[发明专利]导波到自由空间成像的阵列波导透镜和阵列波导光谱仪

权利要求书

1.一种导波到自由空间成像的阵列波导透镜，其特征在于，该阵列波导透镜用于实现聚焦功能；该阵列波导结构包括输入波导、光束扩散区和输出阵列波导；输入波导的光经过光束扩散区后，进入输出阵列波导，输出阵列波导的起点等间隔地排列在光束扩散区的圆周上，经过输出阵列波导后，等间隔地排列在输出端面上；

所述输出阵列波导中，中间区域的波导长度长于边缘区域的波导长度，形成与自由空间凸透镜类似的相位调制效果，从而实现凸透镜的聚焦功能；

定义所述输出阵列波导的波导数为N，第i个阵列波导长度l_i满足如下条件：

l_i-l₁＝P_i-P₁

其中，i＝1,...,N，P_i为第i个阵列波导中用于实现凸透镜功能的波导长度，f为凸透镜的焦距，n_eff为波导有效折射率，Di＝|(i-[N/2])d|，[]为向下取整符号，D_i为第i个波导的输出端的端面与阵列波导整个输出端的端面中心的距离，d为相邻阵列波导输出端距离。

2.根据权利要求1所述的导波到自由空间成像的阵列波导透镜，其特征在于，所述输出阵列波导为三圆弧结构，定义光束扩散区的圆心为原点，以输入波导的光入射到光束扩散区的方向为y轴正方向，以y轴正方向顺时针旋转90度的方向为x轴正方向，则第i个阵列波导由以下部分依次连接而成：

(1)经过光束扩散区圆心、与y轴夹角为a_i的直线上与圆心距离为R_o和R_o+L_o的两点之间的直波导；

(2)圆心角为a_i、半径为R的第一圆弧；

(3)长度为L_i的第一竖直直波导；

(4)长度为H_i1的第二竖直直波导；

(5)圆心角为π/2，半径为R_i的第二圆弧；

(6)长度为K_i的水平直波导；

(7)圆心角为π/2，半径为R_i的第三圆弧；

(8)长度为H_i2的第三竖直直波导；

且满足如下条件：

①相邻阵列波导输出端之间距离相等，均为d；

②H_i1+H_i2+2R_i＝H₀。