[发明专利]一种稀疏/半波排布二维天线的集成光学相控阵

权利要求书

1.一种稀疏/半波排布二维天线的集成光学相控阵，其特征在于包括：光源(1)、分光器(2)、相位调制阵列(3)、二维阵列天线(4)；所述光源(1)发出的光通过所述分光器(2)将光强等分，随后将光强等分后的光束输入到所述相位调制阵列(3)中，通过所述相位调制阵列(3)对输入的光束的波导阵元进行相位调制，将经过相位调制后具有不同相位的光场输入到所述二维阵列天线(4)，通过所述二维阵列天线(4)将输入的光场发射，通过控制相位差使得近场相位面倾斜，光场在远场相干叠加，实现光束偏转，通过不同的电压控制可实现光束的二维动态扫描；

所述的单元均通过单模波导连接，且所述的二维天线阵列(4)通过稀疏/半波排布的方式可实现栅瓣压缩，实现大角度扫描。

2.根据权利要求1所述的一种稀疏/半波排布二维天线的集成光学相控阵，其特征在于所述的光源(1)是外部激光器或者片上集成激光器。

3.根据权利要求1所述的一种稀疏/半波排布二维天线的集成光学相控阵，其特征在于所述的分光器(2)由多级级联的3dB功分器构成，可以分出多路相同强度的光强。

4.根据权利要求1或3所述的一种稀疏/半波排布二维天线的集成光学相控阵，其特征在于所述的分光器(2)为星形耦合器结构。

5.根据权利要求4所述的一种稀疏/半波排布二维天线的集成光学相控阵，其特征在于所述的相位调制阵列(3)由通过外加电压改变光波相位延迟的相位调制器阵列构成。

6.根据权利要求5所述的一种稀疏/半波排布二维天线的集成光学相控阵，其特征在于相位调制阵列(3)控制波导阵元中光场相位变化如下：

式(1)中，Δφ为波导阵元中产生的相位变化，λ为工作波长，Δn为电压调制产生的折射率变化，L为波导长度。

7.根据权利要求1或6所述的一种稀疏/半波排布二维天线的集成光学相控阵，其特征在于所述的阵列天线(4)是二维排布的光学天线阵列，其一个维度上采用非均匀阵元孔径的阵列半工作波长等间隔排列，且根据空间相位差和阵内相位差平衡条件，即栅瓣形成条件：

式(2)中，λ为工作波长，d为阵元间隔，θ_m为m级主极大角度，ψ为偏转角度；在考虑扫描角度最大的情况下，当m≠0时，m级次不出现栅瓣需满足：

其中，当ψ＝±90°，即最大角度时，阵元间隔d＜λ/2。

8.根据权利要求7所述的一种稀疏/半波排布二维天线的集成光学相控阵，其特征在于所述的阵列天线(4)是二维排布的光学天线阵列，其另一维度上采用稀疏排布的方式，能够形成无栅瓣的远场分布，实现光束的大角度偏转。