[发明专利]调制逆向反射压电多层膜

说明书

本发明提供一种调制逆向反射多层膜，其包括逆向反射元件、压电层、光伏层和能量存储装置。膜的堆叠和透明分层配置允许逆向反射元件和光伏层由窄波束同时照射。低功率压电层和光伏层的能量获取允许逆向反射器在能量上自足并且适合于远程部署。组件层的柔性特性允许逆向反射器粘附到非平面或不规则表面以用于贴标签和标记。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年8月26日提交的美国临时申请No.62/380,263的权益，其全部公开内容出于所有目的通过整体引用以并入本文。

技术领域

本发明一般涉及调制逆向反射器(retroreflector)，尤其涉及调制以薄多层膜形式的逆向反射器，所述薄多层膜包括压电层、光伏层、能量储存装置和逆向反射元件。

背景技术

传统的逆向反射器几乎是众所周知的。一般地，逆向反射器具有如下特性：从例如光学或射频(RF)波束的源接收入射波束，并通过一次或多次反射将逆向反射的波束引导回源。调制逆向反射器提供的优点是，逆向反射的波束包含信息并将信息带回到源而无需在逆向反射部位处的传送器。逆向反射器可以被布置成阵列以提供更大的目标、多个通道或其他优点。

这些调制逆向反射器已在许多领域中找到了各种各样的应用，包括通信系统、监测系统和飞行中加油系统。不同类型的逆向反射器结构的示例包括角锥反射器、喇叭反射器、猫眼逆向反射器、单镜逆向反射器、抛物面碟形反射器、卡塞格伦反射器和抛物柱面反射器。

一些典型的逆向反射器被采用于光学通信应用中。逆向反射器对于低功率通信是有用的，因为它们能够调制高功率入射光信号并将包含信息的调制信号直接返回到原始源。一种调制技术为波束提供多个幅度编码。该噢镍铬丝技术在二进制编码通信系统中可能是有用的。在这些情况下，允许入射波束反射回源与否，取决于逆向反射器装置的调制。通常通过改变逆向反射器中的反射路径来实现逆向反射装置的调制。例如，逆向反射器中的反射表面(物理地或机械地)倾斜以破坏逆向反射，使得没有波束返回到发射源。

许多其他调制技术是已知的。一种类型的调制器使用反射表面的机械位移来重新引导反射波束，并使用微机电系统(MEMS)来导致反射表面的倾斜以重新引导反射波束，从而消除或破坏逆向反射。MEMS技术可用于低能量、小位移的机械活动。使用MEMS技术，微机械反射表面可以基于调制信号倾斜，以调制入射波束的反射，以提供返回的波束的幅度调制或二进制编码。该类型的逆向反射器布置的一个缺点是使用相对大的角位移来导致逆向反射器反射或不反射入射波束。相对大的角位移表示相对于装置几何形状、由装置消耗的能量、操作频率和其他性能标准的挑战。例如，调制带宽可能受到倾斜反射表面的响应时间的限制，该限制通过调制装置的固有响应时间延迟而加剧，该固有响应时间延迟例如可以采用电压回转符(voltage slew notes)观察到。这些MEMS装置一般被制造在例如硅的刚性衬底上，并且通常需要防止环境暴露。

可以调制的其他类型的逆向反射装置包括法布里-珀罗装置，其取决于与入射光束成一定角度布置的平行板的配置来操作以传送或反射光。然而，这种装置需要两个或更多个反射表面以及连同逆向反射器。这种配置可能有些复杂并且由于装置响应时间而具有有限的带宽。

另一种类型的调制的逆向反射器使用横跨普通逆向反射器的孔径的光学闸板，以允许或防止入射波束或逆向反射光的传输。该类型的调制的逆向反射器可能有些昂贵，并且由于在闸板处于非可传输状态时吸收能量而表示其他设计挑战。与上述其他调制的逆向反射器一样，由于装置组件响应时间，光学闸板装置也可以具有有限的带宽。