[发明专利]一种提高能量传输效率的改进型平板光波导阵列结构

说明书

本发明涉及一种提高能量传输效率的改进型平板光波导阵列结构，包括：衬底层、布拉格反射层和光波导阵列层；布拉格反射层设置于衬底层之上，光波导阵列层设置于布拉格反射层之上；其中，布拉格反射层包括第一折射率层和第二折射率层，其中，第一折射率层的数量为P+1个，第二折射率层的数量为P个，且每两个第一折射率层之间设置一个第二折射率层，P为大于0的自然数。本发明的平面光波导阵列结构在原始平面光波导阵列结构的基础上加入了布拉格反射层，改善了因GaAs芯层和GaAlAs包层之间折射率差较小导致的光场局域性较差的问题，将光场更好地局限在光波导阵列中，减小了平板光波导阵列结构光束能量传输的损耗，提高了光束能量利用效率。

技术领域

本发明属于光学相控阵技术领域，具体涉及一种提高能量传输效率的改进型平板光波导阵列结构。

背景技术

光学相控阵技术，利用工作材料的电光/热光/声光等特性，实现光束指向的非机械控制，在激光雷达、激光制导、激光显示等军用及民用领域具有广阔的应用前景，近年来成为光束扫描研究的热点。制造光波导阵列的电光材料主要有LiNbO₃、液晶、GaAs、电光陶瓷等。其中基于GaAs/GaAlAs材料的平板波导光学相控阵具有响应速度快、扫描范围大、驱动电压低、电路控制简单等显著优点，成为光学相控阵的研究热点。

但是，由于GaAs/GaAlAs波导结构是通过Al组分来改变材料折射率，折射率的可调控范围很小。导致波导芯层与包层之间的折射率差较小，因而对光场的局域性较差，结果不仅会导致相邻波导阵元间光场耦合较强，而且会导致大量光能量漏向衬底中，影响了光能的利用效率。限制了GaAs/GaAlAs光学相控阵的发展。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种提高能量传输效率的改进型平板光波导阵列结构。

本发明的一个实施例提供了一种提高能量传输效率的改进型平板光波导阵列结构，包括：衬底层、布拉格反射层和光波导阵列层；

所述布拉格反射层设置于所述衬底层之上，所述光波导阵列层设置于所述布拉格反射层之上；其中，所述布拉格反射层包括第一折射率层和第二折射率层，其中，所述第一折射率层的数量为P+1个，所述第二折射率层的数量为P个，且每两个所述第一折射率层之间设置一个所述第二折射率层，P为大于0的自然数。

在本发明的一个实施例中，所述第一折射率层的折射率大于所述第二折射率层的折射率。

在本发明的一个实施例中，所述第一折射率层的厚度满足公式h_H＝λ₀/(4n_H)，同时所述第二折射率层的厚度满足公式h_L＝λ₀/(4n_L)，其中，h_H为第一折射率层的厚度，h_L为第二折射率层的厚度，λ₀为入射光束的波长，n_H为第一折射率层的折射率，n_L为第二折射率层的折射率。

在本发明的一个实施例中，所述第一折射率层的材料为Ga_xAl_yAs，所述第二折射率层的材料为Ga_aAl_bAs，其中，x>a，y<b，x+y＝1，a+b＝1。

在本发明的一个实施例中，所述光波导阵列层包括波导包层和波导芯层，其中，所述波导包层的数量为e+1个，所述波导芯层的数量为e个，且每两个所述波导包层之间设置一个所述波导芯层，e为大于0的自然数。

在本发明的一个实施例中，所述波导包层的材料为Ga_cAl_dAs，其中，c+d＝1。

在本发明的一个实施例中，所述波导芯层的材料为GaAs。