Tehnologija optičkog faznog niza je nova vrsta tehnologije kontrole skretanja snopa, koja ima prednosti fleksibilnosti, velike brzine i visoke preciznosti.

Trenutno se većina istraživanja bavi optičkim faziranim nizom tekućih kristala, optičkim valovodom i mikroelektromehaničkim sustavom (MEMS). Ono što vam danas donosimo su srodni principi optičkog faznog niza optičkih valovoda.

Fazni niz optičkih valova uglavnom koristi elektro-optički učinak ili termo-optički učinak dielektričnog materijala kako bi se svjetlosna zraka odbila nakon prolaska kroz materijal.

Optički Waveguide Phased Array Based on Eelektro-Optical Eučinak

Elektrooptički učinak kristala je primjena vanjskog električnog polja na kristal, tako da svjetlosna zraka koja prolazi kroz kristal stvara fazno kašnjenje povezano s vanjskim električnim poljem. Na temelju primarnog elektrooptičkog učinka kristala, fazno kašnjenje uzrokovano električnim poljem proporcionalno je primijenjenom naponu, a fazno kašnjenje svjetlosnog snopa koji prolazi kroz jezgru optičkog valovoda može se mijenjati kontroliranjem napona na elektrodni sloj svake optičke jezgre valovoda. Za fazni niz optičkih valovoda s N-slojnim valovodom, princip je prikazan na slici 1: prijenos svjetlosnih zraka u svakom sloju jezgre može se neovisno kontrolirati, a njegove periodične karakteristike distribucije svjetlosnog polja mogu se objasniti teorijom difrakcije rešetke. . Kontroliranjem primijenjenog napona na sloju jezgre prema određenom pravilu kako bi se dobila odgovarajuća raspodjela fazne razlike, možemo kontrolirati distribuciju interferencije intenziteta svjetlosti u dalekom polju. Rezultat interferencije je snop svjetlosti visokog intenziteta u određenom smjeru, dok se svjetlosni valovi emitirani iz faznih kontrolnih jedinica u drugim smjerovima međusobno poništavaju kako bi se ostvarilo skeniranje skretanja svjetlosnog snopa.

Slika 1 Principi rešetke temeljeni na Elektro-Optical učinak faznog niza optičkog valovoda

Optički valovodni fazni niz na temelju termo-optičkog efekta

Kristal’Termooptički učinak odnosi se na fenomen da se molekularni raspored kristala mijenja zagrijavanjem ili hlađenjem kristala, što uzrokuje promjenu optičkih svojstava kristala s promjenom temperature. Zbog anizotropije kristala, termooptički učinak ima različite manifestacije, a to može biti promjena duljine poluosi indikatrise, ili promjena kuta optičke osi, konverzija ravnine optičke osi, rotacija indikatrikse i tako dalje. Kao i elektrooptički učinak, termooptički učinak ima sličan utjecaj na otklon snopa. Promjenom snage grijanja kako bi se promijenio efektivni indeks loma valovoda, može se postići kutni otklon u drugom smjeru. Slika 2 je shematski dijagram faznog niza optičkih valova koji se temelji na termooptičkom efektu. Fazni niz je nejednoliko raspoređen i integriran na 300 mm CMOS uređaju kako bi se postiglo skretanje skeniranja visokih performansi.

Slika 2 Principi faznog niza optičkog valovoda na temelju termooptičkog efekta