[发明专利]基于光波导阵列电光扫描器端面的扫描光束边瓣压缩方法

摘要

本发明公开了一种基于光波导阵列电光扫描器端面的扫描光束边瓣压缩方法。主要解决现有光波导阵列电光扫描器扫描光束边瓣压缩方法加工工艺过于复杂的问题。其压缩过程为：1)设置光波导电光扫描器的参数，将端面设置为抛物面，利用端面破坏各阵元在边瓣方向上光束的相干性；2)计算各个光波导阵元到远场的空间距离；3)计算各个光波导阵元的空间相位延迟，根据空间相位延迟设置各个光波导阵元在一定扫描角度时的附加相位，以补偿各阵元在扫描主瓣方向上的相位，保证扫描主瓣不被削弱而压缩扫描光束边瓣；4)计算远场的光强分布。本发明加工工艺简单，能够有效压缩扫描光束边瓣，提高扫描光束质量，可用于激光雷达、激光制导及激光显示。

主权项

一种基于光波导阵列电光扫描器端面的扫描光束边瓣压缩方法，包括如下步骤：1)根据光波导材料和金属有机氧化物化学气相沉积技术的要求，分别设置光波导阵列电光扫描器的波导阵元数N，入射光波长λ，每个光波导的芯层厚度w、长度l_i，及每个光波导的包层厚度v、长度l_i’，其中l_i和l_i’的取值通过端面函数d(x_i)＝d₀[i²‑(N‑1)i]来确定，它描述了端面的形状为抛物面，d₀为端面参数，其取值根据对扫描光束边瓣的压缩要求确定；(2)根据曲面阵列空间衍射几何模型，对于光波导阵列端面为一曲面时，计算各个阵元对远场一点的空间距离：r_i＝r₀‑iΔxsinθ‑d(x_i)cosθ，式中r₀为第0层光波导相对远场一点的距离，Δx＝w+v，i为阵元序号，i＝0，1，2，…，N‑1，θ为远场一点的空间辐射角；(3)根据各个阵元对于远场一点的空间距离r_i，计算各个阵元对远场一点的空间相位延迟：相应的设置每个阵元由电光效应提供的附加相位：通过补偿空间相位延迟ψi，在保证各阵元在扫描主瓣方向上相干性的条件下压缩远场扫描光束边瓣，式中m＝0，±1，±2，…，θ_s为所要扫描的角度；(4)根据光场衍射叠加理论，利用空间相位延迟ψ_i和电光效应提供的附加相位，计算出光束通过曲面阵列的远场光强分布：$I\left(\mathrm{\θ}\right)={\left|C\frac{\sin \mathrm{\α}}{\mathrm{\α}}\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{exp\; j}\right\{\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}[\mathrm{i\Δx}(\sin \mathrm{\θ}-\sin {\mathrm{\θ}}_s)+d\left(x_i\right)(\cos \mathrm{\θ}-\cos {\mathrm{\θ}}_s)]\left\}\right|}^2,$式中C为常系数，α＝πwsinθ/λ。