Abstract

An integrated imaging system is demonstrated with 32 × 32 channels in an area of 1.6 mm × 1.6 mm. All optical components are implemented as diffractive optical elements and monolithically integrated on a quartz-glass substrate of 50-mm diameter and 6-mm thickness. Very low optical cross talk was measured among the channels (cross-talk suppression >200:1). The design of the optical system is described, and experimental results are shown. A discussion on the limits of the space–bandwidth product is presented.

© 1993 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. J. Jahns, A. Huang, Appl. Opt. 28, 1602 (1989).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. L. A. D'Asaro, L. M. F. Chirovski, E. J. Laskowski, S. S. Pei, T. K. Woodward, A. L. Lentine, R. E. Leibenguth, M. W. Focht, J. M. Freund, G. G. Guth, L. E. Smith, IEEE J. Quantum Electron. 29, 670 (1993).
    [CrossRef]
  3. F. B. McCormick, F. A. P. Tooley, T. J. Cloonan, J. M. Sasian, H. S. Hinton, in Photonic Switching, Vol. 8 of OSA Proceedings Series, H. S. Hinton, J. W. Goodman, eds. (Optical Society of America, Washington, D.C., 1991), p. 90.
  4. A. W. Lohmann, Opt. Commun. 86, 365 (1991).
    [CrossRef]
  5. T. Shiono, H. Ogawa, Opt. Lett. 17, 565 (1992).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. J. Jahns, R. A. Morgan, H. N. Nguyen, J. A. Walker, S. J. Walker, Y. M. Wong, IEEE Photon. Technol. Lett. 4, 1369 (1992).
    [CrossRef]

1993 (1)

L. A. D'Asaro, L. M. F. Chirovski, E. J. Laskowski, S. S. Pei, T. K. Woodward, A. L. Lentine, R. E. Leibenguth, M. W. Focht, J. M. Freund, G. G. Guth, L. E. Smith, IEEE J. Quantum Electron. 29, 670 (1993).
[CrossRef]

1992 (2)

J. Jahns, R. A. Morgan, H. N. Nguyen, J. A. Walker, S. J. Walker, Y. M. Wong, IEEE Photon. Technol. Lett. 4, 1369 (1992).
[CrossRef]

T. Shiono, H. Ogawa, Opt. Lett. 17, 565 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

1991 (1)

A. W. Lohmann, Opt. Commun. 86, 365 (1991).
[CrossRef]

1989 (1)

Chirovski, L. M. F.

L. A. D'Asaro, L. M. F. Chirovski, E. J. Laskowski, S. S. Pei, T. K. Woodward, A. L. Lentine, R. E. Leibenguth, M. W. Focht, J. M. Freund, G. G. Guth, L. E. Smith, IEEE J. Quantum Electron. 29, 670 (1993).
[CrossRef]

Cloonan, T. J.

F. B. McCormick, F. A. P. Tooley, T. J. Cloonan, J. M. Sasian, H. S. Hinton, in Photonic Switching, Vol. 8 of OSA Proceedings Series, H. S. Hinton, J. W. Goodman, eds. (Optical Society of America, Washington, D.C., 1991), p. 90.

D'Asaro, L. A.

L. A. D'Asaro, L. M. F. Chirovski, E. J. Laskowski, S. S. Pei, T. K. Woodward, A. L. Lentine, R. E. Leibenguth, M. W. Focht, J. M. Freund, G. G. Guth, L. E. Smith, IEEE J. Quantum Electron. 29, 670 (1993).
[CrossRef]

Focht, M. W.

L. A. D'Asaro, L. M. F. Chirovski, E. J. Laskowski, S. S. Pei, T. K. Woodward, A. L. Lentine, R. E. Leibenguth, M. W. Focht, J. M. Freund, G. G. Guth, L. E. Smith, IEEE J. Quantum Electron. 29, 670 (1993).
[CrossRef]

Freund, J. M.

L. A. D'Asaro, L. M. F. Chirovski, E. J. Laskowski, S. S. Pei, T. K. Woodward, A. L. Lentine, R. E. Leibenguth, M. W. Focht, J. M. Freund, G. G. Guth, L. E. Smith, IEEE J. Quantum Electron. 29, 670 (1993).
[CrossRef]

Guth, G. G.

