[发明专利]一种对称光波束扫描系统及其工作方法

权利要求书

1.一种对称光波束扫描系统，其特征在于：按照光路顺序依次包括输入耦合器(1)、1x2光开关(2)、两组互相对称的分束调相子结构(3a)和(3b)以及光发射阵列(6)；所述的分束调相子结构包括光分束网络(4)和光波导调相阵列(5)；所述的光发射阵列(6)由对称光栅天线(7)组成；输入耦合器(1)的输出端与1x2光开关(2)的输入端相连，1x2光开关(2)的两个输出端通过单模光波导分别与两个分束调相子结构(3a)和(3b)相连，两组分束调相子结构(3a)和(3b)的输出端分别连接同一个光发射阵列(6)的两端；

对称光栅天线(7)为单根光波导沿长度方向进行周期性刻蚀所得的光栅结构，空间结构上对称，具有两个输入端口；对称光栅天线(7)可将从输入端口进入的光完全辐射出去，对称光栅天线(7)通过双端输入激光，一端输入的激光发射光束A，另一端输入的激光发射光束B，光束A和光束B是相互对称的。

2.根据权利要求1所述的一种对称光波束扫描系统，其特征在于：所述的1x2光开关(2)为单端光输入、双端光输出的热调制光开关或者电调制光开关，给1x2光开关(2)施加电压可以控制输入激光源只从一个输出端口传出。

3. 根据权利要求1所述的一种对称光波束扫描系统，其特征在于：所述的两个分束调相子结构(3a)和(3b) 的多路输出端分别通过单模光波导阵列与光发射阵列(6)的两个多路端口相连。

4.根据权利要求1所述的一种对称光波束扫描系统，其特征在于：所述的光发射阵列(6)由多个相同的对称光栅天线(7)等间距或不等间距排列而成。

5.根据权利要求1所述的一种对称光波束扫描系统，其特征在于：所述的光分束网络(4)由多个1x2多模干涉耦合器级联而成，能将一路光均分为功率相等的多路光，并输出给光波导调相阵列(5)。

6.根据权利要求1所述的一种对称光波束扫描系统，其特征在于：所述的光波导调相阵列(5)采用热调制或者电调制结构，通过外加电压独立控制每路输出光的相位，从而实现光发射阵列(6)的侧向光束扫描。

7.根据权利要求1所述的一种对称光波束扫描系统，其特征在于：所述的系统置于衬底硅上，采用标准220nm硅光工艺。

8.根据权利要求1-7任一项所述的对称光波束扫描系统的工作方法，其特征在于，步骤如下：外接激光源从输入耦合器(1)耦合进入系统光路，然后进入1x2光开关(2)，控制1x2光开关(2)使激光只经过分束调相子结构(3a)，系统发射光束A；控制1x2光开关(2)使激光只经过分束调相子结构(3b)，系统发射光束B；激光最终从光发射阵列(6)辐射出去；其中，所述的光束A和光束B相互对称；

该系统通过改变输入激光的光波长，改变发射光束A和B的角度θ，实现纵向光束扫描；该系统通过光波导调相阵列(5)控制到达光发射阵列(6)的每路激光的相位，实现垂直于角度θ的侧向光束扫描；二者结合，可实现二维光波束的连续扫描。