[發(fā)明專利]一種光學(xué)相控陣

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110832607.6
• 申請日: 2021-07-22
• 公開（公告）號: CN113419361A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張其浩;孫笑晨;雷語芳
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州洛微科技有限公司
• 主分類號: G02F1/01
• 分類號: G02F1/01;G02F1/29
• 代理公司: 杭州裕陽聯(lián)合專利代理有限公司 33289
• 代理人: 楊琪宇

本申請?zhí)峁┝艘环N光學(xué)相控陣，通過設(shè)置經(jīng)過每兩個發(fā)射天線的一條直線上的發(fā)射天線的數(shù)量小于4，使得整個陣列中處于同一條直線上的天線數(shù)量小于4個，從而可以讓所有發(fā)射天線盡可能多的參與到各個方向上的干涉結(jié)果中，可以在較少的發(fā)射天線數(shù)量下得到更好的柵瓣抑制效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及相控陣技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種光學(xué)相控陣。

背景技術(shù)

相控陣技術(shù)是一種無機(jī)械結(jié)構(gòu)的波束掃描技術(shù)，最早被應(yīng)用于微波波段，隨著光學(xué)波段相關(guān)技術(shù)的提升，相控陣技術(shù)也開始被應(yīng)用在光學(xué)波段中，形成了光學(xué)相控陣。光學(xué)相控陣?yán)^承了微波相控陣無需機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，因而可以擺脫機(jī)械慣性的影響實現(xiàn)高速而且靈活的光束掃描，并且由于光波的波長更短，光學(xué)相控陣器件更小，可以集成在很小的芯片上，功耗也隨之降低，因此光學(xué)相控陣不僅可以應(yīng)用在激光雷達(dá)中，還有望被應(yīng)用在自由空間光通信、激光投影、光存儲等高新技術(shù)領(lǐng)域。另外隨著消費級電子產(chǎn)品的不斷更新?lián)Q代，智能設(shè)備上的功能越來越多，也逐漸出現(xiàn)了需要光束掃描的功能模塊，例如人臉識別和增強(qiáng)現(xiàn)實功能都需要一定的二維深度信息，掃描加測距是獲取二維深度信息的重要技術(shù)手段，所以具有固態(tài)掃描特性的光學(xué)相控陣技術(shù)也可以應(yīng)用在手機(jī)、手環(huán)和眼鏡等智能設(shè)備上。

一個理想的點波源在空間中形成球面波向外傳播，各個方向上的振幅都是相同的，有兩個波源疊加之后，部分的方向上振幅加強(qiáng)，為了方便說明波束產(chǎn)生相長干涉的位置，在二維平面上用一條線來表示波峰的位置，如圖1所示，線條相交的位置就代表了波峰和波峰重疊，相位相同，發(fā)生相長干涉。很顯然線條相交的位置和兩個因素相關(guān)，一是波源的相位，二是波源的位置。

當(dāng)相控陣技術(shù)應(yīng)用在光學(xué)波段，光學(xué)波段的電磁波波長非常小，依靠目前的加工技術(shù)還不能制造出尺寸小于半波長的發(fā)射天線單元，因此相鄰天線之間的間距通常遠(yuǎn)大于半波長，在理論上天線間距大于半波長的時候，會在不同的方向上同時存在多個光束，天線間距越大，相鄰兩個光束的間隔就越小，形成類似于柵格的強(qiáng)度分布，如圖2所示，因此將這些光束稱為柵瓣。在用于探測的時候，不同的光束無法通過一個探測器區(qū)分出來，不同光束之間會相互干擾，無法得到可信的探測結(jié)果。必須通過一些手段消除這些柵瓣，在傳統(tǒng)方法中，一種方法是通過外部遮擋的方式去除柵瓣，但同時限制了光束的掃描范圍，也浪費了部分光功率；另一種方法是將天線非均勻排列，可以削弱柵瓣，但是只在天線數(shù)量非常多的情況下可以將柵瓣削弱到很小，隨著天線數(shù)量增多，天線加工變得困難，光學(xué)相控陣器件的功耗和控制復(fù)雜度也急劇增長。由于柵瓣難以達(dá)到良好的削除效果的問題，目前光學(xué)相控陣的性能受到了很大的限制，暫時難以被廣泛的應(yīng)用。

因此，傳統(tǒng)光學(xué)相控陣難以在控制發(fā)射天線數(shù)量較少的前提下達(dá)到較好的削弱柵瓣的效果。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對傳統(tǒng)光學(xué)相控陣難以在控制發(fā)射天線數(shù)量較少的前提下達(dá)到較好的削弱柵瓣的效果的問題，提供一種光學(xué)相控陣。

本申請?zhí)峁┮环N光學(xué)相控陣，包括：

光源，用于投射出一條光束；

分束器，具有一個分束器輸入端和多個分束器輸出端，所述分束器輸入端設(shè)置于所述光源的出射位置，用于將所述光源投射出的光束等分為多條子光束，每一條子光束通過一個分束器輸出端輸出；

多個移相器，每一個移相器與一個分束器輸出端連接，用于調(diào)節(jié)子光束的相位；

多個發(fā)射天線，所述發(fā)射天線的數(shù)量與所述移相器的數(shù)量相等，每一個移相器與一個發(fā)射天線連接，用于將調(diào)節(jié)相位后的子光束發(fā)射；

經(jīng)過每兩個發(fā)射天線的一條直線上的發(fā)射天線的數(shù)量小于4。

進(jìn)一步地，所述發(fā)射天線的數(shù)量小于500。

進(jìn)一步地，所述光學(xué)相控陣還包括：

處理器，與每一個移相器連接，用于向每一個移相器發(fā)送電壓控制信號，以控制每一個移相器調(diào)節(jié)子光束的相位。