L. A. D'Asaro, L. M. F. Chirovski, E. J. Laskowski, S. S. Pei, T. K. Woodward, A. L. Lentine, R. E. Leibenguth, M. W. Focht, J. M. Freund, G. G. Guth, L. E. Smith, IEEE J. Quantum Electron. 29, 670 (1993).
[CrossRef]

Hinton, H. S.

F. B. McCormick, F. A. P. Tooley, T. J. Cloonan, J. M. Sasian, H. S. Hinton, in Photonic Switching, Vol. 8 of OSA Proceedings Series, H. S. Hinton, J. W. Goodman, eds. (Optical Society of America, Washington, D.C., 1991), p. 90.

Huang, A.

Jahns, J.

J. Jahns, R. A. Morgan, H. N. Nguyen, J. A. Walker, S. J. Walker, Y. M. Wong, IEEE Photon. Technol. Lett. 4, 1369 (1992).
[CrossRef]

J. Jahns, A. Huang, Appl. Opt. 28, 1602 (1989).
[CrossRef] [PubMed]

Laskowski, E. J.

L. A. D'Asaro, L. M. F. Chirovski, E. J. Laskowski, S. S. Pei, T. K. Woodward, A. L. Lentine, R. E. Leibenguth, M. W. Focht, J. M. Freund, G. G. Guth, L. E. Smith, IEEE J. Quantum Electron. 29, 670 (1993).
[CrossRef]

Leibenguth, R. E.

L. A. D'Asaro, L. M. F. Chirovski, E. J. Laskowski, S. S. Pei, T. K. Woodward, A. L. Lentine, R. E. Leibenguth, M. W. Focht, J. M. Freund, G. G. Guth, L. E. Smith, IEEE J. Quantum Electron. 29, 670 (1993).
[CrossRef]

Lentine, A. L.

L. A. D'Asaro, L. M. F. Chirovski, E. J. Laskowski, S. S. Pei, T. K. Woodward, A. L. Lentine, R. E. Leibenguth, M. W. Focht, J. M. Freund, G. G. Guth, L. E. Smith, IEEE J. Quantum Electron. 29, 670 (1993).
[CrossRef]

Lohmann, A. W.

A. W. Lohmann, Opt. Commun. 86, 365 (1991).
[CrossRef]

McCormick, F. B.

F. B. McCormick, F. A. P. Tooley, T. J. Cloonan, J. M. Sasian, H. S. Hinton, in Photonic Switching, Vol. 8 of OSA Proceedings Series, H. S. Hinton, J. W. Goodman, eds. (Optical Society of America, Washington, D.C., 1991), p. 90.

Morgan, R. A.

J. Jahns, R. A. Morgan, H. N. Nguyen, J. A. Walker, S. J. Walker, Y. M. Wong, IEEE Photon. Technol. Lett. 4, 1369 (1992).
[CrossRef]

Nguyen, H. N.

J. Jahns, R. A. Morgan, H. N. Nguyen, J. A. Walker, S. J. Walker, Y. M. Wong, IEEE Photon. Technol. Lett. 4, 1369 (1992).
[CrossRef]

Ogawa, H.

Pei, S. S.

L. A. D'Asaro, L. M. F. Chirovski, E. J. Laskowski, S. S. Pei, T. K. Woodward, A. L. Lentine, R. E. Leibenguth, M. W. Focht, J. M. Freund, G. G. Guth, L. E. Smith, IEEE J. Quantum Electron. 29, 670 (1993).
[CrossRef]

Sasian, J. M.

F. B. McCormick, F. A. P. Tooley, T. J. Cloonan, J. M. Sasian, H. S. Hinton, in Photonic Switching, Vol. 8 of OSA Proceedings Series, H. S. Hinton, J. W. Goodman, eds. (Optical Society of America, Washington, D.C., 1991), p. 90.

Shiono, T.

Smith, L. E.

L. A. D'Asaro, L. M. F. Chirovski, E. J. Laskowski, S. S. Pei, T. K. Woodward, A. L. Lentine, R. E. Leibenguth, M. W. Focht, J. M. Freund, G. G. Guth, L. E. Smith, IEEE J. Quantum Electron. 29, 670 (1993).
[CrossRef]

Tooley, F. A. P.

