发明名称 可产生多重光学脉冲流与可控制真实时间延迟之光学系统和方法、以及光束操纵装置和方法
摘要 本发明提供一种可产生多重光学脉冲流与可控制真实时间延迟之光学系统和方法、以及光束操纵装置和方法,用以提供多重光学输出。光学延迟装置提供多重输出埠且在每一埠增加光学传递延迟。入射光束系在装置内之电光活性材质中传递,如此一来,在每一输出埠之传递延迟可随施加电压而变。在光束操纵系统中,本发明提供多重光束之真实延迟时间,可使光束操纵系统所发出之光束在时间上是一致的。此外,本发明系提供一或二因次之光束操纵系统。
申请公布号 TW573136 申请公布日期 2004.01.21
申请号 TW091111214 申请日期 2002.05.27
申请人 HRL实验室LLC HRL LABORATORIES. LLC 发明人 大卫M 派颇
分类号 G02B6/26;G02F1/153 主分类号 G02B6/26
代理机构 代理人 洪澄文 台北市大安区信义路四段二七九号三楼
主权项 1.一种光学系统,包括: 一光学脉冲源,用以产生一输入光学脉冲流; 一可控制之光学延迟结构,与该光学脉冲源连结, 该光学延迟结构提供复数输出光学脉冲流,各该输 出光学脉冲流具有一相对于该输入光学脉冲流之 可控制之延迟时间;以及 一控制装置,用以控制各该输出光学脉冲流之该可 控制之延迟时间。2.如申请专利范围第1项所述之 光学系统,另包括一阵列之一光学孔径,各该光学 孔径系用以接收来自该等输出光学脉冲流之一输 出光学脉冲流。3.如申请专利范围第2项所述之光 学系统,其中该阵列之该光学孔径包括一阵列之可 操纵光学孔径。4.如申请专利范围第2项所述之光 学系统,另包括一波前补偿器,该波前补偿器被与 该阵列之光学孔径整合。5.如申请专利范围第1项 所述之光学系统,其中该光学脉冲源包括: 一光学脉冲产生器,用以产生一未被调变之光学脉 冲流; 一资讯讯号源;以及 一光学调变器,利用来自该资讯讯号源之一资讯讯 号来调变该未被调变之光学脉冲流,以产生该输入 光学脉冲流。6.如申请专利范围第5项所述之光学 系统,其中该光学脉冲产生器包括一雷射光源。7. 如申请专利范围第1项所述之光学系统,其中该可 控制之光学延迟结构包括: 一层电光活性材质,具有一最近端及一末端; 装置,用以施加跨越该层电光活性材质之电压; 装置,用以耦合该输入光学脉冲流至该层电光材质 之该最近端;以及 复数分接头输出耦合器,该等分接头之输出耦合器 沿直线方向从该层电光活性材质之该最近端配置 至该末端; 其中该控制装置系用以控制该施加电压装置。8. 如申请专利范围第7项所述之光学系统,其中该层 电光活性材质包括一光学容积基底结构,具有一特 定厚度,该容积基底结构具有一上内部反射表面及 一下内部反射表面,其中该输入光学脉冲流藉由持 续从从一内部反射表面反射至其他表面而从该最 近端传递至该末端,且各该输出光学脉冲流之该可 控制之延迟时间与该特定厚度、各该分接头输出 耦合器间之距离呈正比关系。9.如申请专利范围 第7项所述之光学系统,其中该层电光活性材质包 括一导波电光装置,具有一上表面及一下表面,通 常彼此平行,其中该输入光学脉冲流通常从该最近 端以平行于该表面之方向传递至该末端,且各该输 出光学脉冲流之该可控制延迟时间正比于各该分 接头输出耦合器间之距离。10.如申请专利范围第7 项所述之光学系统,其中该施加电压装置包括: 一第一电极,位于该层电光材质之一第一侧;以及 一第二电极,位于该层电光材质之一相对该第一侧 之第二侧; 其中该控制装置包括一与该第一电极及该第二电 极连结之电压源。11.如申请专利范围第7项所述之 光学系统,其中该施加电压装置包括: 一第一复数电极,位于该层电光材质之一第一侧; 以及 一第二复数电极,位于该层电光材质之一相对该第 一侧之第二侧,在该第二复数电极之各该电极有一 对应电极在该第一复数电极以形成一电极对; 其中该控制装置包括复数个别可控制之电压源,该 等电压源之各该电压源与一或多个电极对连结。 