[发明专利]基于不完整非对称AWG的光学相控阵

权利要求书

1.基于不完整非对称AWG的光学相控阵，包括：

可调谐激光器(100)，用于输出可调谐波长的光束；

光分束器(200)，与可调谐激光器(100)耦合相连，用于把输入光束分成N束的等功率光束，N≥2；

光开关阵列(300)，置于光分束器(200)之后，包括独立的N个光开关(310)，每一光开关对应一等功率光束，用于控制该等功率光束的通断，N≥2；以及

AWG阵列(400)，置于光开关阵列(300)之后，包括独立的N个不完整非对称AWG(410)，每一个不完整非对称AWG(410)对应一等功率光束，用于将相应光开关(310)控制输入的由可调谐激光器(100)发出的不同波长的光束引入不同相位差，在输出端不同方向上出现干涉亮斑并聚焦成像，完成光束扫描；

所述不完整非对称AWG(410)，包括：

输入平板波导(411)，与前置光开关(310)的输出端相连，用于将对应的光开关所控制输入的光束以相同相位输出；以及

阵列波导区(412)，与前置输入平板波导(411)相连，包括M个阵列波导，M≥3且为奇数，用于将输入平板波导(411)输入的不同波长光束引入相位差；

其中，所述阵列波导区(412)的输入端和输出端各自构成罗兰圆结构，且输出端罗兰圆结构半径大于输入端罗兰圆结构半径，形成非对称结构；所述阵列波导区(412)输入端的罗兰圆结构半径介于100μm至10mm之间；所述阵列波导区(412)输出端的罗兰圆结构半径介于1dm至10m之间；

其中，所述阵列波导区(412)的输出端将空气作为输出平板波导。

2.根据权利要求1所述的基于不完整非对称AWG的光学相控阵，其中，所述不完整非对称AWG(410)的分辨率Δλ的计算公式为：

式中，d₁为阵列波导区(412)输出端相邻输出光束的间距，d₂为阵列波导区(412)输出端相邻阵列波导的间距，n_c为阵列波导的有效折射率，n_s为输入平板波导的有效折射率，R为阵列波导区(412)输出端罗兰圆半径，m为衍射级数，n_g为群速度，n_s即为真空中的折射率，n_s＝1。

3.根据权利要求1所述的基于不完整非对称AWG的光学相控阵，其中，所述阵列波导区(412)将输入的不同波长光束引入不同相位差，所述相位差的计算公式为：

式中，ΔL为相邻阵列波导的长度差，n_c为阵列波导的有效折射率。

4.根据权利要求1所述的基于不完整非对称AWG的光学相控阵，其中，每一个不完整非对称AWG(410)的中心波导的反向延长线汇聚于一点，中心波导为从一侧开始第(M+1)/2个阵列波导。

5.根据权利要求1所述的基于不完整非对称AWG的光学相控阵，其中，所述光开关阵列(300)用于控制该等功率光束的通断，确保只有一路光束输入不完整非对称AWG(410)中。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的基于不完整非对称AWG的光学相控阵，其中：

所述光分束器(200)的单元间距介于1μm至999μm之间；

所述不完整非对称AWG(410)的阵列波导(412)数量介于3个至999个之间；

所述光分束器(200)、光开关阵列(300)及AWG阵列(400)由光波导材料制备而成，所述光波导材料包括二氧化硅、氮化硅、硅或磷化铟，且可掺杂B、P或Ge元素。