光波导阵列相控阵扫描技术研究进展

光学相控阵技术是一种灵活、快速、精确的非机械光束扫描技术,在新体制激光雷达和空间激光通信等领域有重要应用。综述了光波导阵列相控阵扫描技术的研究进展,对基于LiNbO3、GaAs/AlGaAs、磷化铟(InP)、绝缘Si等材料的光学相控阵技术进行了详细介绍,讨论了这几种材料的光波导阵列相控阵的优缺点和适用性,对光波导光学相控阵技术发展前景进行了展望。     

光学相控阵技术进展及其应用

介绍了光学相控阵技术的发展背景和工作原理,研究了国内外基于不同电光材料(钽酸锂、PLZT、AlGaAs和液晶)光学相控阵技术的进展,探讨了光束扫描(指向)控制存在的扫描机械问题及光学相控阵具有的功能优势,针对光学相控阵器件的现状,提出了光学相控阵材料技术的研究方向及光学相控阵技术的应用前景。     

光学相控阵消栅瓣的方法

光学相控阵技术是一种新型的光束偏转技术,具有扫描快、抗干扰、分辨率高和高保密性等优点,但栅瓣的存在一直是光学相控阵研究的瓶颈问题之一。综述了光学相控阵的历史、原理、发展现状和趋势,说明了栅瓣的影响,并在原有消除栅瓣方法基础上提出了一种新型的方法来消除栅瓣,即改变非规则光学相控阵的入射光相位,此方法有效地抑制了光学相控阵的栅瓣,最后讨论了三种方法的优缺点,并对发展前景进行了展望。     

光纤激光相控阵光束扫描技术发展EI北大核心CSCD

光纤激光相控阵扫描技术是一种通过相位调制实现光束偏转的非机械式扫描技术,在激光加工、目标跟踪、自由空间光通信以及激光雷达等领域具有广泛的应用价值。文中概述了光纤激光相控阵光束扫描技术的基本原理和发展历程,重点阐述了光学相控阵动态扫描技术中的相位控制技术、空间扫描特征及性能提升方法,最后对光纤激光相控阵的发展趋势和应用前景进行了展望。     

基于电光材料的光学相控阵技术研究进展

综述了基于电光材料的光学相控阵(OPA)的研究进展.介绍了光学相控阵技术的基本原理以及不同电光材料(铌酸锂电光晶体,AlGaAs光波导,液晶和掺镧锫钛酸铅(PLZT)电光陶瓷)光学相控阵技术的基本构想和涉及的关键技术;着重介绍近年来基于PLZT电光陶瓷材料光学相控阵技术的发展情况以及在这方面的最新研究成果,包括单级相控阵、级联相控阵、不同电极结构(表面电极和上下电极结构)相控阵技术等;最后简要介绍了光学相控阵技术在激光雷达等军事领域中的应用.     

一种减少光学相控阵引出的结构

光学相控阵技术是最近发展起来的一种新型的光束扫描技术.它具有多通道迅速扫描能力、体积小和低功耗等优点.在新型激光雷达和激光通信方面具有广阔的应用前景.但是以微波相控阵为基础发展起来的光学相控阵,它的引出寻址数量较多,以至于现有的工艺技术很难实现.为了减少引出寻址,提出了粗/精级联结构,这种结构能够大幅度减小光学相控阵所需的寻址结构,使得其工艺实现成为可能.     