12.如申请专利范围第7项所述之光学系统,其中该 等分接头之输出耦合器之各该分接头输出耦合器 与相邻分接头之输出耦合器之距离相等。13.如申 请专利范围第7项所述之光学系统,其中该等分接 头之输出耦合器包括复数输出光栅。14.如申请专 利范围第7项所述之光学系统,其中该等分接头之 输出耦合器之各该分接头输出耦合器具有一绕射 效率,该绕射效率会随各该分接头输出耦合器离该 最近端之距离而增加。15.如申请专利范围第1项所 述之光学系统,其中该可控制光学延迟结构包括: 一层电光活性材质,具有一最近端、一末端、一引 导缘及一尾缘,其中具有该最近端及该末端之一第 一线垂直于具有该引导缘及该尾缘之一第二线; 施加装置,用以施加跨越该层电光活性材质之电压 ; 耦合装置,用以耦合该输入光学脉冲流至该层电光 材质之该最近端;以及 复数分接头输出耦合器,该等分接头输出耦合器沿 直线方向从该层电光活性材质之该最近端配置至 该末端,该等分接头输出耦合器之各该分接头输出 耦合器从该电光活性材质之该最近端逐渐配置至 该末端,且各该分接头输出耦合器沿直线方向从该 层电光活性材质之该引导缘配置至该尾缘; 其中该控制装置系用以控制该施加电压装置。16. 如申请专利范围第15项所述之光学系统,其中该层 电光活性材质包括一光学容积基底结构,具有一特 定厚度,该容积基底结构具有一上内部反射表面及 一下内部反射表面,其中该输入光学脉冲流被分成 复数平行之输入光学脉冲流,各该平行之输入光学 脉冲流藉由持续从从一内部反射表面反射至其他 表面而从该最近端传递至该末端,且各该输出光学 脉冲流之该可控制之延迟时间与该特定厚度、各 该分接头输出耦合器间之距离呈正比关系。17.如 申请专利范围第15项所述之光学系统,其中该层电 光活性材质包括一导波电光装置,具有一上表面及 一下表面,通常彼此平行,其中该输入光学脉冲流 被分成复数平行之输入光学脉冲流,各该平行之输 入光学脉冲流通常从该最近端以平行于该表面之 方向传递至该末端,且各该输出光学脉冲流之该可 控制延迟时间正比于各该分接头输出耦合器间之 距离。18.如申请专利范围第15项所述之光学系统, 其中该施加电压装置包括: 复数电极线,位于该层电光材质之一第一侧;以及 一公用电极,位于该层电光材质之一相对该第一侧 之第二侧; 其中该复数电极线通常平行且相邻于该分接头之 输出耦合器,且其中该控制装置包括连结于各该电 极线与该公用电极之间之电压源。19.如申请专利 范围第15项所述之光学系统,其中该施加电压装置 包括: 一矩阵之电极,位于该层电光材质之一第一侧,该 等电极在二垂直方向彼此隔离;以及 一公用电极,位于该层电光材质之一相对该第一侧 之第二侧; 其中该控制装置包括连结于该矩阵之电极之各该 电极与该公用电极之间之电压源。20.如申请专利 范围第15项所述之光学系统,其中各该分接头输出 耦合器与相邻分接头之输出耦合器之距离相等,且 各该线之分接头之输出耦合器与相邻线之分接头 之输出耦合器之距离相等。21.如申请专利范围第 15项所述之光学系统,其中各该分接头输出耦合器 包括一输出光栅。22.如申请专利范围第15项所述 之光学系统,其中各该分接头输出耦合器具有一绕 射效率,该绕射效率会随各该分接头输出耦合器离 该最近端之距离而增加。23.一种产生具有可控制 之延迟时间之多重光学脉冲流之方法,包括以下步 骤: 提供一光学脉冲流; 耦合该光学脉冲流至一可控制之光学延迟结构,该 光学延迟结构提供复数延迟之光学脉冲流,各该延 迟之光学脉冲流具有一相对于该输入光学脉冲流 之可控制之延迟时间;以及 控制各该延迟之光学脉冲流之延迟。24.