[发明专利]一种基于涡旋光的集成光学相控阵

权利要求书

1.一种基于涡旋光的集成光学相控阵，其特征在于，包括若干个片上集成的同心的平面涡旋光微环发射器，所述若干个片上集成的同心的平面涡旋光微环发射器通过光学分束器连接，所述平面涡旋光微环发射器包括下层直波导、相移器、上层带光栅微环波导和金属微型加热器，所述相移器设置在下层直波导上，所述金属微型加热器设置在带光栅微环波导上，其中：

平面涡旋光微环发射器，将入射到下层直波导中的光场耦合至上层带光栅微环波导中，从上层带光栅微环波导侧壁出射平面涡旋光；

相移器，用于调节初始相位的大小；

金属微型加热器，用于改变上层带光栅微环波导的温度从而改变上层带光栅微环波导的折射率，使得每个上层带光栅微环波导有一个共同的谐振频率。

2.根据权利要求1所述一种基于涡旋光的集成光学相控阵，其特征在于，所述上层带光栅微环波导上表面带有浅刻蚀圆形光栅，所述浅刻蚀圆形光栅直径为200nm，深度为350nm。

3.根据权利要求2所述一种基于涡旋光的集成光学相控阵，其特征在于，所述下层直波导采用硅制成，厚度为220nm，宽度为500nm。

4.根据权利要求3所述一种基于涡旋光的集成光学相控阵，其特征在于，所述相移器设置在下层直波导上方2500nm处，所述相移器由长1mm、宽1000nm和厚100nm的镍铬合金制成。

5.根据权利要求4所述一种基于涡旋光的集成光学相控阵，其特征在于，所述上层带光栅微环波导采用Si₃N₄制成，厚度为500nm，宽度为1200nm。

6.根据权利要求5所述一种基于涡旋光的集成光学相控阵，其特征在于，所述金属微型加热器与上层带光栅微环波导间隔1500nm。

7.根据权利要求6所述一种基于涡旋光的集成光学相控阵，其特征在于，所述微型加热器位于上层带光栅微环波导的正上方，由宽度2000nm，厚度100nm的镍铬合金制成。

8.根据权利要求7所述一种基于涡旋光的集成光学相控阵，其特征在于，N个平面涡旋光微环发射器的出射总光场表示为：

上式中，E₀表示各个平面涡旋光相同的振幅大小，l表示平面涡旋光的阶数，Δl表示各阶平面涡旋光的阶数差，表示角向坐标，ψ_m表示每个涡旋光在光学相控阵出射面处的附加初相位，m为正整数，代表微环发射器序号，j表示虚数单位，N表示微环发射器个数。