ausgewählt werden.

In einer Ausführungsform kann jedes optische Antennenelement 102 mit Metallen wie Gold, Silber, Aluminium oder Kupfer gebildet werden. Das Material des Antennenelements kann zum Beispiel durch elektrochemische Ablagerungen, ein PVD-Verfahren (physical-vapor-deposition), CVD-Verfahren (chemical vapor-deposition) geliefert werden oder kann auf eine Vielzahl von Arten wachsen. In verschiedenen Ausführungsformen können die optischen Antennenelemente auch aus Halbleiter- oder ähnlichen Materialien geformt werden wie kohlenstoff- oder siliziumbasierten Materialien, welche typischerweise dotiert werden können oder anderweitig mit zusätzlichen Materialien kombiniert werden können. In einer Ausführungsform kann das Metall und/oder die Halbleitermaterialien des optischen Antennenelements so ausgewählt werden, dass sie eine relativ hohe Elektronenbeweglichkeit haben. Materialien mit hoher Elektronenbeweglichkeit sind entwickelt wurden, um bei relativ hohen Frequenzen betrieben zu werden. Zum Beispiel wurde über Geräte mit hoher Elektronenbeweglichkeit im Terahertz-Bereich berichtet.

Die minimal erreichbaren Abmessungen von Merkmalen, welche durch Halbleiter- oder ähnliche Herstellungstechniken hergestellt werden, verringern sich ständig. Das gegenwärtige Niveau der Abmessungen kann viele Ausführungsformen von optischen Antennenelementen herstellen. Zum Beispiel haben Hersteller von integrierten Schaltkreisen kommerzielle Geräte mit Abmessungen unter 100 nm freigegeben und Pläne für Abmessungen von wenigen 10 nm angekündigt. Es wird erwartet, dass die Präzision, Steuerung der Abmessungen, Herstellbarkeit und andere Aspekte der hier beschriebenen Strukturen und Verfahren von solchen technologischen Entwicklungen profitieren können. Solche technologischen Entwicklungen lösen die Erwartungen aus, optische Antennenelemente herzustellen, die Abmessungen von der Ordnung von wenigen 10 Nanometern haben. In einigen Fällen können optische Antennenelemente hohe vertikale Längenverhältnisse haben, zum Beispiel 10:1 oder größer. Ein optisches Antennenelement mit Dipol oder eine nicht regelmäßige Antenne von 700 nm, 350 nm oder 175 nm ist deswegen realisierbar unter Verwendung von gegenwärtigen Technologien.

Eine andere Technologie, welche verwendet werden kann, um eine Anzahl von Ausführungsformen von optischen Antennenelementen zu erzeugen, ist die Elektronenstrahllithographie. Unter Verwendung von Elektronenstrahltechniken kann der Benutzer präzise die Form und die Abmessungen eines Merkmals, welches produziert wird, steuern. Viele Ausführungsformen von Elektronenstrahltechniken liefern eine höhere Präzision als gegenwärtige lithographische Techniken und stellen das Bilden von Merkmalen bereit, welche Abmessungen bis zu ein paar Nanometer haben. Daher gibt es eine Vielfalt von Techniken, um eine Anordnung von winzigen optischen Antennenanordnungen zu bilden. Eine relativ direkte Technik beinhaltet das Herstellen der optischen Antennenelemente als Metalllinien auf einem im Wesentlichen gleichförmigen Halbleiter, Siliziumsubstrat oder alternativ auf einem komplexen Substrat wie einem Silizium-auf-Isolator (SOI)-Substrat), einen Silizium-auf-Saphir-Substrat, einem Silizium-auf-Diamant-Substrat oder auf irgendeiner anderen geeigneten Konfiguration eines Substrats (oder einem anderen Element, das konfiguriert ist, um die relative Position der optischen Antennenelemente zu halten) unter Verwendung von konventionellen Halbleiterherstellungszugängen. Andere Materialien einschließlich Halbleitern, Dielektrika oder Leiter können das Substrat bilden.

5a und 5b zeigen eine Ausführungsform der optischen Antennenanordnung 100, welche jeweils eine Mehrzahl von Nanoröhrchen umfasst, die die Anordnung von optischen Antennenelementen 102 bilden, wie sie von dem Substrat 202 getragen wird. Optische Antennenanordnungen können eine große Zahl und Vielfalt von Konfigurationen von optischen Antennenelementen umfassen und können als Dipole, gekrümmte Strukturen, diskontinuierliche Strukturen etc. geformt werden und können gezüchtet werden unter Verwendung von kohlenstoffbasierter Nanostrukturtechnologie (zum Beispiel unter Verwendung von kohlenstoffbasierten oder anderen Nanoröhrchen). Eine große Anzahl von Nanoröhrchen kann gezüchtet werden, um eine Anordnung von optischen Antennenelementen zu bilden, indem Nanostrukturtechniken verwendet werden zum Beispiel durch das Aufweisen von kleinen Vertiefungen, welche am Anfang unter Verwendung von solchen Techniken wie Lithographie als ein Muster auf einem Substrat gebildet werden. Die Stellen der ein oder mehr Vertiefungen entsprechen den gewünschten Stellen der Nanoröhrchen, die gezüchtet werden sollen. Das gemusterte Substrat wird dann in eine Ablagerungskammer (deposition chamber) gestellt, solange wie es gewünscht es, abhängig von der Länge der Nanoröhrchen. Die Stellen der gemusterten Vertiefungen können in dieser Offenbarung als „Keimbereiche" 504 bezeichnet werden, da die Nanoröhrchen selektiv an den Stellen der gemusterten Vertiefungen gezüchtet werden können. Typischerweise bilden Nanoröhrchen dünne Strukturen, welche im Durchmesser von einem bis zu 10 Molekülen für verschiedene Ausführungsformen der Nanoröhrchen reichen. Während die beispielhafte Ausführungsform hier als 1 bis 10 Moleküle einschließend beschrieben wird, übertreffen in manchen Anwendungen die Durchmesser der Nanoröhrchen solche Abmessungen.

Bei Nanoröhrchen kann jedes optische Antennenelement 102 an der Stelle eines Defekts in einem Substrat gezüchtet werden. In verschiedenen Ausführungsformen können die Nanoröhrchen in einem Winkel mit Bezug auf die Oberfläche gezüchtet werden (einschließlich parallel zur Oberfläche). Jedes optische Antennenelement kann eine verschiedene oder sogar zufällige Winkelorientierung mit Bezug auf die Oberfläche des Substrats haben. In verschiedenen Ausführungsformen kann jedes Nanoröhrchen als gerade ausgerichtet hergestellt werden oder mit einer Krümmung hergestellt werden. In dieser Offenbarung kann die Krümmung als eine nicht regelmäßige Antennenkonfiguration betrachtet werden, die von der regelmäßigen Dipol-Antennenkonfiguration verschieden ist. Die Dauer des Wachsens und die Wachtumsrate bestimmen die resultierende gewünschte Höhe, Winkel und Krümmung von jedem Nanoröhrchen.