如申请专 利范围第23项所述之方法,其中该耦合该光学脉冲 流至一可控制之光学延迟结构之步骤包括: 耦合该光学脉冲流至一层电光活性材质,该层电光 活性材质在一纵向方向具有多重输出埠; 沿该纵向方向导引该光学脉冲流;以及 耦合部分该光学脉冲流在每一输出埠离开该层,以 于每一光学埠产生该延迟之光学脉冲流; 且该控制各该延迟之光学脉冲流之延迟之步骤包 括: 施加跨越该层电光活性材质之电压;以及 控制该电压以控制提供至各该延迟光学脉冲流之 一延迟量。25.如申请专利范围第24项所述之方法, 其中该层电光活性材质包括一光学容积基底结构, 具有一特定厚度,该容积基底结构具有一上内部反 射表面及一下内部反射表面,其中该输入光学脉冲 流藉由持续于该内部反射表面间反射而于该层之 该纵向方向传递。26.如申请专利范围第24项所述 之方法,其中该层电光活性材质包括一导波电光装 置具有一上表面及一下表面,通常彼此平行,其中 该输入光学脉冲流通常以平行于该表面之该纵向 方向传递。27.如申请专利范围第24项所述之方法, 其中该多重输出埠之各该输出埠与相邻输出埠之 距离相等。28.如申请专利范围第23项所述之方法, 其中该耦合该光学脉冲流至一可控制光学延迟结 构之步骤包括: 将该光学脉冲流分成复数平行光学脉冲流; 耦合该光学脉冲流至一层电光活性材质,该层电光 活性材质具有侧向配置且彼此平行于跨越该层之 复数线输出埠,且各该线输出埠具有多重输出埠沿 一纵向方向配置; 导引该平行光学脉冲流至该层电光活性材质,各该 平行光学脉冲流被导引至一相对应线之输出埠;以 及 耦合部分各该平行光学脉冲流在该相对应线之输 出埠之每一输出埠离开该层,以于每一光学埠产生 该延迟之光学脉冲流; 且该控制各该延迟之光学脉冲流之延迟之步骤包 括: 施加跨越该层电光活性材质之电压,各该电压对应 一线输出埠且在该相对应线之输出埠之附近被施 加;以及 控制该电压以控制提供至各该延迟光学脉冲流之 一延迟量。29.如申请专利范围第28项所述之方法, 其中该层电光活性材质包括一光学容积基底结构, 具有一特定厚度,该容积基底结构具有一上内部反 射表面及一下内部反射表面,其中该光学脉冲流藉 由持续于该内部反射表面间反射而于该层之该纵 向方向传递。30.如申请专利范围第28项所述之方 法,其中该层电光活性材质包括一导波电光层具有 一上表面及一下表面,通常彼此平行,其中该光学 脉冲流通常以平行于该表面之该纵向方向传递。 31.一种光束操纵装置,包括: 至少一层电光活性材质,具有一最近端及一末端; 施加装置,用以施加跨越该至少一层电光活性材质 之电压; 耦合装置,用以耦合该输入光学讯号至该至少一层 电光材质之该最近端;以及 复数分接头输出耦合器,用以提供光束输出,该等 分接头之输出耦合器沿直线方向从该至少一层电 光活性材质之该最近端配置至该末端,该等分接头 之各该分接头输出耦合器从该电光活性材质之该 最近端逐渐配置至该末端;以及 一阵列之光学孔径,各该光学孔径接收从该等分接 头之输出耦合器之一相对应分接头之输出耦合器 所输出之一光束输出。32.如申请专利范围第31项 所述之光束操纵装置,其中用以施加跨越该至少一 层电光活性材质之电压之装置该包括: 一第一电极,位于该层电光材质之一第一侧; 一第二电极,位于该至少一层电光材质之一相对该 第一侧之第二侧;以及 一可控制电压源,连结于该第一电极及该第二电极 ,当该电压源被控制以产生一电压时,该电压源于 该第一电极及该第二电极间产生一可控制电场。 33.如申请专利范围第31项所述之光束操纵装置,其 中用以施加跨越该至少一层电光活性材质之电压 之该装置包括: 复数第一电极区域,位于该至少一层电光材质之一 第一侧; 复数第二电极区域,位于该至少一层电光材质之一 相对该第一侧之第二侧;以及 复数可控制之电压源,该等电压源与该等第一电极 区域之一相对应第一电极区域及该等第二电极区 域之一相对应第二电极区域连结,当该电压源被控 制以产生一电压时,各该电压源于该相对应第一电 极区域及该相对应第二电极区域间产生一可控制 电场。