一种光学相控阵天线制造技术

本发明专利技术公开了一种光学相控阵天线，包括：耦合分束模块，耦合分束模块包括平板波导或阵列波导，耦合分束模块用于将输入激光耦合分束后输出；相位调制模块，用于对耦合分束模块输出的每一束光分别进行相位调制；输出耦合模块，用于将相位调制后的每束光进行相干耦合输出。通过实施本发明专利技术，经过三个模块对输入激光的联合调整，能够输出波面功率分布可调的光束，从而提高了该光学相控阵天线的输出光束的旁瓣抑制比。同时，该光学相控阵天线通过在耦合分束模块中设置平板波导或阵列波导，宽的波导结构或阵列波导排布可以高效的与输入激光的慢轴耦合，从而提高输出功率以及输入激光的利用率，并由此提高了该光学相控阵天线的耦合效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
一种光学相控阵天线


[0001]本专利技术涉及光通信
，具体涉及一种光学相控阵天线。

技术介绍

[0002]激光雷达LiDAR(Laser detection and ranging,LiDAR)通过发射扫描激光束，接收反射回波实现距离或形貌的探测，在无人机，自动驾驶，环境监测等领域有着广泛的应用。激光雷达实现光束扫描的常见方案包括机械旋转，微机电系统(Micro Electro Mechanical System,MEMS)及光学相控阵(Optical Phased Array,OPA)。
[0003]光学相控阵技术是指通过调制方式使阵列波导之间产生特定位相差，实现光束角度的旋转，与机械旋转和MEMS光束扫描方案相比，光学相控阵雷达不含转动元件，具有扫描速度快，扫描范围大，集成度高，可靠性高，成本低等优点。
[0004]光学相控阵中相位调制原理包括电光效应和热光效应等。其中，电光效应的实现可以采用液晶、酷钛酸铅镧陶瓷、铌酸锂等材料；热光效应可以采用硅基集成光学芯片等实现。由于硅基集成光学芯片与半导体CMOS工艺兼容，可实现光源探测器片上集成，结构紧凑，成本低。因此，基于硅基集成光学芯片的相控阵激光雷达具有很大的市场前景。
[0005]光学相控阵芯片输出光束关键指标包括出射光束发散角，旁瓣抑制比，信噪比及扫描角度。为达到远场只保留主瓣并抑制栅瓣的目的，输出阵列周期需达到波长量级，同时要求足够的旁瓣抑制，以实现足够清晰可辨的波束指向。由此，如何提高光学相控阵芯片的旁瓣抑制比成为相控阵技术中亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术实施例提供一种光学相控阵天线，以解决现有技术中旁瓣抑制比无法达到更高的技术问题。
[0007]本专利技术实施例提供一种光学相控阵天线，包括：耦合分束模块，所述耦合分束模块包括平板波导或阵列波导，所述耦合分束模块用于将输入激光耦合分束后输出；相位调制模块，用于对耦合分束模块输出的每一束光分别进行相位调制；输出耦合模块，用于将相位调制后的每束光进行相干耦合输出。
[0008]可选地，所述平板波导为单输入多输出结构，所述平板波导的输出分束比以任意函数分布。
[0009]可选地，所述阵列波导包括多个等间距或非等间距排列的波导，多个波导的宽度相同或不同。
[0010]可选地，所述耦合分束模块还包括：分束单元，所述分束单元连接所述平板波导或阵列波导，所述分束单元的分束比可调。
[0011]可选地，所述分束单元包括：级联的多个动态可调分束单元，所述动态可调分束单元包括MZI干涉仪或环形谐振腔。
[0012]可选地，所述分束单元包括：单一或级联的静态分束单元，静态分束单元的输出端
功率分束比以任意函数分布，单一的静态分束单元包括平板波导，级联的静态分束单元包括但不限于Y分支、多模干涉耦合器、定向耦合器、星形耦合器或平板波导的任意一种或几种的组合。
[0013]可选地，所述分束单元包括：多个可调衰减器和级联的多个静态分束单元，可调衰减器与静态分束单元的输出端连接。
[0014]可选地，所述可调衰减器包括基于MZI的光开关、基于环形谐振腔的光开关或吸收式衰减器中的任意一种。
[0015]可选地，所述耦合分束模块的输出光束为均匀分布的光束，所述输出光束的均匀性小于0.1dB。
[0016]可选地，所述耦合分束模块的输出光束为非均匀分布的光束，所述输出光束为高斯分布，贝塞尔分布或三角分布。
[0017]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0018]本专利技术实施例提供的光学相控阵天线，通过设置耦合分束模块、相位调制模块以及输出耦合模块，经过三个模块对输入激光的联合调整，能够输出波面功率分布可调的光束，从而提高了该光学相控阵天线的输出光束的旁瓣抑制比。同时，该光学相控阵天线通过在耦合分束模块中设置平板波导，宽的波导结构可以高效的与输入激光的慢轴耦合，从而提高该光学相控阵天线的输出功率以及输入激光的利用率，由此提高了该光学相控阵天线的耦合效率。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术实施例中光学相控阵天线的结构框图；
[0021]图2为本专利技术实施例中光学相控阵天线的结构示意图；
[0022]图3为本专利技术另一实施例中光学相控阵天线的结构示意图；
[0023]图4为本专利技术另一实施例中光学相控阵天线的结构示意图；
[0024]图5为本专利技术另一实施例中光学相控阵天线的结构示意图；
[0025]图6为本专利技术实施例中光学相控阵天线的基于动态可调分束单元的结构示意图；
[0026]图7为本专利技术实施例中光学相控阵天线的基于静态可调分束单元的结构示意图；
[0027]图8为本专利技术实施例中光学相控阵天线的基于静态可调分束单元和可调衰减器的结构示意图；
[0028]图9为本专利技术实施例中光学相控阵天线波面功率均匀分布条件下远场强度分布示意图；
[0029]图10为本专利技术实施例中光学相控阵天线波面功率高斯分布条件下远场强度分布示意图。
具体实施方式
[0030]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0032]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0033]此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0034]实施例1
[0035]本专利技术实施例提供一种光学相控阵天线，包括：耦合分束模块10，耦合分束模块10包括平板波导或阵列波导，耦本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学相控阵天线，其特征在于，包括：耦合分束模块，所述耦合分束模块包括平板波导或阵列波导，所述耦合分束模块用于将输入激光耦合分束后输出；相位调制模块，用于对耦合分束模块输出的每一束光分别进行相位调制；输出耦合模块，用于将相位调制后的每束光进行相干耦合输出。2.根据权利要求1所述的光学相控阵天线，其特征在于，所述平板波导为单输入多输出结构，所述平板波导的输出分束比以任意函数分布。3.根据权利要求1所述的光学相控阵天线，其特征在于所述阵列波导包括多个等间距或非等间距排列的波导，多个波导的宽度相同或不同。4.根据权利要求2或3所述的光学相控阵天线，其特征在于，所述耦合分束模块还包括：分束单元，所述分束单元连接所述平板波导或阵列波导，所述分束单元的分束比可调。5.根据权利要求4所述的光学相控阵天线，其特征在于，所述分束单元包括：级联的多个动态可调分束单元，所述动态可调分束单元包括MZI干涉仪或环...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘敬伟，翟珊，李文玲，
申请(专利权)人：国科光芯海宁科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：