In verschiedenen Ausführungsformen können bestimmte Nanoröhrchen sogar gekreuzt werden oder gekreuzt und verbunden werden, um einen Knotenpunkt zu bilden. Wenn daher gewünscht wird, dass ein Nanoröhrchen einer bestimmten Höhe gebildet wird, kann es dem Nanoröhrchen erlaubt werden, für eine vorbestimmte Zeitdauer zu wachsen, die zu jener Länge und Wachstumsrate korrespondiert. Solche Zugänge sind angewendet worden, um nichtlineare Geräte zu produzieren wie Transistoren, Dioden und Feldemissionstrukturen, wie zum Bespiel beschrieben in M. Ahlskog, R. Tarkiainen, L. Roschier, und P. Hakonen, Singleelectron transistor made of two crossing multiwalled carbon nanotubes and its noise properties, Applies Physics Letters Vol 77(24), S. 4037–4039, 11. Dezember 2000, und Cumings and Zettl, Field emission and current-voltage properties of boron nitride based filed nanotubes.

5b zeigt eine Ansicht von oben einer Ausführungsform von Nanoröhrchen, wie sie in 5a gezeigt wird. Mehrere Nanoröhrchen, die eine Anordnung bilden, können zu einer gleichförmigen Höhe oder verschiedenen Höhen gezüchtet werden wie es gewünscht wird. Viele Ausführungsformen von Nanoröhrchen können kohlenstoffbasiert sein, obwohl irgendein anderes geeignetes Material, welches verwendet werden kann, innerhalb des beabsichtigten Umfangs der vorliegenden Offenbarung ist.

Die Anordnung von optischen Antennenelementen 102, wie sie mit Bezug auf 5a und 5b beschrieben wird, kann deswegen in einem eindimensionalen, zweidimensionalen oder dreidimensionalen Nanostrukturmuster angeordnet werden und kann entweder in einem regelmäßigen oder in einem unregelmäßigen Muster gebildet werden. Die Ausführungsformen der optischen Antennenelemente 102, welche mit Bezug auf die 3, 4 und 5a beschrieben werden, können verwendet werden, um entweder die erzeugenden oder die empfangenden optischen Antennenelemente 102 innerhalb der entsprechenden erzeugenden oder empfangenden optischen Antennenanordnung 100 herzustellen. Eine Anzahl von verschiedenen Ausführungsformen der Muster der optischen Antennenelemente 102, die eine Anordnung in der optischen Antennenanordnung 100 bilden, wird später in dieser Offenbarung beschrieben.

Eine Anzahl von auf Nanoröhrchen basierenden Herstellungstechniken für ein optisches Antennenenelement kann kristaline Verfahren verwenden, kann Polymere verwenden oder kann sogar biologisch inspirierte Polymere verwenden (sowie Desoxyribonukleinsäure (DNA) oder Proteine). Die Struktur der resultierenden Nanoröhrchen kann kristallin sein. In verschiedenen Ausführungsformen können die Nanoröhrchen konzeptionell als eine kristalline Struktur gebildet werden durch das Formen einer ebenen Graphen-Schicht in einen Zylinder und das Bedecken der Enden des Zylinders mit einem Halbkugel-„Buckyball". Andere Konfigurationen von und Verfahren für das Bilden von Nanoröhrchen oder ähnlichen Strukturen können auch innerhalb des beabsichtigten Umfangs der vorliegenden Offenbarung sein. Die kristallinen Zugänge (einschließlich aber nicht daraufbegrenzt Nanoröhrchen oder andere Nanostrukturen) könnten geeigneter sein für optische Antennenelemente, welche in einem Muster angeordnetet werden. können, welches senkrecht zu der Ebene ist, die durch die Wellenform gebildet wird, entweder für ein erzeugendes oder empfangendes optisches Antennenelement. Es kann jedoch auch eine Anzahl von verschiedenen Konfigurationen der Antennenkonstruktion geben. Viele Konstruktionen für eine optische Antennenanordnung können zu ihrem Vorteil existierendes Wissen über optische Systeme nutzen, welche zum Beispiel in Mikrowellen-Millimeterbereich arbeiten. Abhängig von der besonderen Ausführungsform könnten solche optischen Antennenanordnungen entweder für Breitband- oder Schmalband-Antennenanwendungen angewendet werden.

Eine Anzahl von verschiedenen Konfigurationen einer empfangenden optischen Antennenanordnung kann als Detektoren arbeiten. Eine Ausführungsform der optischen Antennenanordnung simuliert die menschliche Sehkraft durch das Bereitstellen von drei Anordnungen von abgestimmten optischen Antennenelementen, wobei jede dieser drei Anordnungen optimiert oder abgestimmt wird für das Arbeiten bei Lichtfrequenzen, die durch die menschliche Sehkraft besonders nachweisbar ist (rote, grüne und blaue Wellenlänge des Lichts). Jede der drei Anordnungen der optischen Antennenelemente kann als ein unterschiedlicher Ring gebildet werden. Zum Beispiel in einer Ausführungsform einer optischen Antennenanordnung bilden drei Anordnungen von optischen Antennenelementen 102 drei konzentrische Ring-Anordnungen (oder andere Formen von Anordnungen), die jeweils als rotes, grünes und blaues Licht empfangende Ringe (nicht gezeigt) konfiguriert/gefärbt werden können.

Während das obige eine Ausführungsform der empfangenden optischen Antennenanordnung beschreibt, welche eine Mehrzahl von Lichtfrequenzen nachweist, die zu Farben wie rot, grün und blau korrespondieren, ist es ebenfalls innerhalb des beabsichtigten Umfangs der vorliegenden Offenbarung, optische Antennenanordnungen mit vielen Farben bereitzustellen, welche andere Bereiche von vielfarbigen Licht erzeugen oder empfangen. Solche vielfarbigen erzeugenden oder empfangenden optischen Antenneanordnungen können anwendbar sein, um Projektor-Anwendungen anzuzeigen, wie es wahrscheinlich ist für die nächste Generation von Fernsehen, Anzeigeprojektion, Computer, Theater und andere ähnliche Anwendungen. In anderen Frequenzbereichen können die vielfarbigen oder zweifarbigen empfangenden oder erzeugenden optischen Antennenanordnungen konfiguriert werden, um in anderen sichtbaren Lichtbereichen oder Infrarot- oder Ultraviolettbereichen zu arbeiten.

