[发明专利]一种具有平坦输出强度的片上光学相控阵扫描器

权利要求书

1.一种具有平坦输出强度的片上光学相控阵扫描器，其特征在于由如下部分构成：输入端口(1)、多级功分器(2)、相位调制器(3)、弯曲波导(4)、输出端口(5)；

输入端口(1)与多级3dB功分器(2)相连接，多级3dB功分器(2)的每个输出路径与相位调制器(3)一端相连接；相位调制器(3)的另一端通过波导进入弯曲波导(4)区域；弯曲波导(4)末端经输出端口(5)出射后；通过在波导路径中放置弯曲波导(4)，通过弯曲波导(4)调节光场的远场强度分布，使其衍射强度峰值所在的角度偏离对称轴；

激光器输入光源信号I₀通过输入端口(1)输入，经过n级功分器(2)进行分束，能够将输入光源信号I₀等分至2ⁿ个路径，n级功分器(2)的每个输出路径与波导相连；每个波导上都有相位调制器(3)用于控制波导间的相位差，之后各个波导路径的光场进入弯曲波导(4)区域，弯曲波导(4)末端波导方向与对称轴存在夹角，经输出端口(5)出射后，其远场能量最大值所在角度偏离对称轴，且上半区和下半区内波导远场能量最大值所在的角度关于对称轴对称，在两个最大值所在角度之间，各波导远场光场幅度和的平方几乎不随角度变化而变化。

2.根据权利要求1所述的一种具有平坦输出强度的片上光学相控阵扫描器，其特征在于所述的输出端口(5)的各波导输出端面不与波导方向垂直并且处于同一输出平面内，其中各相邻波导输出端面中心间隔相等。

3.根据权利要求1所述的一种具有平坦输出强度的片上光学相控阵扫描器，其特征在于光学相控阵的光束偏转角度与相邻波导间的相位差的关系如下：

d·sinθ＝ΔΦ·λ/2π (1)

式(1)中，d为输出端口(5)处相邻波导中心间隔，θ为光束偏转方向与对称轴间的夹角，ΔΦ为所述输出端口(7)处相邻波导间的相位差，λ为工作波长。

4.根据权利要求1所述的一种具有平坦输出强度的片上光学相控阵扫描器，其特征在于传输波导路径上的相位变化的表达式如下：

式(2)中,λ为工作波长，Δn_effi相位调制器(3)引起的第i路和第i-1路波导折射率差，L_i为第i路波导的相位调制器的调制长度。

5.根据权利要求1所述的一种具有平坦输出强度的片上光学相控阵扫描器，其特征在于光束的远场偏转角由相邻波导间相位差ΔΦ所决定，而远场发射峰强度最大值则是由各波导远场光场幅度和的平方曲线决定；

远场光强分布表达式如下：

不同相位差ΔΦ对应的远场光强最大值所在的角度θ不同，由式(1)确定；在偏转角θ处的光强表达式如下：

式(3)中，为第i路波导在所述输出端口(5)处的复振幅，式(3)中A_i(α)为第i路波导出射光远场幅度随角度α变化的函数，ΔΦ为输出端口(5)处相邻波导间的相位差。