光波导阵列电光扫描器馈电控制方法

摘要

本发明涉及一种快速光波导阵列电光扫描器馈电控制方法。该方法是在Hobbs等人提出的概念基础上，利用光波导阵列电光扫描器周期结构和激光的相干特性，用公式Δφ₁=(j-1)(2π/λ)d sin(mΔθ)+2kπ(d是光波导周期的宽度，m是可分辨扫描角的位置，j表示第j层光波导层，λ为光波长，K＝0，±1，±2，...)控制各层光波导的相位延迟差Δφ_j；用公式U_mj=(j-1)(2ad/n³₀γ₄₁L)sin(mΔθ)+K(2λa/n³_{0}γ#-[41}L=(j-1)(2ad/n³#-[0}γ₄₁L)sin(mΔθ)+KU_2π(a为光波导层的厚度，n₀为折射率，γ₄₁为线性电光系数，L为光波导的长度)将各光波导层上的电压控制在一个或几个U_2π电压范围内，该U_2π电压为U_2π=(2λa/n³₀γ₄₁L)；用公式δU_jcom=-(2δd_ja sin(mΔθ)/n#=[3]₀γ₄₁L)(δd_j为光波导层间距误差)对各光波导层增加补偿电压。使用本发明简化了控制电源，补偿了光波导间距误差造成的相位误差及其对输出光束的影响，可广泛用于激光相控阵雷达、激光成像等领域的快速激光束偏转控制。

主权项

1.一种光波导阵列电光扫描器馈电控制方法，按如下步骤进行：第一步，控制各层光波导的相位延迟差Δ，即根据相邻光波导在远场光波的相位差为k₀dsinθ-Δ和k₀dsinθ-Δ+2Kπ两种情况，所对应的光强分布相同的特性，将各层光波导的相位延迟差Δ_j设为式中，k₀为真空中的波数，d是一个光波导周期的宽度，2Kπ是加减的相位，K＝0，±1，±2，...是加减2π相位的个数，λ是光波长，m是可分辨扫描角的位置，j表示第j层光波导层，Δθ扫描光束主瓣的半角宽度，通过第j层，j＝1，2，…，N，N是光波导阵列中光波导层的总层数，光波导层的光的相位变化为Δ_j+2Kπ和Δ_j所对应的等相位面，形成的光束方向相同；第二步，控制各波导上的外加电压，即根据相位延迟差Δ_j的变化，对于扫描偏转角为θ_偏＝mΔθ时，将各波导层上的外加电压U_mj控制为 $U_{\mathrm{mj}}=(j-1)\frac{2\mathrm{ad}}{n_0^3{\gamma }_{41}L}\sin \left(\mathrm{m\Delta \theta }\right)+K\frac{2\mathrm{\lambda a}}{n_0^3{\gamma }_{41}L}=(j-1)\frac{2\mathrm{ad}}{n_0^3{\gamma }_{41}L}\sin \left(\mathrm{m\Delta \theta }\right)+{\mathrm{KU}}_{2\pi },K=0,\pm 1,\pm 2,...\left(6\right)$ $U_{2\pi }=\frac{2\mathrm{\lambda a}}{n_0^3{\gamma }_{41}L}---\left(7\right)$式中，a为光波导层的厚度，n₀为折射率，γ₄₁为线性电光系数，L为光波导的长度；第三步，调整各光波导层上的电压，即根据不同的光波导阵列扫描器的参数，确定在各光波导层上加减整数倍的U_2π电压的大小，若U_2π电压在2V以下，可将光波导层上的电压控制在几个U_2π电压以内；若U_2π电压在5V～10V之间，可将光波导层上的电压控制在一个U_2π电压内，以最大限度的降低控制电压值；第四步，根据各光波导层的间距误差δd_j所产生的相位误差δd_jk₀sin(mΔθ)，在各光波导层上加如下补偿相位：δ_jcom＝-δd_jk₀sin(mΔθ)        (8)式中，k₀为真空中的波数，j＝1，2，…，N；第五步，补偿各光波导层上的电压，即根据补偿相位δ_jcom，在各光波导层上外加补偿电压 $\delta U_{\mathrm{jcom}}=-\frac{2\delta d_{j}a\sin \left(\mathrm{m\Delta \theta }\right)}{n_0^3{\gamma }_{41}L}---\left(9\right)$使各光波导层上最终的外加电压为 $U_{\mathrm{mj}}=(j-1)\frac{2\mathrm{ad}}{n_0^3{\gamma }_{r1}L}\sin \left(\mathrm{m\Delta \theta }\right)+K{U}_{2\pi }+\delta U_{\mathrm{jcom}}---\left(10\right)$即可补偿间距误差产生的相位误差。