Erzeugende oder empfangende optische Antennenanordnungen können konfiguriert sein, um Licht einer Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzen, Frequenzbereichen oder Kombinationen von Frequenzen oder Frequenzbereichen zu erzeugen/zu empfangen, während sie innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung bleiben. Zum Beispiel kann es gewünscht sein, optische Antennenelemente zu verwenden, welche Licht im nahen Infrarot- oder nahen Ultraviolett-Spektrum erzeugen oder empfangen, wie es nützlich sein kann für eine Vielzahl von Anwendungen einschließlich thermischem Abbilden, ultravioletter Beleuchtung oder Detektion oder irgendeiner anderen angemessenen Anwendung. In anderen Ausführungsformen kann es gewünscht sein, Licht zu erzeugen/zu empfangen unter Verwendung einer einzelnen Frequenz. Eine solche Übertragung oder Detektion kann mehr Selektivität, eine vereinfachte Detektion, synchronen Betrieb und/oder reduzierte Kosten oder Komplexität liefern. Die besondere Lichtanwendung sollte betrachtet werden, wenn die Frequenz der erzeugten oder der empfangenen optischen Energie bestimmt wird.

6 zeigt eine Ausführungsform von Signalen, die sinusförmig sein können, welche von einer Mehrzahl von optischen Antennenelementen 102a und 102b erzeugt werden, welche zusammen einen zugehörigen Signalstärkegraphen bilden. 7 zeigt eine Ausführungsform von 6, bei welcher das erzeugte Licht mit der höchsten Amplitude um ein paar Grad in Bezug auf 6 nach oben strahlgelenkt wird. Während eine Anordnung von optischen Antennenelementen 102 typischerweise eine große Anzahl von Elementen umfassen würde, werden nur zwei optische Antennenelemente 102a und 102b in, 6 und 7 dargestellt: wegen der Deutlichkeit beim Beschreiben von bestimmten Beamforming und Strahllenkungstechniken. Diese Konzepte können auch auf viel größere Anordnungen von optischen Antennenaggregaten 100 ausgedehnt werden. Jedes optische Antennenelement 102a und 102b strahlt Signalmuster aus, wie sie in den 6 und 7 als entsprechende Signallinien 702a und 702b dargestellt werden.

Die entsprechenden Signallinien 702a und 702b, welche durch die optische Antennenelemente 102a und 102b erzeugt werden, werden in der Zeichnung als in einem im Allgemeinen kugelförmigen Muster ausgestrahlt gezeigt. Ein Fachmann wird erkennen, dass das tatsächliche Emissionsmuster von jedem der Elemente einschließlich Amplitude und Phase von der Konfiguration des individuellen Antennenelements und von den Materialien und/oder Strukturen der umgebenden oder der nahe beiliegenden individuellen Elemente abhängen kann. Demnach können andere Muster als die kugelförmigen innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung sein, obwohl das kugelförmige ausgewählt wurde wegen der Klarheit der Darstellung für die vorliegenden Konzepte. Weiterhin wird die Beschreibung, Ausbreitung und Wechselwirkung von Wellen hier vereinfacht auf einen Fall, bei dem die Wellen typischerweise von derselben Wellenlänge sind. Dieser Aspekt eignet sich in vielen Fällen für eine kohärente Wechselwirkung. Ein Fachmann wird erkennen, dass Variationen in der Frequenz, Frequenzunterschiede, nicht kohärente Konzepte und andere Arten von Wechselwirkung und verwandte Techniken und Prinzipien für bestimmte Konfigurationen oder Anwendungen der Verfahren und Strukturen, die hier beschrieben werden, anwendbar sein können.

Ebenfalls werden in den 6 und 7 nur zwei Dimensionen des sphärischen Musters der Signallinien 702a und 702b gezeigt wegen der Deutlichkeit der Darstellung, obwohl typischerweise solche Konfigurationen in drei Dimensionen unter Verwendung von bekannten Techniken zum Analysieren von Strahlausbreitung und Interferenz analysiert werden würden. Jede Signallinie 702a und 702b stellt zum Beispiel einen Kamm eines sinusförmigen Musters dar, welches durch die jeweiligen optischen Antennenelemente 102a und 102b gebildet wird. Der Ort, an dem sich die Signallinien 702a und 702b schneiden, stellt jene Phasenschnittpunkte 704 dar, bei denen die Signallinien 702a und 702b einander entsprechen (beide einen Kamm haben) und demnach in Phase sein können.

6 und 7 illustrieren eine Anzahl von Phasenschnittlinien 706, die durch viele der Phasenschnittpunkte 704 durchlaufen. Die größte und typischerweise die stärkste der Phasenschnittlinien 706a entspricht einer Hauptstrahlungskeule 708, wie es im Signalstärke-Plot gezeigt wird.

Die Phasenschnittlinien 706a, 706b und 706c bestimmen die Orte, an denen die Wellen sich konstruktiv addieren, um Amplitudenspitzen zu bilden. Zwei zusätzliche Phasenschnittlinien 706b und 706c entsprechen den Seiten-Strahlungskeulen 710 in dem Signalstärke-Plot in 6 und 7. An jeder Stelle entlang der Phasenschnittlinien 706a, 706b und 706c addieren sich die Signale von den beiden optischen Antennenelementen 102a und 102b konstruktiv. Demnach korrespondieren die Phasenschnittlinien 706a, 706b und 706c typischerweise zu den Bereichen mit der höchsten Lichtamplitude der optischen Antennenanordnung. Während 6 und 7 eine vereinfachte Darstellung der kohärenten Wechselwirkung geben und zeigen, wie das Bilden der Hauptstrahlungskeule 708 wie auch der Seitenstrahlungskeulen 710 oder die allgemeine Richtung der Phasenschnittlinien 706a, 706b und 706c aus Antennenmustertechniken und -konzepten folgen, werden oft die Erhältlichkeit von vielen Elementen und die Steuerung der Elementpositionierung größere Flexibilität bei der relativen Position, der Anzahl, der Orientierung und anderen Charakteristiken der Antennenanordnung erlauben. Konstruktionen, welche eine solche Flexibilität erlauben, können entwickelt werden unter Verwendung von konventionellen analytischer oder computerbasierter Techniken zum Konstruieren oder Analysieren von Anordnungen von Antennenelementen.

Darüber hinaus während 6 und 7 beide erzeugende Antennenmuster gemäß den erzeugenden optischen Antennenelementen 102a und 102b zeigen, können solche Antennenmuster-Konzepte auch auf empfangende optische Antennenelemente anwendbar sein. Antennenmuster sowohl für die erzeugenden als auch für die empfangenden optischen Antennenelemente 102a und 102b entsprechen zu großen Teilen der relativen Phase und Amplitude der Lichtwellen, wie es durch die entsprechenden Signallinien 702a und 702b angezeigt wird. Zum Beispiel zeigt 7, dass das Ändern der Phasen der entsprechenden Signallinien 702a und 702b den Ort der Phasen-Schnittlinien 706a, 706b und 706c wie auch die Charakteristiken der Hauptstrahlungskeule 708 und der Seitenstrahlungskeule 710 (charakterisiert durch den Ort, die relative Größe, Breite und anderer Merkmale) verändern kann. 7 illustriert den Effekt des Verschiebens der Phase der Welle, die von den unteren optischen Antennenelementen erzeugt oder empfangen wird, um einen bestimmten Betrag mit Bezug auf die Wellen, welche von dem oberen optischen Antennenelement erzeugt/empfangen werden.

