[发明专利]二维光调制器件和包括该二维光调制器件的激光雷达装置

说明书

本发明提供一种二维(2D)光调制器件以及包括该2D光调制器件的激光雷达装置。该2D光调制器件可以包括多个相位调制元件和电路板。该多个相位调制元件可以包括具有纳米结构的超表面。该电路板可以包括配置为独立地控制分别传输到所述多个相位调制元件的电信号的多个像素电路单元。该多个像素电路单元的每个可以包括晶体管和电容器。

技术领域

本公开涉及用于调制入射光的光调制器件。

背景技术

用于改变入射光的透射/反射、偏振、相位、强度、路径等的光学器件用于各种光学装置。为了以期望的方式控制光学系统中的上述特性，已经提出了具有各种结构的光学调制器。

例如，具有光学各向异性的液晶、利用光阻挡/反射元件的精细机械运动的微型机电系统(MEMS)结构等已经广泛地用于一般的光学调制器。这样的光学调制器由于其驱动机制的特性而具有几微秒或更长的慢操作响应时间。

近来，已经试图应用超结构(meta structure)到光学调制器。超结构是其厚度、图案、周期等小于入射光的波长的结构。为了将光调制为期望的形状，需要制作各种图案的相位曲线。

发明内容

提供了用于通过产生期望的相位曲线而将光调制为各种形状的光调制器件。

额外的方面将在以下的描述中被部分地阐述，并将部分地从该描述而变得明显，或者可以通过示范性实施方式的实践而掌握。

根据一示范性实施方式的一方面，一种二维(2D)光调制器件可以包括：多个相位调制元件，包括具有纳米结构的超表面；以及电路板，配置有用于独立地控制分别传输到所述多个相位调制元件的电信号的多个像素电路单元。所述多个像素电路单元的每个可以包括晶体管和电容器。

所述多个相位调制元件的每个可以包括：金属层，电连接到所述多个像素电路单元当中的对应的像素电路单元；有源层，设置在金属层上，有源层具有基于从所述对应的像素电路单元传输的电信号而改变的折射率；导电纳米天线，设置在有源层上；以及第一绝缘层，设置在有源层和导电纳米天线之间。

有源层可以包括在该处载流子的浓度基于所施加的电压而改变的载流子可变区。

有源层可以包括透明导电氧化物、过渡金属氮化物、铌酸锂(LiNbO₃)、钽酸锂(LiTaO₃)、钽铌酸钾(KTN)、锆钛酸铅(PZT)和具有电光性质的聚合物材料中的至少一种。

所述多个相位调制元件的导电纳米天线中的至少一些可以电连接到彼此，并且均一的电势可以被施加到导电纳米天线中的所述至少一些。

有源层中的载流子可变区可以邻近第一绝缘层。

2D光调制器件还可以包括设置在金属层和有源层之间的第二绝缘层。

所述多个相位调制元件的有源层可以电连接到彼此，并且均一的电势可以被施加到有源层。

在有源层中的载流子可变区可以邻近第二绝缘层。

所述多个相位调制元件的每个可以包括：电介质纳米天线；金属层，与电介质纳米天线分离并电连接到所述多个像素电路单元当中的对应的像素电路单元；有源层，设置在金属层上，有源层具有根据来自所述对应的像素电路单元的电信号而改变的折射率；以及透明导电层，设置在有源层上。

有源层的折射率可以小于电介质纳米天线的折射率。

电介质纳米天线可以包括具有等于或大于10的介电常数的材料。

所述多个相位调制元件的透明导电层可以电连接到彼此，并且均一的电势可以被施加到透明导电层。

有源层、透明导电层和电介质纳米天线可以顺序地布置在金属层之上。