F. B. McCormick, F. A. P. Tooley, T. J. Cloonan, J. M. Sasian, H. S. Hinton, in Photonic Switching, Vol. 8 of OSA Proceedings Series, H. S. Hinton, J. W. Goodman, eds. (Optical Society of America, Washington, D.C., 1991), p. 90.

Walker, J. A.

J. Jahns, R. A. Morgan, H. N. Nguyen, J. A. Walker, S. J. Walker, Y. M. Wong, IEEE Photon. Technol. Lett. 4, 1369 (1992).
[CrossRef]

Walker, S. J.

J. Jahns, R. A. Morgan, H. N. Nguyen, J. A. Walker, S. J. Walker, Y. M. Wong, IEEE Photon. Technol. Lett. 4, 1369 (1992).
[CrossRef]

Wong, Y. M.

J. Jahns, R. A. Morgan, H. N. Nguyen, J. A. Walker, S. J. Walker, Y. M. Wong, IEEE Photon. Technol. Lett. 4, 1369 (1992).
[CrossRef]

Woodward, T. K.

L. A. D'Asaro, L. M. F. Chirovski, E. J. Laskowski, S. S. Pei, T. K. Woodward, A. L. Lentine, R. E. Leibenguth, M. W. Focht, J. M. Freund, G. G. Guth, L. E. Smith, IEEE J. Quantum Electron. 29, 670 (1993).
[CrossRef]

Appl. Opt. (1)

IEEE J. Quantum Electron. (1)

L. A. D'Asaro, L. M. F. Chirovski, E. J. Laskowski, S. S. Pei, T. K. Woodward, A. L. Lentine, R. E. Leibenguth, M. W. Focht, J. M. Freund, G. G. Guth, L. E. Smith, IEEE J. Quantum Electron. 29, 670 (1993).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett. (1)

J. Jahns, R. A. Morgan, H. N. Nguyen, J. A. Walker, S. J. Walker, Y. M. Wong, IEEE Photon. Technol. Lett. 4, 1369 (1992).
[CrossRef]

Opt. Commun. (1)

A. W. Lohmann, Opt. Commun. 86, 365 (1991).
[CrossRef]

Opt. Lett. (1)

Other (1)

F. B. McCormick, F. A. P. Tooley, T. J. Cloonan, J. M. Sasian, H. S. Hinton, in Photonic Switching, Vol. 8 of OSA Proceedings Series, H. S. Hinton, J. W. Goodman, eds. (Optical Society of America, Washington, D.C., 1991), p. 90.

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (4)

Fig. 1
Fig. 1

(a) Hybrid imaging system for dilute arrays (according to Ref. 4). A1 and A2 denote the input and output array, M1 and M2 the microlens arrays, and L1 and L2 the macrolenses. Rays indicate geometric optical propagation. (b) Integrated hybrid imaging system (side view). In the figure the light travels two times the substrate thickness between M1 and L1, whereas in the experiment the number of bounces was four.

Fig. 2
Fig. 2

Design of a collimating lens for planar optics.

Fig. 3
Fig. 3

Output pattern obtained with the 32 × 32 interconnect: seventeen exposures were added up plus one exposure to illuminate the lenslet array.

Fig. 4
Fig. 4

Connectivity of planar optical systems. Arrows indicate the geometric path of the light rays; hatched area indicates the diffraction blur.

Equations (6)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

ϕ c ( x , y ) = ( 2 π n λ ) × { [ ( x + x F ) 2 + y 2 + z F 2 ] 1 / 2 F + x sin α } ,
ϕ s ( x , y ) = ( 1 / 2 ) [ ϕ c ( x , y ) + ϕ c ( x , y ) ] = ( π n / λ ) [ ( x 2 + y 2 + 2 x F sin α + F 2 ) 1 / 2 + ( x 2 + y 2 2 xF sin α + F 2 ) 1 / 2 2 F ] .
( x / x 0 m ) 2 + y 2 = ( m λ ) 2 + 2 m λ F , x 0 m = 1 / { 1 [ F sin α / ( m λ + F ) ] 2 } 1 / 2 .
s N x Δ x + Δ x b .
N x ( 2 h / Δ x cos α ) [ sin α λ / ( n Δ x ) ] .
N y ( F / Δ x ) [ 2 NA ( 2 λ / n Δ x ) ] .

Metrics