Daher wird die Phase des unteren optischen Antennenelements 102b mit Bezug auf die Phase des oberen optischen Antennenelements 102a um 180° verändert (z. B. nach vorne gelenkt). Dieser Prozess der Phasenverschiebung des Signals, das bei mindestens einem der optischen Antennenelemente 102 erzeugt wird, mit Bezug auf ein anderes der optischen Antennenelemente, um die Richtungsabhängigkeit der optischen Antennenanordnung zu steuern, wird hier der Einfachheit halber als Strahllenken bezeichnet, obwohl das Konzept der Steuerung der Struktur, Richtung und/oder Form des Antennenmusters auch in anderen Kontexten als dem Richten eines Energiestrahls angesprochen werden kann.

Ein Fachmann wird erkennen, dass andere Aktionen bzgl. der Steuerung der Phase oder relativen Phase auch auf andere Effekte gerichtet werden können, einschließlich einer möglichen Strahlungskeulen-Optimierung, Wellenkopplung oder anderen Effekten. Darüber hinaus hat die vorliegende Diskussion die Polarisationseffekte oder Orientierung des E-Feldes ausgelassen, um die Darstellung der Konzepte und Prinzipien zu vereinfachen. Ein Fachmann wird erkennen, dass eine Vielfalt von analytischen, experimentellen und anderen Techniken wie auch eine Vielfalt von Strukturen angewendet werden können, um Polarisationseffekte zu konstruieren, zu implementieren, zu analysieren oder anderweitig zu behandeln oder zu verstehen.

Das Strahllenken kann auch die relativen Positionen der Hauptstrahlungskeule 708 und der Seitenstrahlungskeule 710 mit Bezug auf die optischen Antennenelemente 102a und 102b verschieben. Es wird darauf hingewiesen, dass z. B. die Hauptstrahlungskeule 708 und die Seitenstrahlungskeulen 710, wie sie mit Bezug auf 7 beschrieben werden, im Allgemeinen in einer Richtung entgegen des Uhrzeigersinns rotiert werden, wenn sie mit 6 verglichen werden. In einem vereinfachten Beispiel wird das Vergrößern einer Steigung der Phasendifferenz zwischen Wellen aus verschiedenen optischen Antennenelementen das Verschieben der Hauptstrahlungskeulen und/oder der Seitenstrahlungskeulen erhöhen. Während das Konzept des Strahlungslenkens rechnerisch komplizierter werden kann, wenn die Anzahl der optischen Antennenelemente in einer Anordnung vergrößert wird, können konventionelle Zugänge noch immer verwendet werden.

Diese Offenbarung liefert eine Anzahl von Ausführungsformen von Techniken, durch welche Strahllenken, Beamforming, Steuerung des Antennenmusters oder andere adaptive Antennentechniken auf optische Antennenanordnungen 100 angewendet werden können. Andere Ausführungsformen von Strahllenkungs- und Beamforming-Techniken über eine Vielzahl von Anordnungen von optischen Antennenelementen 102 können innerhalb des beabsichtigten Umfangs der vorliegenden Offenbarung sein.

Wie oben bemerkt, können bei einigen Anwendungen die optischen Antennenelemente gemäß photolithografischen oder ähnlichen Techniken hergestellt werden und können von einer Größenordnung eines Teils einer optischen Wellenlänge oder von wenigen optischen Wellenlängen sein. Folglich kann bei einigen.

Konfigurationen eine optische Antennenordnung eine große Anzahl, mehrere Tausende oder sogar Millionen von Antennenelementen 102, umfassen. Darüber hinaus kann bei einigen Konfigurationen eine Anordnung aus 1.000 mal 1.000 Elementen eine Querschnittsfläche von der Größenordnung von 1 mm mal 1 mm haben. Solch eine kleine Anordnung kann nützlich sein als eine Komponente einer Vielzahl von Licht einfangenden Geräten oder Systemen wie Kameras, Kopierern, Scanner, optischen Detektoren und kann nützlich sein in vielen anderen Licht einfangenden Konfigurationen. Zusätzlich können Komponenten dieser Größe nützlich sein in Licht emittierenden Anwendungen, die von der Beleuchtung bis zur kohärenten Strahlerzeugung reichen.

Während kompakte Anordnungen Abstände zwischen den Elementen von einer Größenordnung eines Teils einer Wellenlänge bis zu wenigen Wellenlängen haben können, ist es bei einigen Anwendungen wünschenswert, größere Abstände zwischen den Elementen zu haben. Solche Anordnungen mit vergrößertem Abstand zwischen den optischen Antennenelementen können bei solchen Anwendungen wie Radar mit synthetischer Apertur(SAR)-Systemen, ausgedünnten Antennenanordnungen, Radioteleskopen oder ähnlichem angewandt werden.

Software wurde entwickelt für und unterstützt die sog. „synthetischen Apertur-Techniken" und interferometrischen Zugänge. Eine solche Software kann z. B. in Verbindung mit dem optischen Antennensteuergerät 1700 laufen, wie es unten mit Bezug auf die 20, 17, 18 und 19 beschrieben wird.

In Ausführungsformen von optischen Antennenelementen 102, die Licht wie in Bezug auf 1 beschrieben empfangen, ist es oft erwünscht, elektrische Energie zu detektieren oder anderweitig zu verarbeiten, welche innerhalb oder in der Umgebung von einem oder mehreren optischen Antennenelementen 102 erzeugt wird als Antwort auf das optische Antennenelement. In vielen Ausführungsformen kann es nützlich sein, die elektrische Energie bei Frequenzen, welche die Frequenz des einfallenden Lichts erreichen, zu bearbeiten oder die elektrische Energie synchron zu verarbeiten. Während konventionelle kommerzielle elektronische Geräte typischerweise nicht synchron mit optischen Frequenzen arbeiten, können die Prinzipien, nach denen solche Geräte entworfen und hergestellt werden, ausdehnbar sein auf solche Frequenzen, obwohl viele Effekte, wie die Eindringtiefe, die bei niedrigen Frequenzen ignoriert werden können, bei solchen höheren Frequenzen bedeutend werden können. Tatsächlich werden solche Analysen in der Literatur, die sich auf „Plasmonen" oder „Polaritonen" bezieht, regelmäßig dargestellt und bestätigt.

Innerhalb der Offenbarung umfassen die Signale (sowohl bei den übertragenden als auch den empfangenden Ausführungsformen der optischen Antennenanordnungen) jede Ausbreitung einschließlich Polaritonen und photonischer. Daher wenn in dieser Offenbarung Bezug genommen wird auf einen Energietransport oder ein Ausbreiten entlang eines elektrischen Pfads, ist es beabsichtigt, dass es Ausbreitung innerhalb, daneben, außerhalb, parallel dazu, durch und irgendeinen anderen bekannten Leitungsmechanismus relativ zu einem elektrischen Pfad umfassen kann.