基于GaAs/AlGaAs光波导扫描技术的研究

分析了光学相控阵的工作原理,提出了可编程的馈电方案,给出了10层P-I-N型GaAs／AlGaAs相控阵列的实验结果,通过实验证实光学相控阵是一种新颖的、高分辨率的、快速宽角度的扫描技术。     

基于GaAs／A1GaAs光波导扫描技术的研究

分析了光学相控阵的工作原理，提出了可编程的馈电方案，给出了10层P-I-N型GaAs／AlGaAs相控阵列的实验结果，通过实验证实光学相控阵是一种新颖的、高分辨率的、快速宽角度的扫描技术。     

液晶光学相控阵的双波束成形和2维扫描技术

为了在光学相控阵中实现双波束成形和2维扫描,以玻璃作为基底材料,以液晶作为移相介质,利用液晶的电控移相特性,对入射光束进行双波束成形和相控空间扫描;采用现场可编程门阵列芯片对液晶驱动芯片进行波控数据发送,完成对液晶移相阵列的电压驱动,从而达到电控光束扫描功能,完成单个透射型液晶光学相控阵组件的研制;利用该组件的电控光束扫描功能,采用多个组件级联的方式,实现基于透射型液晶光学相控阵组件的双波束成形和2维扫描技术。结果表明,该系统能够实现双波束独立偏转控制,以及高精度的空间2维偏转。     

光学相控阵在光束偏转中的应用分析及进展

与传统光学偏转器件相比,光学相控阵可实现快速、灵活、高精度的光束指向控制。介绍了光学相控阵实现光束偏转的基本原理,并对影响偏转效率及偏转角度的主要因素进行了系统分析,对现有材料可实现的光束偏转性能参数进行了对比分析。针对目前光学相控阵材料只能实现小角度偏转的缺陷,进一步介绍了增加其偏转角度的技术途径。最后对应用光学相控阵技术实现的大角度高精度偏转系统APPLE(adaptive photonic phase-locked elements)进行了介绍,并对其技术先进性与局限性进行了分析。     

一种相控阵光学天线设计方法

相控阵天线可实现波束的电控扫描,已在微波波段获得广泛应用.但在光波波段,由于波长短引入的大电尺寸问题影响了相控阵的应用.本文提出了一种相控阵光学天线设计方法,通过增大阵列栅距大幅减少阵元数量,并通过设计阵元辐射特性抑制大栅距产生的栅瓣,显著增强相控阵光学天线的可实现性,该方法的代价为限制了天线的扫描范围.此外,还提出了通过模2π的方法降低光学移相器的实现难度,并论证了该方法在光波波段的合理性和可行性.     

光学相控阵技术发展概述

截至目前,光学相控阵技术已经发展了70多年,针对不同的应用方向,发展出了液晶、MEMS、光波导、相干合成等多种器件和技术方案,在激光雷达、空间光通信、高亮度激光产生、合成孔径探测等应用领域获得了初步应用。光学相控阵技术通过对光束阵列中单元光束相位的控制,从而实现阵列光束等相面的重构或精密调控,具有系统体积质量小、响应速度快、光束质量好等优点。首先介绍了光学相控阵的工作原理,然后从激光发射和远距离成像两方面对几种主流相控阵技术的发展现状、应用方向及发展趋势进行了综述,最后给出了笔者的一些思考与建议。     

相控阵雷达与光控相控阵雷达

对在国际军备竞争中占据了重要地位的雷达作了全面的概述。针对传统机械扫描雷达扫描速度缓慢、精度低、可靠性不高等缺点引出了当今研究热点相控阵雷达，阐述了其工作原理及优缺点，并指出随着现代国际形势的发展传统相控阵雷达所暴露出的无法适应宽带宽需求的缺陷。在此情况下光控相控阵雷达应运而生，描述了光控相控阵雷达中的关键技术-光学真延时技术的原理，归纳了光学真延时技术的各种实现方案，并简述了国际上光控相控阵雷达的发展历程。     

光学相控阵和相控阵激光雷达技术

以激光雷达应用为背景，概述激光波束指向控制的方法；重点论述光学相控阵技术，包括光学相控阵的概念，实现方法、关键技术等；介绍相控阵激光雷达系统的几种体制；最后给出一例相控阵激光雷达概念设计。     

