光学相控阵、制备方法及光束调控方法技术

本申请涉及硅基光学相控阵技术领域，具体地说，是涉及一种光学相控阵、制备方法及光束调控方法，该光学相控阵包括：SOI晶圆；波导结构，形成于SOI晶圆上；发射光栅阵列，设置于波导结构末端；可编程超表面结构，覆盖在发射光栅阵列上，可编程超表面结构包括若干微结构单元，每个微结构单元包括非对称结构几何的调控结构和与其电连接的控制电极，控制电极用于接收电信号以调控微结构单元的等效折射率；可编程超表面结构能够在二维方向上形成空间折射率梯度分布，以产生二维相位分布，用于调制自发射光栅出射光的纵向及横向出射角度；其中，波导结构、发射光栅阵列和可编程超表面结构集成构成一体化结构。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及硅基光学相控阵，具体地说，是涉及一种光学相控阵、制备方法及光束调控方法。

技术介绍

1、光学相控阵（optical phased array, opa）是一种通过调控多个光学天线单元的相位分布来实现光束偏转、聚焦和动态扫描的技术，应用于激光雷达（lidar）、自由空间光通信、全息显示和激光加工等领域。

2、传统的光学相控阵通常采用液晶、微机电系统（mems）或硅基光学移相器实现相位调控，但上述技术存在实际应用中存在响应速度慢、功耗较高、器件体积大或调控自由度有限等问题，难以满足高速、精密光束控制的系统需求。

3、近年来，超表面（metasurface）作为由亚波长尺度的人工微结构组成的二维平面光学器件，因其对光场的强大调控能力而备受关注。超表面可通过设计纳米结构的几何形状、尺寸和排列方式，在亚波长尺度上精确调控光的振幅、相位和偏振，从而实现高效率的光束偏转、聚焦和波前整形。然而，传统静态超表面的光学响应一旦制备完成就难以动态调控，限制了其在动态光束扫描中的应用。

4、为解决这一问题，可编程超表面（program本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种光学相控阵，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的光学相控阵，其特征在于，所述控制电信号包括横向折射率调节信号和纵向折射率调节信号，以实现独立控制每个微结构单元在两个方向上的相位响应。

3.如权利要求1或2所述的光学相控阵，其特征在于，所述控制电极连接至控制模块，所述控制模块包括薄膜晶体管阵列，所述薄膜晶体管阵列能够根据目标出射方向生成并输出相应的横向折射率调节信号和纵向折射率调节信号至所述电极，其中，所述横向及纵向出射角度分别为目标出射方向在横向及纵向平面内的投影角度。

4.如权利要求1所述的光学相控阵，其特征在于，所述调控结构为U型、L...

【技术特征摘要】

1.一种光学相控阵，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的光学相控阵，其特征在于，所述控制电信号包括横向折射率调节信号和纵向折射率调节信号，以实现独立控制每个微结构单元在两个方向上的相位响应。

3.如权利要求1或2所述的光学相控阵，其特征在于，所述控制电极连接至控制模块，所述控制模块包括薄膜晶体管阵列，所述薄膜晶体管阵列能够根据目标出射方向生成并输出相应的横向折射率调节信号和纵向折射率调节信号至所述电极，其中，所述横向及纵向出射角度分别为目标出射方向在横向及纵向平面内的投影角度。

4.如权利要求1所述的光学相控阵，其特征在于，所述调控结构为u型、l型或双折线结构，且其几何参数在横向和纵向上均可独立调控。

5.如权利要求1所述的光学相控阵，其特征在于，所述调控结构由三硫化二...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金玉，蔡艳，汪巍，
申请(专利权)人：上海新微技术研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：