[發(fā)明專利]光控微波多波束空間光學(xué)延時(shí)網(wǎng)絡(luò)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310460369.6
• 申請(qǐng)日: 2013-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN103543445A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯培培;孫建鋒;王利娟;職亞楠;劉立人
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): G01S7/481
• 分類號(hào): G01S7/481;G02B26/08;G02B27/28
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及空間光延時(shí)相控陣，特別是一種光控微波多波束空間光學(xué)延時(shí)網(wǎng)絡(luò)，能快速的實(shí)現(xiàn)多路相位延遲信號(hào)光輸出，通過棱鏡對(duì)光束的偏轉(zhuǎn)及改變物理長度，引起光學(xué)路徑延遲，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)光相位延遲時(shí)間的精確控制。主要用于光學(xué)相控陣激光雷達(dá)。本發(fā)明具有高的響應(yīng)速度和控制精度，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，能量損耗低，易安裝，成本低等優(yōu)點(diǎn)。

背景技術(shù)

光學(xué)相控陣是一種使光束波面的光學(xué)相位產(chǎn)生周期性調(diào)制的光學(xué)器件。光學(xué)相控陣(OPA)技術(shù)在軍用和民用光束掃描方面具有廣闊的應(yīng)用前景,除了在激光顯示、激光通信和激光照排等方面外,最重要的應(yīng)用是相控陣激光雷達(dá)、空間激光通信等軍事應(yīng)用領(lǐng)域。光學(xué)相控陣技術(shù)不僅使低成本的相控陣激光雷達(dá)系統(tǒng)成為可能,而且它還將在目標(biāo)捕獲、高精度跟蹤/瞄準(zhǔn)、高分辨率成像和自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)等方面展現(xiàn)廣闊的應(yīng)用前景。

迄今現(xiàn)有的光控相控陣?yán)走_(dá)延時(shí)的實(shí)現(xiàn)方法有普通光纖延時(shí)線，色散光纖延時(shí)線，波分復(fù)用技術(shù)光纖延時(shí)線，平面波導(dǎo)技術(shù)光學(xué)延時(shí)、聲光技術(shù)光學(xué)延時(shí)的相控陣等，這類延時(shí)結(jié)構(gòu)，都是單純通過改變物理長度而改變光線的光程來實(shí)現(xiàn)延時(shí)的，延時(shí)隨路徑的變化而變化，一旦結(jié)構(gòu)固定，得到的延時(shí)差也就固定，掃描角度也同時(shí)固定下來了，其延時(shí)手段單一，無法同時(shí)實(shí)現(xiàn)大的掃描角度和高的掃描精度。此類方法采用的元件數(shù)量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，很難避免大的損耗和噪聲。另一類常用的光控相控陣?yán)走_(dá)延時(shí)的實(shí)現(xiàn)方法有自由空間段結(jié)合液晶開關(guān)光學(xué)延時(shí)、布拉格、啁啾光纖光柵光學(xué)延時(shí)等，這類延時(shí)結(jié)構(gòu)都具有按一定規(guī)律排布的色散元件或衍射結(jié)構(gòu)，改變光源的波長引起色散元件產(chǎn)生不同的色散延時(shí)或光源發(fā)生衍射產(chǎn)生不同延時(shí)，從而得到不同的延時(shí)差，這類結(jié)構(gòu)對(duì)器件和制造工藝的要求比較高，對(duì)色散光纖、平面波導(dǎo)的制作以及光柵本身的刻制、精確定位、連接都要求有較高的工藝和操作水平，因此實(shí)現(xiàn)的器件價(jià)格比較高[請(qǐng)參見文獻(xiàn)1.李冬文，賈春燕，葉莉華，崔一平，光控相控陣?yán)走_(dá)中的真延時(shí)技術(shù)，激光與光電子學(xué)進(jìn)展，2006，43（3），37-42。文獻(xiàn)2.余楊，周獻(xiàn)中，閔富紅，光學(xué)延時(shí)物理機(jī)質(zhì)及最新進(jìn)展研究，《激光雜志》2009,30（2）。]

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種光控微波多波束空間光學(xué)延時(shí)網(wǎng)絡(luò)，本裝置可實(shí)現(xiàn)4×N矩陣的多光路相位延遲信號(hào)光輸出，通過棱鏡對(duì)光束的偏轉(zhuǎn)及改變物理長度，引起光學(xué)路徑的延遲，可實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)光相位延遲時(shí)間的精確控制。該裝置具有高的響應(yīng)速度、控制精度、結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、能量損耗低、易安裝和成本低等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種光控微波多波束空間光學(xué)延時(shí)網(wǎng)絡(luò)，特點(diǎn)在于其構(gòu)成是一個(gè)以上的空間延時(shí)網(wǎng)絡(luò)單元平行地定位在同一底面平板上，每個(gè)空間延時(shí)網(wǎng)絡(luò)單元包括光束準(zhǔn)直器組合、偏振分束器組合、半波片組合、第1組合棱鏡、第2組合棱鏡、第3組合棱鏡和滑軌，所述的第1組合棱鏡、第2組合棱鏡、第3組合棱鏡、偏振分束器組合、半波片組合和光束準(zhǔn)直器組合同高且分為五個(gè)均勻區(qū)域，從上向下依次為第一區(qū)域、第二區(qū)域、第三區(qū)域、第四區(qū)域和第五區(qū)域；結(jié)構(gòu)和位置關(guān)系如下：

所述的光束準(zhǔn)直器組合由第1光束準(zhǔn)直器和第2光束準(zhǔn)直器，第3光束準(zhǔn)直器和第4光束準(zhǔn)直器通過準(zhǔn)直器框架沿豎直方向固定在底面平板上；所述的第1光束準(zhǔn)直器和第2光束準(zhǔn)直器分別位于準(zhǔn)直器框架的第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述的第3光束準(zhǔn)直器和第4光束準(zhǔn)直器分別位于準(zhǔn)直器框架的第四區(qū)域和第五區(qū)域；

通過膠合的方式將所述的偏振分束器組合固定在底面平板上；在所述的偏振分束器組合和所述的光束準(zhǔn)直器組合之間設(shè)置所述的半波片組合，該半波片組合的第一區(qū)域、第二區(qū)域、第四區(qū)域和第五區(qū)域有半波片；所述的偏振分束器組合、半波片組合同光軸；

第1組合棱鏡，由結(jié)構(gòu)相同的4個(gè)等腰直角長棱柱沿邊框依次相連貼靠在鐵框內(nèi)用紫外膠固定；

第2組合棱鏡，由結(jié)構(gòu)相同的4個(gè)等腰直角長棱柱沿邊框依次相連貼靠在鐵框內(nèi)用紫外膠固定，每個(gè)等腰直角長棱柱分為5個(gè)區(qū)域，第一等腰直角長棱柱外側(cè)的第一區(qū)域用紫外膠固定一個(gè)側(cè)棱與底面直角邊相等的等腰直角棱柱，第二個(gè)等腰直角長棱柱靠近第一等腰直角長棱柱一側(cè)的第二區(qū)域用紫外膠固定一個(gè)側(cè)棱與底面直角邊相等的等腰直角棱柱，第三個(gè)等腰直角長棱柱靠近第二等腰直角長棱柱一側(cè)的第四區(qū)域用紫外膠固定一個(gè)側(cè)棱與底面直角邊相等的等腰直角棱柱，第四個(gè)等腰直角長棱柱靠近第三等腰直角長棱柱一側(cè)的第五區(qū)域用紫外膠固定一個(gè)側(cè)棱與底面直角邊相等的等腰直角棱柱；