34.如申请专利范围第31项所述之光束操纵 装置,其中用以耦合该光学讯号至该至少一层电光 材质之该最近端之该装置包括一输入光栅,位于该 至少一层之该最近端。35.如申请专利范围第31项 所述之光束操纵装置,其中用以耦合该光学讯号至 该至少一层电光材质之该最近端之该装置包括一 光学棱镜,位于该至少一层之该最近端。36.如申请 专利范围第31项所述之光束操纵装置,另包括用以 补偿固定延迟之装置,该装置位于该分接头输出耦 合器与该阵列之光学孔径间,该装置施加一固定延 迟至各该光束输出,该固定延迟与各该分接头输出 耦合器至该最近端之距离成反比关系。37.如申请 专利范围第36项所述之光束操纵装置,其中该补偿 装置包括一光学棱镜。38.如申请专利范围第31项 所述之光束操纵装置,其中该分接头之输出耦合器 配置于该至少一层电光活性材质之几条耦合器线, 各该耦合器线包括复数分接头输出耦合器在直线 方向从该最近端至该末端,且该耦合器线在该至少 一层中彼此平行,且其中用以耦合该光学讯号至该 至少一层电光材质之该最近端之该装置将该光学 讯号耦合至各该耦合器线。39.如申请专利范围第 31项所述之光束操纵装置,其中该至少一层之电光 活性材质包括至少一层液晶材质。40.一种光束操 纵方法,包括以下步骤: 耦合一输入光束至一至少一层电光活性材质,在该 至少一层之一侧之一纵向方向配置有复数光学输 出埠,该等光学输出埠之各该光学输出埠距离从该 至少一层之一最近端逐渐配置至该至少一层之一 末端; 沿该等光学输出埠之纵向方向导引该输入光束至 该至少一层; 耦合部分输入光束在每一输出埠离开该至少一层, 来自各该输出埠之该延迟之光束具有与该输入光 束相关之一可控制延迟; 施加一跨越该至少一层之电场; 控制该电场以控制来自各该输出埠之该延迟之光 束之该延迟;以及 从各该输出埠导引该延迟之光束至一光束操纵阵 列。41.如申请专利范围第40项所述之光束操纵方 法,其中该施加一电场之步骤包括: 提供一第一电极于该至少一层之一第一侧; 提供一第二电极于该至少一层之一第二侧,该第二 侧相对于该第一侧;以及 连结一电压源至该第一电极及该第二电极; 其中该控制该电场之步骤包括控制该电压源。42. 如申请专利范围第40项所述之光束操纵方法,其中 该施加一电场之步骤包括: 提供复数第一电极于该至少一层之一第一侧; 提供复数第二电极于该至少一层之一第二侧,该第 二侧相对于该第一侧; 连结一电压源至该第一电极及该第二电极;以及 连结复数电压源至该等第一电极及第二电极,各该 电压源与该等第一电极之一相对应一第一电极及 该等第二电极之一相对应一第二电极连结; 其中该控制该电场之步骤包括个别控制该电压源 。43.如申请专利范围第40项所述之光束操纵方法, 其中该导引各该延迟之光束至一光束操纵阵列包 括: 施加一固定延迟至来自各该输出埠之该延迟之光 束,该固定延迟与该输出埠至该至少一层之该最近 端之距离成反比关系;以及 以个别固定延迟导引来自各该输出埠之该延迟光 束至该光束操纵阵列。图式简单说明: 第1图系习知光学真实时间延迟光束操纵系统之方 块图; 第2图系本发明光学真实时间延迟光束操纵系统之 方块图; 第3图绘示本发明一实施例具有容积或光学之基底 结构。 第4图绘示本发明一实施例对三组输出提供个别延 迟时间控制; 第5图绘示本发明另一实施例具有固定延迟时间与 相位补偿之导波结构;以及 第6图绘示本发明一实施例为二因次之光束操纵系 统。
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