Optical phased array-teknologi är en ny typ av styrteknik för strålavböjning, som har fördelarna med flexibilitet, hög hastighet och hög precision.

För närvarande är de flesta forskningar på den optiska fasade arrayen av flytande kristaller, optisk vågledare och mikroelektromekaniska system (MEMS). Det vi presenterar för dig idag är de relaterade principerna för den optiska fasade arrayen av optiska vågledare.

Den optiska vågledarfasade matrisen använder huvudsakligen den elektrooptiska effekten eller termoptiska effekten av det dielektriska materialet för att få ljusstrålen att avböjas efter att ha passerat genom materialet.

Optisk Waveguide Phasade Array Based på Eelektro-Optical Eeffekt

Kristallens elektrooptiska effekt är att applicera ett externt elektriskt fält på kristallen, så att ljusstrålen som passerar genom kristallen alstrar en fasfördröjning relaterad till det externa elektriska fältet. Baserat på den primära elektrooptiska effekten av kristallen är fasfördröjningen som orsakas av det elektriska fältet proportionell mot den applicerade spänningen, och fasfördröjningen för ljusstrålen som passerar genom den optiska vågledarkärnan kan ändras genom att styra spänningen på elektrodskikt av varje optisk vågledarkärna. För den fasade arrayen av optiska vågledare med N-lagervågledare visas principen i figur 1: transmissionen av ljusstrålar i varje kärnlager kan kontrolleras oberoende, och dess periodiska diffraktionsljusfältsfördelningsegenskaper kan förklaras med gitterdiffraktionsteori . Genom att styra den applicerade spänningen på kärnskiktet enligt en viss regel för att erhålla motsvarande fasskillnadsfördelning kan vi styra störningsfördelningen av ljusintensiteten i fjärrfältet. Resultatet av interferensen är en högintensiv ljusstråle i en viss riktning, medan ljusvågorna som emitteras från fasstyrenheterna i andra riktningar tar ut varandra, för att realisera ljusstrålens avböjningsscanning.

Fig. 1 Principer för galler baserat på Elektro-Optisk effekt av fasad array av optisk vågledare

Optisk vågledare Phased Array baserad på termo-optisk effekt

Kristall’s termoptiska effekt hänvisar till fenomenet att kristallens molekylära arrangemang förändras genom att värma eller kyla kristallen, vilket gör att de optiska egenskaperna hos kristallen förändras med temperaturförändringen. På grund av kristallens anisotropi har den termoptiska effekten olika manifestationer, som kan vara förändringen av indikatorns halvaxellängd, eller förändringen av den optiska axelvinkeln, omvandlingen av det optiska axelplanet, rotation av indikatorn och så vidare. Liksom den elektrooptiska effekten har den termoptiska effekten liknande inverkan på strålens avböjning. Genom att ändra uppvärmningseffekten för att ändra det effektiva brytningsindexet för vågledaren kan vinkelavböjningen i den andra riktningen uppnås. Figur 2 är ett schematiskt diagram av en fasad array för optisk vågledare baserat på den termoptiska effekten. Den fasade arrayen är ojämnt arrangerad och integrerad på en 300 mm CMOS-enhet för att uppnå högpresterande skanningsavböjning.

Fig. 2 Principer för den fasade arrayen av optisk vågledare baserad på den termo-optiska effekten