[发明专利]一种反射式光学相控阵芯片及制造方法及激光扫描装置

说明书

本发明公开了一种反射式光学相控阵芯片及制造方法及激光扫描装置，包括：基底、高反层、压电层、天线阵列以及换能单元；其中，所述高反层设置在所述基底与所述压电层之间；所述天线阵列包括多个纳米天线元件，所述多个纳米天线元件以周期性图案布置在所述压电层上；所述纳米天线元件的高度可调节，以用于改变所述天线阵列的相位；所述换能单元设置在所述压电层上，且布置在所述天线阵列的周围。本发明相控阵芯片设置压电层，在压电层布置多个纳米天线元件形成的天线阵列，通过对纳米天线元件的高度调节，以调节天线阵列的出射相位，当光束直接入射到天线阵列上时，即可对光束进行控制，结构简单、灵活性好。

技术领域

本发明涉及光束扫描技术领域，尤其涉及一种反射式光学相控阵芯片及制造方法及激光扫描装置。

背景技术

光束扫描作为一项重要的技术，已经广泛应用在通信、激光雷达、三维成像、高光谱成像和光学传感等领域。目前，实现光束扫描主要是采用缓慢且昂贵的机械式光束扫描器件，例如采用旋转棱镜、微机电系统(MEMS)振镜、传统机械振镜等器件；然而，这些机械式的器件通常是结构复杂且价格昂贵，响应速度有限，而且稳定性较差。

光学相控阵(Optical Phased Arrays，OPA)技术是一种灵活、快速和精确的非机械光束定向扫描技术，其具有分辨率高、抗干扰性强和高保密性等特点；光学相控阵为光束扫描提供了一种纯固态光束控制器件，当激光光束照射到OPA器件上时，OPA器件通过调节各个结构单元的相位，可以实现光束指向的变化、从而实现光束扫描。若将光学相控阵集成在一块芯片上，则光束扫描不再需要电机等机械驱动装置，将其应用于测量系统中，可利于测量系统的结构简化，且灵活性好、功耗低，这使得光学相控阵在光检测和测距、图像投影、激光雷达和光学存储等领域有着极大的吸引力，因此，有必要对光学相控阵芯片进行研究开发。

上述背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反射式光学相控阵芯片及制造方法及激光扫描装置，以解决上述背景技术问题中的至少一种问题。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

一种反射式光学相控阵芯片，包括：基底、高反层、压电层、天线阵列以及换能单元；其中，

所述高反层设置在所述基底与所述压电层之间；

所述天线阵列包括多个纳米天线元件，所述多个纳米天线元件以周期性图案布置在所述压电层上；所述纳米天线元件的高度可调节，以用于改变所述天线阵列的相位；

所述换能单元设置在所述压电层上，且布置在所述天线阵列的周围。

在一些实施例中，所述换能单元用于将相位控制信号转换为表面波，通过所述表面波驱动所述纳米天线元件的高度呈周期性变化。

在一些实施例中，所述天线阵列为一维阵列或者二维阵列，并且相邻的两个所述纳米天线元件之间的间隔小于入射光的波长。

在一些实施例中，所述换能单元包括至少一组叉指换能器，每组叉指换成器包括至少一个输入叉指换能器，通过输入叉指换能器将输入的相位控制信号转换为表面波。

在一些实施例中，所述相位控制信号为电信号，通过调节所述电信号的大小、频率以及波动曲线生成对应的所述表面波，以驱动所述纳米天线元件的高度发生对应的变化。

在一些实施例中，还包括有支撑壁和透明保护盖板；其中，所述支撑臂设置在所述基底上并位于所述基底的四周，以用于支撑所述透明保护盖板；所述透明保护盖板、所述支撑壁与所述基底形成一个封闭的空间，以将所述高反层、所述压电层、所述天线阵列和所述换能单元封闭设置在所述空间内。