[發明專利]一種激光掃描控制系統

有效

• 申請號: 201911012901.1
• 申請日: 2019-10-23
• 公開（公告）號: CN110780472B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 邱成峰;婁飛;劉紅均;孫小衛;程鑫;劉召軍;庹勇
• 申請（專利權）人: 南方科技大學;海思光電子有限公司
• 主分類號: G02F1/13
• 分類號: G02F1/13;G02F1/133;G02F1/1343;G02F1/29
• 代理公司: 深圳市惠邦知識產權代理事務所 44271
• 代理人: 孫大勇

本發明提供一種激光掃描控制系統，包括液晶層，所述液晶層上方設置電極驅動層，所述電極驅動層上設置有電極驅動裝置，所述電極驅動裝置包括激光角度控制部，所述激光角度控制部包括入射邊和出射邊，所述入射邊和出射邊均為直邊且彼此或者彼此的延長線相交，所述電極驅動裝置與所述液晶層電性連接。本發明通過液晶層和電極驅動裝置的設置，可以通過電極控制使得液晶層的折射率發生變化，從而實現激光傳播方向的改變。由于本發明是采用一種分立的電極結構，在實現高采樣頻率和高精度調控時，對后期電控信號的要求大大降低，有利于實現電壓對掃描角度的精確控制。

技術領域

本發明涉及微電子以及光學領域，特別是涉及一種激光掃描控制系統。

背景技術

激光掃描技術具有廣泛的應用前景，比如虛擬交互系統，三維掃描建模，激光雷達，等等。目前，大多數激光掃描是通過機械式的旋轉微型反射鏡面從而達到激光的連續掃描。然而，機械式的激光掃描器件具有一些缺陷，主要表現為兩個方面，即使用壽命較短，掃描頻率受機械慣性限制較大。為了改善這些問題，在之前的文獻中已經有報告指出使用通過在液晶上施加電壓，從而改變液晶的折射常數，從而影響激光的傳播路徑。但是如何將這種液晶特性進行更為合適且適應性較強的設計，使得激光掃描結構適應性較強，能夠根據需要激光角度偏轉，進而能夠應用于較多的場景是本領域尚未解決的問題。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題如何將這種液晶特性進行更為合適且適應性較強的設計，使得激光掃描結構適應性較強，能夠根據需要激光出射角度偏轉，進而能夠應用于較多的場景。

基于上述技術問題，本發明提供一種激光掃描控制系統，包括若干個獨立控制的激光掃描電極結構，所述激光掃描電極結構包括液晶層，所述液晶層上方設置電極驅動層，所述電極驅動層上設置有電極驅動裝置，所述電極驅動裝置包括激光出射角度控制部，所述激光出射角度控制部包括入射邊和出射邊，所述入射邊和出射邊均為直邊且彼此或者彼此的延長線相交，所述電極驅動裝置與所述液晶層電性連接，所述入射邊和出射邊相交形成的三角形底邊與激光入射方向平行；所述激光出射角度控制部設置為等腰三角形或者等腰梯形，所述入射邊和所述出射邊分別設置為等腰三角形或者等腰梯形的兩個腰邊；所述激光掃描電極結構還包括公共電極層，所述液晶層設置在所述電極驅動層與所述公共電極層之間；所述液晶層下方與所述公共電極層之間設置有波導層，所述波導層包括從上至下的第一層結構和第二層結構，所述第一層結構的折射率大于所述第二層結構的折射率；且所述第一層結構的折射率大于所述液晶層的折射率；各個所述激光掃描電極結構的電極驅動層與底部的公共電極層共同調控一個液晶層；所述若干獨立控制的激光掃描電極結構分為上偏電極組和下偏電極組，所述上偏電極組包括第零級上偏電極、第一級上偏電極……第N極上偏電極，所述第零集、第一級至第N級上偏電極沿激光入射方向依次排列，后一級上偏電極的激光出射角度控制部與前一級上偏電極的激光出射角度控制部呈梯度上偏的變化，所述下偏電極組包括第零下偏電極、第一級下偏電極……第N極下偏電極，所述第零集、第一級至第N級下偏電極沿激光入射方向依次排列，后一級下偏電極的激光出射角度控制部與前一級下偏電極的激光出射角度控制部呈梯度下偏的變化；所述上偏電極組和所述下偏電極組設置為沿激光入射方向對稱。

較優的，所述若干獨立控制的激光掃描電極結構中的每一個激光出射角度控制部均設置為相同形狀。

較優的，按照以下公式計算入射光線經過所述激光掃描電極結構下的液晶形成出射光線所產生的偏轉角：

其中，Δθ為偏轉角度；

n₁為對所述激光掃描電極結構不加電壓下的液晶折射率，n₂為對所述激光掃描電極加電壓下的液晶折射率；