[发明专利]一种基于光学相控阵的二维光束扫描方法及光学相控阵

权利要求书

1.一种基于光学相控阵的二维光束扫描方法，其特征在于：

1)入射光进入光学相控阵后，在光开关阵列(2)的控制下，进入N个天线阵列组(6)中的一个，并通过该组的天线单元(5)衍射出光，完成纵向一个角度的光束出射；

2)控制通光天线阵列组(6)所对应的相位调制组，使该天线阵列组(6)中M个天线单元(5)之间形成相位差，调节相位差分布，实现在该纵向角度下的横轴方向的光束扫描；

3)重复步骤1-2，利用光开关阵列(2)的光路选通作用，使入射光依次进入N个天线阵列组(6)，并进行相位调制，完成二维的光束扫描。

2.根据权利要求1所述的基于光学相控阵的二维光束扫描方法，其特征在于：

当采用可调波长光源时，步骤1)还包括在每个天线阵列组(6)通光时，对光源波长进行扫描，形成纵轴方向一定范围内的光束扫描。

3.根据权利要求1或2所述的基于光学相控阵的二维光束扫描方法，其特征在于：

M和N的取值为大于等于4的整数。

4.实现权利要求1至3任一所述的基于光学相控阵的二维光束扫描方法的光学相控阵，包括波导(7)、分束器单元(3)、N个相位调制组和N个天线阵列组(6)，每个相位调制组包括M个相位调制单元(4)，每个天线阵列组(6)包括M个天线单元(5)，其特征在于：

还包括光开关阵列(2)，所述光开关阵列(2)的输入端口为一个，输出端口为N个；

所述分束器单元(3)的输入端口为N个，一个输入端口对应M个输出端口；

光开关阵列(2)的N个输出端口分别与分束器单元(3)的N个输入口端连接；分束器单元(3)的一个输入端口所对应的M个输出端口分别与一个相位调制组中的M个相位调制单元(4)输入端口连接；一个相位调制组中的M个相位调制单元(4)的输出端口分别与一个天线阵列组(6)的M个天线单元(5)输入端口连接；

所述N个天线阵列组(6)之间的天线单元(5)的参数不同，对应N个不同的纵向出射光角度；构成每个天线阵列组(6)的M个天线单元(5)参数相同，对应相同的纵向出射光角度。

5.根据权利要求4所述的光学相控阵，其特征在于：

所述天线阵列组(6)中的天线单元(5)采用波导光栅，波导光栅的参数通过公式(1)确定：

其中，θ为出射光线角度，Λ是波导光栅的周期，λ₀是光源的波长，η_eff是波导光栅的有效折射率，η_c是波导光栅包层的有效折射率。

6.根据权利要求5所述的光学相控阵，其特征在于：

所述分束器单元包括N个分束器组，每个分束器组的输入端口为一个，输出端口为M个。

7.根据权利要求4或5或6所述的光学相控阵，其特征在于：

所述光开关阵列(2)中的光开关为集成的热调制光开关或电调制光开关。

8.根据权利要求7所述的光学相控阵，其特征在于：

每一个天线阵列组(6)中波导光栅之间的间距是通过对波导光栅进行仿真优化确定的。

9.根据权利要求8所述的光学相控阵，其特征在于：所述N个天线阵列组(6)中的波导光栅的光栅齿高度是通过仿真优化确定的。