[發(fā)明專利]基于光波導(dǎo)陣列電光掃描器的掃描光束邊瓣壓縮方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710018189.7
• 申請日: 2007-07-05
• 公開（公告）號: CN101078801A
• 公開（公告）日: 2007-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 石順祥;梁華偉;李家立;馬琳;劉繼芳;孫艷玲
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12;G02B6/42;G02B6/02;G01S17/00
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心
• 代理人: 王品華;黎漢華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種利用光波導(dǎo)陣列實現(xiàn)的快速光波導(dǎo)陣列電光掃描器的掃描光束邊瓣壓縮的方法，可用于激光雷達(dá)、激光制導(dǎo)、激光顯示領(lǐng)域的光束掃描。

背景技術(shù)

隨著激光雷達(dá)、激光制導(dǎo)、激光顯示技術(shù)的發(fā)展，對激光掃描的特性提出了更高的要求，實現(xiàn)激光掃描的技術(shù)方案有很多種，如光機掃描、電光掃描、聲光掃描、光學(xué)相控陣技術(shù)等。

光機掃描在諸如紅外成像等許多系統(tǒng)中已被廣泛采用，特別是近年來發(fā)展起來的微電子機械掃描技術(shù)，使這種技術(shù)得到更廣泛的應(yīng)用。光機掃描的優(yōu)點是掃描范圍大、光損耗小，但因其存在慣性器件，掃描速度慢，使其應(yīng)用受到限制。

電光、聲光掃描是利用電光、聲光效應(yīng)改變光束在空間傳播方向。這兩種掃描的優(yōu)點是掃描尋址速度快、可控性好，但是傳統(tǒng)的電光、聲光掃描由于控制電壓高、掃描范圍小、光損耗大，直接影響了它們的實際應(yīng)用。

近年來，光學(xué)相控陣技術(shù)OPA逐漸成為國際上研究光束掃描的熱點。光束控制的基本結(jié)構(gòu)是由若干個陣元構(gòu)成，通過控制入射到每個陣元中的光的相位延遲，使光束進行空間掃描。光學(xué)相控陣具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、精確穩(wěn)定、方向可控優(yōu)點，可通過程序控制實現(xiàn)多束光同時掃描，并具有動態(tài)的聚焦和散焦能力。多年來，眾多的研究人員對其進行了研究。其中，1995年Thomas等人在“Programmable?diffractive?optical?element?using?a?multichannellanthanum-modified?lead?zirconate?titanate?phase?modulator”(Opt.Lett.，20，1995，1510-1512)中提出的基于鉛鑭鋯鈦燒結(jié)體PLZT的光學(xué)相控陣設(shè)計和1996年McManamon等人在“Optical?Phased?Array?Technology”(Proc.IEEE，84，1996，268～298)中提出的基于向列相液晶的緊湊、高分辨率光學(xué)相控陣，代表了目前兩個重要的研究方向。這兩種光學(xué)相控陣具有較大的數(shù)值孔徑，但是由于向列相液晶的響應(yīng)速度慢，只有ms量級，因而在高速掃描的應(yīng)用中難以很好的發(fā)揮作用；而PLZT因其調(diào)制電壓較高，驅(qū)動電源較復(fù)雜，使應(yīng)用范圍也受到了一定的限制。

Hobbs等人在“Laser?Electro-Optic?Phased?Array?Devices(LEOSPARD)”(IEEE?Laser?and?Electro-Optics?Society?Conf.Proc.，1989，94～95)中提出了一種光波導(dǎo)陣列電光相控光束掃描的概念。其中，如圖1所示的光波導(dǎo)陣列電光掃描器，代表了可實用化光學(xué)相控陣的另一個重要的發(fā)展方向，受到了人們的關(guān)注，并進行了廣泛的研究。在不考慮光波導(dǎo)間的耦合對掃描特性影響的情況下，我們采用“一種新型的光波導(dǎo)陣列電光快速掃描器”(光學(xué)學(xué)報，2002，1318-1322)中的衍射理論研究光學(xué)相控陣的掃描特性表明，光波導(dǎo)陣列電光掃描器空間場分布除了用于掃描的主瓣外，還有一些影響掃描特性的邊瓣。圖3是由衍射理論計算出的當(dāng)光波長λ＝0.85μm，光波導(dǎo)芯層厚度即光波導(dǎo)寬度a＝0.55μm，光波導(dǎo)間距d＝1.7μm時，10層光波導(dǎo)陣列的光束輻射特性。圖3(a)是未進行掃描即掃描角度為0°時的輻射光強歸一化分布，圖3(b)為掃描角度為15°時的輻射光強歸一化分布。

由圖3可見，在光波導(dǎo)陣列電光掃描器的掃描過程中，邊瓣對掃描光束特性影響很大，它將導(dǎo)致掃描范圍減小并將成為探測信號的干擾。根據(jù)實際應(yīng)用的需要，必須對邊瓣進行壓縮。