Beispiele von Oberflächen-Plasmonen, Polaritonen und verwandten Strukturen, Herstellungstechniken und Analysen können gefunden werden in: „Terahertz surface plasmon polaritons"; THz SPP's; gedruckt am 22. Dezember 2004; Seiten 1–4; Fundstelle: http.//www-users.rwth-aachen./jaime.gomez/spp.html; N. Ocelic, R. Hillenbrand, „Subwavelength-scale tailoring of surface phonon polaritons by focused ion-beam implantation"; Nature Materials-Letters; September 2004; Seiten 606–609; Band 3; Nature Publishing Group,; M. Salerno; J. R. Krenn, B. Lamprecht, G. Schider, H. Ditlbacher, N. Felidj, A. Leitner, F. R. Aussenegg; „Plasmon polaritons in metal nanostructures: the optoelectronic route to nanotechnology"; Opto-Electronics Review; 22. Dezember 2004; Seiten 217–224; Band 10; Nr. 3; G. Schider; J. R. Krenn, A. Hohenau; H. Ditlbacher, A. Leitner, F. R. Aussenegg, W. L. Schaich; I. Puscasu; B. Monacelli, G. Boreman; „Plasmon dispersion relation auf Au and Ag nanowires"; Physical Review B; 2003; Seiten 155427-1/155427-4; Band 68, Nr. 15; The American Physical Society; und N. Stoyanov, D. Ward, T. Feurer, K. Nelson; „Terahertz polariton propagation in patterned materials"; Nature Materials-Letters; Oktober 2002; Seiten 95–98; Band 1; Nature Publishing Group; und J. P. Kottmann, Olivier J. F. Martin; „Plasmon resonant coupling in metallic nanowires"; Optics Express; 4. Juni 2001; Seiten 655–663; Band 8, Nr. 12, wobei jede von ihnen hier durch Bezug eingeschlossen wird.

Beispiele von Oberflächen-Plasmon-Analyse, Strukturen, Techniken und Entwürfen in Beziehung zu optischen Gebieten und Anteilen können gefunden werden in: S. Bozhevolnyi, I. Smolyaninov; A. Zayats; „Near-field microscopy of surface-plasmon polaritons: Localization and internal interface imaging"; Physical Review B, 15. Juni 1995; Seiten 17916–17924; Fig. 3, 5, 7, 9, 11; Band 51, Nr. 24; The American Physical Society; W. L. Barnes; W. A. Murray, J. Dintinger, E. Devaux, T. W. Ebbesen; "Surface Plasmon Polaritons and Their Role in the Enhanced Transmission of Light through Periodic Arrays of Subwavelength Holes in a Metal Film" Physical Review Letters; 12. März 2004; Seiten 107401-1/107401-4; Band 92, Nr. 10; The American Physical Society; H. Ditlbacher, J. R: Krenn, G. Schider, A. Leitner; F. R. Aussenegg; „Two-dimensional optics with surface plasmon polaritons"; Applied Physics Letters; 2. September 2002; Seiten 1762-1764; Band 81, Nr. 10; American Institute of Physics, H. Cao, A. Nahata; Resonantly enhanced transmission of terahertz radiation through a periodic array of subwavelength apertures"; Optics Express; 22. März 2004; Seiten 1004–1010; Band 12, Nr. 6;I. I. Smolyaninov; A. V: Zayats, C.C. Davis; "Near-field second harmonic generation from a rough metal surface"; Physical Review B; 15. Oktober 1997; Seiten 9290–9293; Band 56; Nr. 15; The American Physical Society, wobei jede von ihnen hier durch Bezug eingeschlossen wird.

In einem anderen, Zugang können solche Analysen auf Materialien mit negative Beugung oder linkshändige Materialien anwendet werden, wie beschrieben bei R. Ruppin; „Surface polartions and extinction properties of a left-handed material cylinder"; Journal of Physics: Condensed Matter; 13. August, 2004; Seiten 5991–5998; Band 16; IOP Publishing Ltd.,. und T. J. Yen, W. J Padilla, N. Fang, D. C: Vier, D. R. Smith, J. B. Pendry, D. N. Basov, X. Zhang; „Terahertz Magnetic Response from Artificial Materials", Reports; 5. März 2004; Seiten 1494–1496; Band 303; Science Magazine; wobei jede von ihnen hier durch Bezug eingeschlossen wird.

Mit Polaritonen kann Energie so betrachtet werden, dass sie benachbart, intern und/oder extern zu einer führenden Oberfläche ausgebreitet wird, wie ein Metall, ein Nano-Röhrchen, ein photonischer Kristall oder ein anderes Material.

Beim Betrachten der optischen Antennenanordnung wird die relativ hohe Frequenz des Lichts die Analyse und die Konstruktion beeinflussen. Licht, das eine Wellenlänge von z.B. 500 nm hat, hat eine Frequenz von ca. 600 THz und Licht, welches eine Wellenlänge von 30 Mikrometer hat, hat eine Frequenz von ca. 10 THz, und Licht, das eine Wellenlänge von 300 Mikrometern hat, hat eine Frequenz von ca. 1 THz. Ein Fachmann wird erkennen, dass viele kommerziell erhältliche Komponenten, welche typischerweise für Anordnungen für niedrigere Frequenzen verwendet werden, noch nicht erhältlich sind bei optischen Frequenzen. Doch da die Größenordnung der optischen Antennenelemente reduziert wird innerhalb einer oder wenigen Größenordnungen relativ zu der Wellenlänge der optischen Wellen, skalieren die Kapazität, die Induktivität und andere Parameter ebenfalls. Wenn die Betriebsfrequenzen der erhältlichen Komponenten ansteigen, wird erwartet, dass sich die Einfachheit und Herstellungsfähigkeit von solchen Geräten verbessert. Mehr Details bzgl. des Betriebs von bestimmten Ausführungsformen solcher Komponenten werden unten diskutiert mit Bezug auf das Mischen.

