基于液晶光学相控阵的大角度连续高分辨光束偏转扫描装置及扫描方法

摘要

基于液晶光学相控阵的大角度连续高分辨光束偏转扫描装置及扫描方法，它涉及液晶光学、应用光学和衍射光学交叉技术领域，它解决了现有技术只能实现小角度光束偏转扫描的瓶颈，并且在实现大角度光束偏转扫描的同时保证角度分辨率能达到衍射极限甚至更高分辨率。本发明是利用一层透镜或透镜阵列和两层液晶光学相控阵形成的液晶透镜或液晶透镜阵列实现大角度光束偏转扫描，然后，在光束出射的液晶光学相控阵上替加一个闪耀光栅相位，实现连续光束偏转扫描，最终达到大角度连续光束偏转扫描。在自由空间光通信、激光雷达、光镊、激光直写、光互联、投影显示、光信息存储等领域有着重大的应用前景。

主权项

基于液晶光学相控阵的大角度连续高分辨光束偏转扫描装置，其特征在于它依次沿垂直光轴方向平行放置有一个透镜或透镜阵列(10)、第一液晶光学相控阵(11)和第二液晶光学相控阵(12)，其中第一液晶光学相控阵(11)和第二液晶光学相控阵(12)的相移单元的像素尺寸相同和填充系数相同，并且第一液晶光学相控阵(11)产生第一液晶透镜或对应的第一液晶透镜阵列(21)，第二液晶光学相控阵(12)产生第二液晶透镜或对应的第二液晶透镜阵列(22)和变周期或变闪耀的闪耀光栅(23)，所述的透镜或透镜阵列(10)、第一液晶透镜或对应的第一液晶透镜阵列(21)和第二液晶透镜或对应的第二液晶透镜阵列(22)的有效口径相同且中心同轴；透镜或透镜阵列(10)的焦距为f0，第一液晶透镜或对应的第一液晶透镜阵列(21)和第二液晶透镜或对应的第二液晶透镜阵列(22)的焦距分别为f1和f2，其中，透镜或透镜阵列(10)的焦距f0和第二液晶透镜或对应的第二液晶透镜阵列(22)的焦距f2相等，且透镜或透镜阵列(10)和第二液晶透镜或对应的第二液晶透镜阵列(22)均为正透镜，第一液晶透镜或对应的第一液晶透镜阵列(21)为正透镜或负透镜；若第一液晶透镜或对应的第一液晶透镜阵列(21)为正透镜，则满足f0=f1=f2，其中透镜或透镜阵列(10)和第二液晶透镜或对应的第二液晶透镜阵列(22)共焦，第一液晶透镜或对应的第一液晶透镜阵列(21)位于透镜或透镜阵列(10)和第二液晶透镜或对应的第二液晶透镜阵列(22)的共焦平面上；若第一液晶透镜或对应的第一液晶透镜阵列(21)为负透镜，则满足4f1=f0=f2，其中透镜或透镜阵列(10)和第二液晶透镜或对应的第二液晶透镜阵列(22)相隔一倍焦距放置，第一液晶透镜或对应的第一液晶透镜阵列(21)位于透镜或透镜阵列(10)和第二液晶透镜或对应的第二液晶透镜阵列(22)的中间位置上；变周期或变闪耀的闪耀光栅(23)设置在第二液晶透镜或对应的第二液晶透镜阵列(22)的光束出射位置上。