[发明专利]光控微波多波束空间光学延时网络

说明书

技术领域

本发明涉及空间光延时相控阵，特别是一种光控微波多波束空间光学延时网络，能快速的实现多路相位延迟信号光输出，通过棱镜对光束的偏转及改变物理长度，引起光学路径延迟，实现对信号光相位延迟时间的精确控制。主要用于光学相控阵激光雷达。本发明具有高的响应速度和控制精度，结构简单、紧凑，能量损耗低，易安装，成本低等优点。

背景技术

光学相控阵是一种使光束波面的光学相位产生周期性调制的光学器件。光学相控阵(OPA)技术在军用和民用光束扫描方面具有广阔的应用前景,除了在激光显示、激光通信和激光照排等方面外,最重要的应用是相控阵激光雷达、空间激光通信等军事应用领域。光学相控阵技术不仅使低成本的相控阵激光雷达系统成为可能,而且它还将在目标捕获、高精度跟踪/瞄准、高分辨率成像和自适应光学系统等方面展现广阔的应用前景。

迄今现有的光控相控阵雷达延时的实现方法有普通光纤延时线，色散光纤延时线，波分复用技术光纤延时线，平面波导技术光学延时、声光技术光学延时的相控阵等，这类延时结构，都是单纯通过改变物理长度而改变光线的光程来实现延时的，延时随路径的变化而变化，一旦结构固定，得到的延时差也就固定，扫描角度也同时固定下来了，其延时手段单一，无法同时实现大的扫描角度和高的扫描精度。此类方法采用的元件数量大，结构复杂，体积较大，很难避免大的损耗和噪声。另一类常用的光控相控阵雷达延时的实现方法有自由空间段结合液晶开关光学延时、布拉格、啁啾光纤光栅光学延时等，这类延时结构都具有按一定规律排布的色散元件或衍射结构，改变光源的波长引起色散元件产生不同的色散延时或光源发生衍射产生不同延时，从而得到不同的延时差，这类结构对器件和制造工艺的要求比较高，对色散光纤、平面波导的制作以及光栅本身的刻制、精确定位、连接都要求有较高的工艺和操作水平，因此实现的器件价格比较高[请参见文献1.李冬文，贾春燕，叶莉华，崔一平，光控相控阵雷达中的真延时技术，激光与光电子学进展，2006，43（3），37-42。文献2.余杨，周献中，闵富红，光学延时物理机质及最新进展研究，《激光杂志》2009,30（2）。]

发明内容

本发明的目的在于提供一种光控微波多波束空间光学延时网络，本装置可实现4×N矩阵的多光路相位延迟信号光输出，通过棱镜对光束的偏转及改变物理长度，引起光学路径的延迟，可实现对信号光相位延迟时间的精确控制。该装置具有高的响应速度、控制精度、结构简单、紧凑、能量损耗低、易安装和成本低等优点。

本发明的技术解决方案如下：

一种光控微波多波束空间光学延时网络，特点在于其构成是一个以上的空间延时网络单元平行地定位在同一底面平板上，每个空间延时网络单元包括光束准直器组合、偏振分束器组合、半波片组合、第1组合棱镜、第2组合棱镜、第3组合棱镜和滑轨，所述的第1组合棱镜、第2组合棱镜、第3组合棱镜、偏振分束器组合、半波片组合和光束准直器组合同高且分为五个均匀区域，从上向下依次为第一区域、第二区域、第三区域、第四区域和第五区域；结构和位置关系如下：

所述的光束准直器组合由第1光束准直器和第2光束准直器，第3光束准直器和第4光束准直器通过准直器框架沿竖直方向固定在底面平板上；所述的第1光束准直器和第2光束准直器分别位于准直器框架的第一区域和第二区域，所述的第3光束准直器和第4光束准直器分别位于准直器框架的第四区域和第五区域；

通过胶合的方式将所述的偏振分束器组合固定在底面平板上；在所述的偏振分束器组合和所述的光束准直器组合之间设置所述的半波片组合，该半波片组合的第一区域、第二区域、第四区域和第五区域有半波片；所述的偏振分束器组合、半波片组合同光轴；

第1组合棱镜，由结构相同的4个等腰直角长棱柱沿边框依次相连贴靠在铁框内用紫外胶固定；

第2组合棱镜，由结构相同的4个等腰直角长棱柱沿边框依次相连贴靠在铁框内用紫外胶固定，每个等腰直角长棱柱分为5个区域，第一等腰直角长棱柱外侧的第一区域用紫外胶固定一个侧棱与底面直角边相等的等腰直角棱柱，第二个等腰直角长棱柱靠近第一等腰直角长棱柱一侧的第二区域用紫外胶固定一个侧棱与底面直角边相等的等腰直角棱柱，第三个等腰直角长棱柱靠近第二等腰直角长棱柱一侧的第四区域用紫外胶固定一个侧棱与底面直角边相等的等腰直角棱柱，第四个等腰直角长棱柱靠近第三等腰直角长棱柱一侧的第五区域用紫外胶固定一个侧棱与底面直角边相等的等腰直角棱柱；