Die optische Phased-Array-Technologie ist eine neue Art der Strahlablenkungssteuerungstechnologie, die die Vorteile von Flexibilität, hoher Geschwindigkeit und hoher Präzision bietet.

Gegenwärtig beschäftigen sich die meisten Forschungen mit dem optischen Phased-Array von Flüssigkristallen, optischen Wellenleitern und mikroelektromechanischen Systemen (MEMS). Was wir Ihnen heute vorstellen, sind die verwandten Prinzipien des optischen Phased-Arrays von Lichtwellenleitern.

Das phasengesteuerte Array von optischen Wellenleitern verwendet hauptsächlich den elektrooptischen Effekt oder den thermooptischen Effekt des dielektrischen Materials, um den Lichtstrahl nach dem Durchgang durch das Material ablenken zu lassen.

Optisch Waveguide Phased Aray Based on EElektro-Optical EWirkung

Der elektrooptische Effekt des Kristalls besteht darin, ein externes elektrisches Feld an den Kristall anzulegen, so dass der durch den Kristall tretende Lichtstrahl eine Phasenverzögerung in Bezug auf das externe elektrische Feld erzeugt. Basierend auf dem primären elektrooptischen Effekt des Kristalls ist die durch das elektrische Feld verursachte Phasenverzögerung proportional zur angelegten Spannung, und die Phasenverzögerung des durch den Lichtwellenleiterkern hindurchtretenden Lichtstrahls kann durch Steuern der Spannung am Elektrodenschicht jedes Lichtwellenleiterkerns. Für das Phased-Array von Lichtwellenleitern mit N-Schicht-Wellenleiter ist das Prinzip in Abbildung 1 dargestellt: Die Transmission von Lichtstrahlen in jeder Kernschicht kann unabhängig gesteuert werden, und seine periodischen Beugungslichtfeldverteilungseigenschaften können durch die Gitterbeugungstheorie erklärt werden . Durch Steuern der angelegten Spannung an der Kernschicht nach einer bestimmten Regel, um die entsprechende Phasendifferenzverteilung zu erhalten, können wir die Interferenzverteilung der Lichtintensität im Fernfeld steuern. Das Ergebnis der Interferenz ist ein Lichtstrahl hoher Intensität in einer bestimmten Richtung, während sich die von den Phasensteuereinheiten in anderen Richtungen emittierten Lichtwellen gegenseitig aufheben, um die Ablenkungsabtastung des Lichtstrahls zu realisieren.

Abb. 1 Gitterprinzipien nach dem Elektro-Öptisch Wirkung von Phased Array von Lichtwellenleitern

Optischer Wellenleiter Phased Array basierend auf thermo-optischem Effekt

Kristall’Der thermooptische Effekt bezieht sich auf das Phänomen, dass sich die Molekülanordnung des Kristalls durch Erhitzen oder Kühlen des Kristalls ändert, wodurch sich die optischen Eigenschaften des Kristalls mit der Temperaturänderung ändern. Aufgrund der Anisotropie des Kristalls hat der thermo-optische Effekt verschiedene Erscheinungsformen, die die Änderung der Halbachsenlänge der Indikatrix oder die Änderung des Winkels der optischen Achse, die Umwandlung der Ebene der optischen Achse, die Drehung der Indikatrix usw. Wie der elektrooptische Effekt hat der thermooptische Effekt einen ähnlichen Einfluss auf die Ablenkung des Strahls. Durch Änderung der Heizleistung zur Änderung des effektiven Brechungsindex des Wellenleiters kann die Winkelablenkung in die andere Richtung erreicht werden. 2 ist ein schematisches Diagramm eines optischen Wellenleiter-Phased-Arrays basierend auf dem thermo-optischen Effekt. Das Phased-Array ist ungleichmäßig angeordnet und auf einem 300-mm-CMOS-Bauelement integriert, um eine hochleistungsfähige Abtastablenkung zu erreichen.

Abb. 2 Prinzipien des Phased-Array-Lichtwellenleiters basierend auf dem thermo-optischen Effekt