[实用新型]一种光学相控阵天线

说明书

本实用新型公开了一种光学相控阵天线，包括：耦合分束模块，耦合分束模块包括平板波导或阵列波导，耦合分束模块用于将输入激光耦合分束后输出；相位调制模块，用于对耦合分束模块输出的每一束光分别进行相位调制；输出耦合模块，用于将相位调制后的每束光进行相干耦合输出。通过实施本实用新型，经过三个模块对输入激光的联合调整，能够输出波面功率分布可调的光束，从而提高了该光学相控阵天线的输出光束的旁瓣抑制比。同时，该光学相控阵天线通过在耦合分束模块中设置平板波导或阵列波导，宽的波导结构或阵列波导排布可以高效的与输入激光的慢轴耦合，从而提高输出功率以及输入激光的利用率，并由此提高了该光学相控阵天线的耦合效率。

技术领域

本实用新型涉及光通信技术领域，具体涉及一种光学相控阵天线。

背景技术

激光雷达LiDAR(Laser detection and ranging,LiDAR)通过发射扫描激光束，接收反射回波实现距离或形貌的探测，在无人机，自动驾驶，环境监测等领域有着广泛的应用。激光雷达实现光束扫描的常见方案包括机械旋转，微机电系统(Micro ElectroMechanical System,MEMS)及光学相控阵(Optical Phased Array,OPA)。

光学相控阵技术是指通过调制方式使阵列波导之间产生特定位相差，实现光束角度的旋转，与机械旋转和MEMS光束扫描方案相比，光学相控阵雷达不含转动元件，具有扫描速度快，扫描范围大，集成度高，可靠性高，成本低等优点。

光学相控阵中相位调制原理包括电光效应和热光效应等。其中，电光效应的实现可以采用液晶、酷钛酸铅镧陶瓷、铌酸锂等材料；热光效应可以采用硅基集成光学芯片等实现。由于硅基集成光学芯片与半导体CMOS工艺兼容，可实现光源探测器片上集成，结构紧凑，成本低。因此，基于硅基集成光学芯片的相控阵激光雷达具有很大的市场前景。

光学相控阵芯片输出光束关键指标包括出射光束发散角，旁瓣抑制比，信噪比及扫描角度。为达到远场只保留主瓣并抑制栅瓣的目的，输出阵列周期需达到波长量级，同时要求足够的旁瓣抑制，以实现足够清晰可辨的波束指向。由此，如何提高光学相控阵芯片的旁瓣抑制比成为相控阵技术中亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种光学相控阵天线，以解决现有技术中旁瓣抑制比无法达到更高的技术问题。

本实用新型实施例提供一种光学相控阵天线，包括：耦合分束模块，所述耦合分束模块包括平板波导或阵列波导，所述耦合分束模块用于将输入激光耦合分束后输出；相位调制模块，用于对耦合分束模块输出的每一束光分别进行相位调制；输出耦合模块，用于将相位调制后的每束光进行相干耦合输出。

可选地，所述平板波导为单输入多输出结构，所述平板波导的输出分束比以任意函数分布。

可选地，所述阵列波导包括多个等间距或非等间距排列的波导，多个波导的宽度相同或不同。

可选地，所述耦合分束模块还包括：分束单元，所述分束单元连接所述平板波导或阵列波导，所述分束单元的分束比可调。

可选地，所述分束单元包括：级联的多个动态可调分束单元，所述动态可调分束单元包括MZI干涉仪或环形谐振腔。

可选地，所述分束单元包括：单一或级联的静态分束单元，静态分束单元的输出端功率分束比以任意函数分布，单一的静态分束单元包括平板波导，级联的静态分束单元包括但不限于Y分支、多模干涉耦合器、定向耦合器、星形耦合器或平板波导的任意一种或几种的组合。

可选地，所述分束单元包括：多个可调衰减器和级联的多个静态分束单元，可调衰减器与静态分束单元的输出端连接。

可选地，所述可调衰减器包括基于MZI的光开关、基于环形谐振腔的光开关或吸收式衰减器中的任意一种。