Darüber hinaus werden mehrere Techniken erhältlich zum Integrieren von elektronischen oder nicht-linearen. Merkmalen in die optische Antennenanordnung. Wie oben bemerkt, ist z. B. über Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die diodenartige Merkmale haben, berichtet worden. Ähnlich ist eine Anzahl von nicht-linearen Geräten wie Transistoren integriert worden oder analysiert worden in Verbindung mit Mikro- oder mit Nanoskala-Strukturen wie Nanoröhrchen; und in einigen Fällen wurden sie als arbeitend in Tetrahertz-Bereichen beschrieben. Beispielhafte Techniken. und Beschreibungen können in den Ahlskog- und Cumings-Referenzen gefunden werden, die oben beschrieben wurden, wie auch in:

J. U. Lee. P. P. Gipp, C. M. Heller; „Carbon nanotube p-n junction diodes"; Applied Physics Letters; 5. Juli 2004; Seiten 145–147; Band 85; Nr. 1; American Institute of Physics; C. Lu, Q. Fu, S. Huang, J. Liu; „Polymer Electrolyte-Gated Carbon Nanotube Field-Effect Transistor"; Nano Letters; 12. März 2004; Seiten 623–627; Band 4; Nr. 4; American Chemical Society; J. Guo; M. Lundstrom, S. Datta; "Performance projections for ballistic carbon nanotube field-effect transistors"; Applied Physics Letters; 29. April 2002; Seiten 3192–3194; American Institute of Physics; Z. Yao, H. W. C. Postma; L. Balents; C. Dekker, "Carbon nanotube intramolecular junctions"; Letters to Nature; 18. November 1999; Seiten 273–276; Band 402; Macmillan Magazines Ltd.; J. Guo, S. Datta, M. Lundstrom; „A Numerical Study of Scaling Issues for Schottky Barrier Carbon Nanotube Transistors", School of Electrical and Computer Engineering – Purdue University; gedruckt am 22. Dezember 2004; Seiten 1–26; A. Javey; J. Guo; M. Paulsson; Q. Wang; D. Mann, M. Lundstrom, H. Dai; „High-Filed Quasiballistic Transport in Short Carbon Nanotubes"; Physical Review Letters; 12. März 2004; Seiten 106804-1 106804-4, Band 92; Nr. 10; The American Physical Society; A. Javey, J. Guo, D. B. Farmer, Q. Wang, E. Yenilmez, R. G. Gordon, M. Lundstrom, H. Dai; "Self-Aligned Ballistic Molecular Transistors and Electrically Parallel Nanotube Arrays"; Nano Letters; 23. Juni 2004; Seiten 1319–1322; Band 4, Nr. 7; American Chemical Society; A. Javey, J. Guo; D. B. Farmer, Q. Wang, D. Wang, R. G: Gordon, M. Lundstrom, H. Dai; "Carbon Nanotube Field-Effect Transistors with Integrated Ohmic Contacts. and. High – k Gate Dielectrics"; Nano Letters; 20. Februar 2004; Seiten 447–450; Band 4, Nr. 3; American Chemical Society; J. Guo, J. Wang, E. Polizzi, S. Datta, Mark Lundstrom; "Electrostatics of Nanowire Transistors"; School of Electrical and Computer Engineering-Purdue University; gedruckt am 22. Dezember 2004; Seiten 1–23; A Javey; J. Guo, Q. Wang, M. Lundstrom, H. Dai; „Ballistic carbon nanotube field-effect transistors"; Nature; 7. August 2003; Seiten 654–657; Band 424; Nature Publishing Group; J. Guo, S. Goasguen, M. Lundstrom, S. Datta; "Metal-insulator-semiconductor electrostatics of carbon nanotubes"; Applied Physics Letters; 19. August 2002; Seiten 1486–1488; Band 81, Nr. 8, American Institute of Physics; S. Li, Z. Yu, S. Yen, W. C. Tang, P. J. Burke; "Carbon Nanotube Transistor Operation at 2.6 GHz"; Nano Letters; 23. März 2004; Seiten 753–756; Band 4, Nr. 4; American Chemical Society; I.Y. Lee, X. Liu, b. Kosko, C. Zhou; "Nanosignal Processing: Stochastic Resonance in Carbon Nanotubes That Detect Subthreshold Signals"; Nano Letters; 11. November, 2003; Seiten 1683–1686; Band 3, Nr. 12; American Chemical Society; wobei jede von ihnen hier durch Bezug eingeschlossen wird.

Ein Beispiel eines Detektors wird beschrieben in W. Knap, Y. Deng, S. Rumyantsev, und M. S. Shur; „Resonant detection of subterahertz and terahertz radiation by plasma waves in submicron field-effect transistors"; Applied Physics Letters; 9. Dezember 2002; Seiten 4637–4639; Band 81; Nr. 24; American Institute of Physics; und in J. Ward, F. Maiwald; G. Chattopadhhyay, E. Schlecht, A. Maestrini, J. Gill, I. Mehdi; „1400–1900 GHz Local Oscillators for the Herschel Space Observatory"; 22. Dezember, 2004; wobei jede von ihnen hier durch Bezug eingeschlossen wird.

Antennenelemente mit integrierten nichtlinearen Geräten können entweder als optische Antennenelemente 102 oder Mischer oder beides arbeiten. In einem Zugang für einen Mischer kann die elektrische Energie gemischt werden oder anderweitig mit einem zweiten elektrischen Signal verglichen werden, welches als Antwort auf ein optisches Signal mit Referenzfunktion erzeugt wird. In einigen Zugängen, wie beim Heterodynen, kann ein Hochfrequenzsignal mit einem Referenzsignal in einem nichtlinearem Gerät, einer Diode oder einem Transistor gemischt werden, um Signale zu produzieren, die eine Frequenz haben, die zu einer Differenz zwischen dem Hochfrequenzsignal und dem Referenzsignal korrespondiert. In einem Zugang wird das Referenzssignal mit einem lokalen Oszillator erzeugt gemäß den Techniken wie jenen, die z. B. beschrieben werden in: A. Maestrini, J. Ward, J. Gill; G. Chattopadhyay, F. Maiwald, K. Ellis, H. Javadi; I. Mehdi; „A Planar-Diode Frequency Tripler at 1.9 THz", 2003 IEEE MTT-S Digest; Januar 2003; Seiten 747–750; J. Ward, G. Chattoppadhyay, M. Maestrini, E. Sclecht; J. Gill, H. Javadi, D. Pukala; F. Maiwald; I. Mehdi; „Tuneable All-Solid-State Local Oscillators to 1900 GHz"; 22. Dezember 2004; wobei jede von ihnen hier durch Bezug eingeschlossen wird.

In einigen Anwendungen kann der Informationsinhalt des optischen Signals synchron nachgewiesen werden durch optische oder elektrische Zugänge. In einem optischen Zugang wird das optische Referenzsignal an eine oder mehrere Antennenelemente zugeführt, um ein elektrisches Signal mit Referenzfunktion zu erzeugen.

Das elektrische Signal mit Referenzfunktion und das elektrische Signal, das zum empfangenen optischen Signal korrespondiert, können gemischt werden in einem nichtlinearen oder ähnlichem signalverarbeitenden Gerät wie einem Transistor, einer Diode oder einem Bolometer, um eine abwärts gewandeltes Signalkomponente zu erzeugen, welche weiterverarbeitet werden kann. Wie oben bemerkt, kann das nichtlineare Gerät Bestandteil oder integriert sein in die optischen Antennenelemente 102.