一种新型的光波导光学相控阵的特性研究

采用光纤作为传输链路,将光子晶体光纤作为系统的输出阵列,LiNbO3波导作为相位调制器,构建了一种基于光纤光路的光波导光学相控阵。根据光学相控阵理论和LiNbO3波导的电光效应,分析了系统的可行性, 并研究了这种新型结构下的光波导光学相控阵的输出衍射特性和光子晶体光纤阵列结构参数的关系。研究结果表明通过控制施加在LiNbO3波导上的电压可以改变出射光束的附加相位从而实现光束的偏转;光子晶体光纤阵列上的纤芯数量、纤芯间距以及纤芯的排列方式等结构参量会对系统的输出光束的光强分布、半峰值全宽度（FWHM）和归一化的振幅分布产生影响。随着光子晶体光纤制作工艺的不断发展,系统的光束扫描质量将会逐渐提高并且色散特性和传输特性将会获得改善,为今后这种光学相控阵系统的设计提供了理论基础和技术依据。     

非平整端面光波导光学相控阵输出特性的研究

光波导光学相控阵器件端面的平整性对其输出特性有很大影响。基于光场相干叠加原理,建立了非平整端面下光波导光学相控阵的远场光场分布模型,给出了远场光场分布的一般公式,分析了非平整端面如何影响输出面上光场的相位以及输出面相位的变化如何影响远场光场分布。利用该模型计算和分析了倾斜平面、凹面、单层凹陷以及随机起伏面这几种特殊非平整端面下光波导光学相控阵输出光强分布的特点。研究结果表明:当光波导光学相控阵的端面非平整时,会不同程度地改变远场主瓣的位置和强度,影响光束扫描精度和功率。     

基于硅基光子学的2维相控阵真时延网络

为了实现大规模2维相控阵天线的光学真时延系统, 采用基于硅基光子学的二进制硅基集成二进制光延迟线技术, 提出一种2维相控阵(N×N)真时延网络, 利用2维相控阵结构的对称性以及行延迟和列延迟的独立控制, 真时延网络的复杂度可以降低至(N-1)/2(N为奇数)或N/2(N为偶数)。理论分析了该时延控制方案和集成时延芯片的设计, 以8×8的2维相控阵为例, 设计实现了包含4种硅基二进制时延线的真时延芯片, 测量了该芯片的时延量, 并针对测量的时延量仿真分析了2维相控阵天线的波束扫描特性。结果表明, 该真时延网络能够满足相控阵天线波束指向要求(角度误差小于0.5°); 集成光学技术的采用减小系统的体积和成本。该研究为大规模2维相控阵天线的真时延网络实现提供了一种可行的方法。     

基于四面阵的低成本卫通相控阵天线

本文主要完成了基于四面阵的低成本卫星通信相控阵天线设计,主要用于某机载平台的的卫星通信,利用稀疏布阵、高速开关切换、Ku波段宽带天线等技术,实现了Ku波段低成本卫星通信相控阵天线设计,该方案解决了平面相控阵阵面扫描覆盖范围有限和高成本的缺陷问题。     

基于掺镧锆钛酸铅电光材料的光学相控阵光束扫描器

基于掺镧锆钛酸铅(PLZT)电光陶瓷材料的光学特性,提出了一种具有上下电极结构的光学相控阵高速光束扫描器。在理论上,分析了具有这种结构的光学相控阵的光束电光偏转特性和机制;在实验上,分析了掺镧锆钛酸铅材料的相位调制特性和损耗特性,制作了相关的光学相控阵器件,并构建了相应的测试系统,获得了光束在空间的角度偏转,与理论分析结果相符。     

光学延时物理机质及最新进展研究

分析了光学延时相控阵雷达（天线）国内外研究现状、研究机构及最新研究进展,提炼出普通和色散光纤延时线、波分复用技术结合多波长激光器光学延时、自由空间段结合液晶开关光学延时、布拉格、啁啾光纤光栅光学延时、平面波导技术光学延时、声光技术光学延时的相控阵分类及关键技术和代表性图示,评述了光学延时相控阵雷达（天线）国内外研究概貌。