[发明专利]一种光学相控阵

说明书

本申请提供了一种光学相控阵，通过设置经过每两个发射天线的一条直线上的发射天线的数量小于4，使得整个阵列中处于同一条直线上的天线数量小于4个，从而可以让所有发射天线尽可能多的参与到各个方向上的干涉结果中，可以在较少的发射天线数量下得到更好的栅瓣抑制效果。

技术领域

本申请涉及相控阵技术领域，特别是涉及一种光学相控阵。

背景技术

相控阵技术是一种无机械结构的波束扫描技术，最早被应用于微波波段，随着光学波段相关技术的提升，相控阵技术也开始被应用在光学波段中，形成了光学相控阵。光学相控阵继承了微波相控阵无需机械结构的优点，因而可以摆脱机械惯性的影响实现高速而且灵活的光束扫描，并且由于光波的波长更短，光学相控阵器件更小，可以集成在很小的芯片上，功耗也随之降低，因此光学相控阵不仅可以应用在激光雷达中，还有望被应用在自由空间光通信、激光投影、光存储等高新技术领域。另外随着消费级电子产品的不断更新换代，智能设备上的功能越来越多，也逐渐出现了需要光束扫描的功能模块，例如人脸识别和增强现实功能都需要一定的二维深度信息，扫描加测距是获取二维深度信息的重要技术手段，所以具有固态扫描特性的光学相控阵技术也可以应用在手机、手环和眼镜等智能设备上。

一个理想的点波源在空间中形成球面波向外传播，各个方向上的振幅都是相同的，有两个波源叠加之后，部分的方向上振幅加强，为了方便说明波束产生相长干涉的位置，在二维平面上用一条线来表示波峰的位置，如图1所示，线条相交的位置就代表了波峰和波峰重叠，相位相同，发生相长干涉。很显然线条相交的位置和两个因素相关，一是波源的相位，二是波源的位置。

当相控阵技术应用在光学波段，光学波段的电磁波波长非常小，依靠目前的加工技术还不能制造出尺寸小于半波长的发射天线单元，因此相邻天线之间的间距通常远大于半波长，在理论上天线间距大于半波长的时候，会在不同的方向上同时存在多个光束，天线间距越大，相邻两个光束的间隔就越小，形成类似于栅格的强度分布，如图2所示，因此将这些光束称为栅瓣。在用于探测的时候，不同的光束无法通过一个探测器区分出来，不同光束之间会相互干扰，无法得到可信的探测结果。必须通过一些手段消除这些栅瓣，在传统方法中，一种方法是通过外部遮挡的方式去除栅瓣，但同时限制了光束的扫描范围，也浪费了部分光功率；另一种方法是将天线非均匀排列，可以削弱栅瓣，但是只在天线数量非常多的情况下可以将栅瓣削弱到很小，随着天线数量增多，天线加工变得困难，光学相控阵器件的功耗和控制复杂度也急剧增长。由于栅瓣难以达到良好的削除效果的问题，目前光学相控阵的性能受到了很大的限制，暂时难以被广泛的应用。

因此，传统光学相控阵难以在控制发射天线数量较少的前提下达到较好的削弱栅瓣的效果。

发明内容

基于此，有必要针对传统光学相控阵难以在控制发射天线数量较少的前提下达到较好的削弱栅瓣的效果的问题，提供一种光学相控阵。

本申请提供一种光学相控阵，包括：

光源，用于投射出一条光束；

分束器，具有一个分束器输入端和多个分束器输出端，所述分束器输入端设置于所述光源的出射位置，用于将所述光源投射出的光束等分为多条子光束，每一条子光束通过一个分束器输出端输出；

多个移相器，每一个移相器与一个分束器输出端连接，用于调节子光束的相位；

多个发射天线，所述发射天线的数量与所述移相器的数量相等，每一个移相器与一个发射天线连接，用于将调节相位后的子光束发射；

经过每两个发射天线的一条直线上的发射天线的数量小于4。

进一步地，所述发射天线的数量小于500。

进一步地，所述光学相控阵还包括：

处理器，与每一个移相器连接，用于向每一个移相器发送电压控制信号，以控制每一个移相器调节子光束的相位。