In einigen Zugängen kann es angemessen sein, die hineinkommende optische Energie ohne spezifische Phaseninformation zu verarbeiten. In einem solchen Zugang wandeln die Antennenelemente 102 einkommendeoptische Energie in elektrische Energie um und die elektrische Energie wird integriert oder akkumuliert über eine gewisse Zeitdauer. Ein Beispiel eines Strahlungsdetektors, welcher den Bolometer-Effekt verwendet wird in dem Artikel beschrieben: G.N. Gol'tsman, A.D. Semenov; V.P. Gousev; M.A. Zorin; I.G. Gogidze; E.M. Gershenzon; P.T. Lang; W.J. Knott; K.F. Renk; „Sensitive picosesond NbN detector for radiation from millimetre wavelengths to visible light"; Supercond. Sci. Technol.; 1991; S. 453–456; IOP Publishing Ltd., welches durch Bezug eingeschlossen wird, wie auch die anderen Referenzen die vorher hier eingeschlossen wurden.

In einigen Zugängen kann die akkumulierte elektrische Energie nachgewiesen werden durch Verwendung von konventionellen elektronischen Techniken. In anderen Zugängen kann elektrische Energie nachgewiesen und/oder gemessen werden unter Verwendung von photonischen Techniken, welche ähnlich sind zu jenen die beschrieben werden in G. Schider, J.R. Krenn, A. Hohenau, H. Ditlbacher, A. Leitner, F.R. Aussenegg, W.L. Schaich; I. Puscasu, B. Monacelli, G. Boreman; „Plasmon dispersion relation of Au and Ag nanowires"; Physical Review B; 2003, S. 155427-1/155427-4; Volume 8, Nummer 15; J.R. Krenn; „Nanoparticle Waveguides Watching energy transfer"; News & Views; April 2003; S. 1-2; Volume 2; Nature Materials; or Nature Materials-Letters; September 2004; S. 606–609; Volume 3; Nature Publishing Group, wobei jede von ihnen durch Bezug eingeschlossen wird.

Wie vorher bemerkt, können verschiedene Ausführungsformen der Signalverarbeitungskomponenten, welche zu jedem optischen Antennenelement gehören können, als Dioden, Transistoren oder andere Komponenten, wie in diese Offenbarung beschrieben, konfiguriert werden. In der Ausführungsform der 8 wird der optische Detektor 804 als eine Diode 808 konfiguriert. Es kann eine Vielfalt von Ausführungsformen von Dioden 808 geben, die verwendet werden können. In 8 wird die Diode 808 in konventioneller Weise dargestellt mit einem p-Bereich 810, welcher benachbart zu einem n-Bereich 812 positioniert ist, obwohl eine Vielfalt von Strukturen anwendbar sein kann. Solche p-Bereiche 810 und n-Bereiche 812 werden typischerweise durch Dotieren gemäß bekannten Techniken gebildet. Ein Fachmann wird erkennen, dass andere Dioden- oder andere nichtlineare Strukturen für bestimmte Anwendungen angemessen sein können. Zum Beispiel werden planare Diodenmultiplikatoren, Schottky-Dioden, Feldemissionsgeräte und HEMT-Geräte weiter unten und in verschiedenen Referenzen, die hier eingeschlossen sind, beschrieben. In vielen Fällen kann die besondere Komponente spezifisch entworfen werden, um mit ihren entsprechenden einen oder mehreren optischen Antennenelementen 102 wechselzuwirken.

Zum Beispiel korrespondiert in vielen Ausführungsformen die Größe des elektrischen Signals, welches durch die ein oder mehreren optischen Antennenelemente 102 erzeugt wird, zu der Amplitude der optischen Welle, die mit ihm wechselwirkt. In einigen Anwendungen wird das Signal sich in einer Weise ausbreiten, die zu seiner Frequenz und der Struktur der optischen Antennenelemente 102 und des elektrischen Leiters korrespondiert. Wenn zum Beispiel das elektrische Signal eine sehr hohe Frequenz hat, ist es wahrscheinlich, dass es in der Art eines Plasmons übertragen wird. Das Plasmon wird durch den elektrischen Leiter oder durch das optische Antennenelement geführt zu oder nahe von der nichtlinearen Komponente, bei der das Plasmon eine Änderung in einem elektrischen Feld erzeugen kann, um sie herum, benachbart oder anderweitig wechselwirkend mit der Komponente. Die Komponente antwortet auf die Wechselwirkung durch das Erzeugen eines entsprechenden elektrischen Outputsignals. Eine Vielzahl von Wechselwirkungszugängen kann anwendbar sein.

Die optischen Antennenelemente und ihre zugehörigen Signalverarbeitungskomponenten, wie sie mit Bezug auf die 8 und 9 beschrieben werden, können ein nichtlineares Gerät wie eine Diode oder einen Transistor umfassen, welches darin integriert oder an die optischen Antennenelemente gekoppelt ist. Wie in der diagrammatischen Darstellung in 8 gezeigt wird, trägt der n-Bereich 812 der Diode 808 ein optisches Antennenelement 102. Der n-Bereich 812 wird in ein Substrat 202. integriert, welches einen p-Bereich 810 umfasst. Wie bekannt ist, kann das Zusammenfügen von n- und p-Bereichen eine Diode bilden, wodurch ein nichtlineares Gerät gebildet wird. Wie ebenfalls bekannt ist, können nichtlineare Geräte wie Dioden Teile eines Gleichrichtungs- oder Signalverarbeitungsschaltkreises sein. Während die diagrammatische Darstellung der 8 die Diode als physikalisch getrennt davon und das optische Antennenelement 102 tragend zeigt, kann die Diode auch in die Diode integriert werden, wie weiter unten bemerkt wird. Obwohl darüber hinaus die dargestellte Diode 808 der 8 eine p-n-Verbindung umfasst, können andere Konfigurationen einschließlich jener, welche Schottky-Dioden umfassen, bei manchen Konfigurationen angemessener sein. Auf solche Dioden und Integrationen in Wellenleiter, Nanoröhrchen und andere Komponenten wird weiter unten Bezug genommen und in einigen der Referenzen, die hier durch Bezug eingeschlossen sind.

In einer Implementierung mit Transistor, die in 9 dargestellt ist, umfasst ein optischer Detektor 804, welcher auf das elektrische Signal im optischen Antennenelement 102 antwortet, einen Transistor 908. Die Ausführungsform des Transistors 908, die in Bezug auf 9 beschrieben wird, ist ein Feldeffekttransistor (FET), wie durch die Bezeichnung der Terminale (eine Quelle 910, ein Gate 912 und ein Draine 914) angezeigt wird, obwohl andere Transistorkonfigurationen in einigen Konfigurationen angemessen sein können, wie unten bemerkt wird.

In dieser Ausführungsform wird das optische Antennenelement 102 an das Gate 912 angekoppelt und die Quelle 910 und der Drain 914 können in konventioneller Weise unter eine Vorspannung gesetzt werden. Die Details des unter Vorspannung Setzens, und andere elektronische Schaltkreistechniken können diagrammatisch dargestellt werden, da die Details des elektronischen Schaltkreises von der Anwendung, der Frequenz und der Konfiguration abhängen werden. Spezifische Beispiele eines elektronischen Schaltkreises, der an transistorartige Elemente bei Frequenzen im fernen Infrarot gekoppelt wird, werden für Wellen, welche an einer Antennenstruktur ankommen, beschrieben in: J.C. Pearson, I. Mehdi, E. Schlecht, F. Maiwald, A. Maestrini, J. Gill, S. Martin, D. Pukala, J. Ward, J. Kawamura, W.R. McGrath, W.A. Hatch, D. Harding, H.G. Leduc, J. A. Stern, B. Bumble, L. Samoska, T. Gaier, R. Ferber, D. Miller, A. Karpov, J. Zmuidzinas, T. Phillips, N. Erickson, J. Swift, Y.-H. Chung, R. Lai, H. Wang; „THz Frequency Receiver Instrumentation for Herschel's Heterodyne Instrument for Far Infrared (HIFI)"; 22. Dezember 2004, welche hier durch Bezug eingeschlossen werden.

Ähnlich wurden die Kopplung von Nanoröhrchen an Transistoren und die Integration von Nanoröhrchen mit Transistoren in den folgenden Referenzen beschrieben: zum Beispiel A. Javey, J. Guo, D. B. Farmer, W. Wang, E. Yenilmez, R. Gordon, M. Lundstrom, und H. Dai, „Self-Aligned Ballistic Molecular Transistors und Electrically Parallel Nanotube Arrays," Nano Letters, Vol. 4, S. 1319, 2004; A. Javey, J. Guo, D. B. Farmer et al., „Carbon Nanotube Field-Effect Transistors With Integrated Ohmic Contacts und High-k Gate Dielectrics," Nano Letters, Vol. 4, S. 447, 2004; J. Guo, J. Wang, E. Polizzi, Supriyo Dattta and M. Landstrom und H. Dai, „Electrostatics of Nanowire Transistors," IEEE Transactions an Nanotechnology, vol. 2, S. 329, Dezember 2003; und A. Javey, J. Guo, Q. Wang, M. Lundstrom und H. Dai, "Ballistic Carbon Nanotube Field-Effect Transistors," Nature, vol. 424, S. 654, 2003, wobei jedes von ihnen durch Bezug eingeschlossen wird.

Zurückkehrend zu der Beschreibung des beispielhaften Transistors 908: Nach der Ankunft einer optischen Welle bei dem optischen Antennenelement erzeugt das induzierte elektrische Signal im optischen Antennenelement 102 eine Veränderung in einem Feld in dem Gate 912 des Transistors, welches einen korrespondierenden verstärkenden Output gemäß den Prinzipien des Transistorsbetriebs erzeugt. Der Transistor kann konfiguriert werden, für zusätzlichen Gain, Selektivität oder Wechselwirkung mit dem elektronischen Schaltkreis. Zum Beispiel können die Kanalbreite und andere Parameter konfiguriert werden, um bei einer Frequenz resonant zu sein, die zu der Frequenz einer Input-Welle korrespondiert. Ein Beispiel für Transistoren, die für einen resonanten Betrieb konfiguriert sind, wird beschrieben in: V. Ryzhii, I. Khymrova, M. Shur; "Terahertz photomixing in quantum well structures using resonant excitation of plasma oscillations";. Journal of Applied Physics; 15. Februar 2002; S. 1875–1881; Volume 91, Nummer 4; American Institute of Physics und in W. Knap, Y. Deng, S. Rumyantsev, M.S. Shur; "Resonant detection of subterahertz und terahertz radiation by plasma waves in submicron field-effect transistors", Applied Physics Letters; 9. Dezember 2002, S. 4637–4639; Vol. 81., Nummer 24; American Institute of Physics.

Es wird bemerkt, dass die Komponenten der traditionellen Diode (siehe 8) oder einer Schottky-Diode 1003 (10) oder des Transistors, welcher mit dem optischen Antennenelement 102 assoziiert ist (siehe 9) entweder auf oder im Substrat 202, wie in den 3, 4, 5a und 5b gezeigt, ausgebildet sein können. Da Gerätegeschwindigkeiten sich wegen Verbesserungen in der Technologie erhöhen, kann das bestimmte Gerät, welches ausgewählt wird, um mit der optischen Antennenanordnung assoziiert zu sein, variieren abhängig von der Anwendung, Konfiguration, Frequenz, Herstellungserwägungen oder anderen Erwägungen. Daher sind in dieser Offenbarung die besonderen Verarbeitungs- oder Mischungsgeräte, die hier beschrieben werden, illustrativ in ihrer Natur und nicht begrenzend im Umfang.

Darüber hinaus können viele Ausführungsformen der optischen Antennenelementen 102, wie sie relativ zu den 8 und 1 bis 5b beschrieben werden, teilweise oder ganz aus Metallhalbleitern, Kohlenstoff oder anderen Materialien gebildet werden, die mit Herstellungsprozessen für viele Arten von elektronischen Komponenten kompatibel sind. Folglich können Teile der optischen Antennenelemente 102 entsprechen oder Bestandteil sein mit Teilen der ein oder Shotky-Dioden, Transistoren oder anderen Komponenten. Zum Beispiel wenn ein optisches Antennenelement 102 ein Metall ist, kann es Bestandteil sein von oder tatsächlich eine Elektrode der Schottky-Diode 1003 bilden, wie in 10 gezeigt.

In einer Anzahl von Ausführungsformen können Signalverarbeitungstechniken verwendet werden, um Information, die von einer optischen Antenne stammt zu verarbeiten und/oder an einen anderen Ort zu übertragen. Eine Signalverarbeitungstechnik, die besonders anwendbar ist, ist die Wandlung zwischen der Zeitachse und der Frequenzachse. Zum Beispiel können die nachgewiesenen Intensitätswerte für eine empfangende optische Antennenanordnung gesampelt werden und die quantisierten gesampelten Werte gewandelt werden, wie zum Beispiel mit einer Fouriertransformation oder einem schnellen Fouriertransformation-Filter, um Information in Frequenzbereichen zu erhalten, die repräsentativ für das Licht ist, welches von allen optischen Antennenelementen über der empfangenden optischen Antennenanordnung empfangen wird. Diese Information im Frequenzbereich kann verarbeitet, gespeichert oder übertragen werden zu einem verschiedenen Ort, abhängig von der gewünschten Verwendung der empfangenden optischen Antennenanordnung.

Eine inverse Operation kann ein erwünschtes Lichtsignal oder Bild erzeugen, wobei die übertragende optische Antennenanordnung Informationen im Frequenzbereich auf solch ein Gerät anwendet, so dass das Gerät selektiv das Äquivalent einer räumlichen Fouriertransformation eines beabsichtigten Bildes emittiert. Wie bekannt ist, kann eine konventionelle Linse als ein räumliches fouriertransformieren