一种无需复杂相位较正的光调控器

技术特征：
1.一种无需复杂相位较正的光调控器，其特征在于，包括：集成型温度稳定激光器(1)、低损耗光分束器(2)、低相位误差相位调制器阵列(3)、无相位误差路由波导阵列(4)和密集光学天线阵列(5)；所述的集成型温度稳定激光器(1)经输入光波导与低损耗光分束器(2)的输入端相连接，低损耗光分束器(2)的输出端经低相位误差相位调制器阵列(3)和无相位误差路由波导阵列(4)的输入端一一对应连接，无相位误差路由波导阵列(4)的输出端与密集光学天线阵列(5)连接完成光信号的出射。2.根据权利要求1所述的一种无需复杂相位较正的光调控器，其特征在于，所述的低损耗光分束器(2)用于将集成型温度稳定激光器(1)产生的光信号平均分为2
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路；所述的低相位误差相位调制器阵列(3)通过外加电压的控制方式对分束后的每一路光信号进行连续的相位调制，使相邻的两路光信号产生特定的相位差；然后经过调制后的光信号通过密集光学天线阵列(5)出射，在远场特定的角度干涉相长，形成扫描光束；所述的低相位误差相位调制器阵列(3)所产生的特定相位差满足公式：式中为相邻两路光信号的相位差，d'为相邻两路天线的间距，λ为工作光波长，θ为扫描光束的偏转角度。3.根据权利要求1或2所述的一种无需复杂相位较正的光调控器，其特征在于，所述的低损耗光分束器(2)由级联的低误差3db分束器构成，所述的低误差3db分束器呈轴对称结构，包括输入直波导(210)、芯区(220)、第一上弯曲波导(231)、第一下弯曲波导(232)、上输出直波导(241)、下输出直波导(342)、第二上弯曲波导(251)、第二下弯曲波导(252)；光信号经输入直波导(210)进入芯区(220)后光强被平均分为两路，芯区(220)的一个输出端口与第一上弯曲波导(231)、上输出直波导(241)、第二上弯曲波导(251)依次连接；芯区(220)的另一个输出端口与第一下弯曲波导(232)、下输出直波导(242)、第二下弯曲波导(252)依次连接；第二上弯曲波导(251)和第二下弯曲波导(252)的输出端分别与下一级3db分束器的输入直波导连接(210)；所述的第一上弯曲波导(231)和第一下弯曲波导(231)的输出端为低相位误差波导，输入端为窄波导，用于去除芯区(220)分束时产生的高阶模式；第二上弯曲波导(251)和第二下弯曲波导(252)的输入输出端均为低相位误差波导。4.根据权利要求3所述的一种无需复杂相位较正的光调控器，其特征在于，所述的第一上弯曲波导(231)、第一下弯曲波导(231)、第二上弯曲波导(251)和第二下弯曲波导(252)采用但不限于宽度渐变欧拉线型或者贝塞尔线型弯曲波导，在结构紧凑的同时减少高阶模的激发。5.根据权利要求3或4所述的一种无需复杂相位较正的光调控器，其特征在于，所述的无相位误差路由波导阵列(4)的输入端口为宽间距的低相位误差波导阵列即宽间距波导阵列，确保所述的低相位误差相位调制器阵列(3)中相邻相位调制器间没有串扰产生；输出端口为密集排布的低相位误差波导阵列即输出密集波导阵列，输出密集波导阵列的阵元间无耦合串扰；无相位误差路由波导阵列(4)中的每条波导均具有相同的光程，使得每个通道具
有相同的初始相位。6.根据权利要求5所述的一种无需复杂相位较正的光调控器，其特征在于，所述的波导阵列(4)的输出端口采用稀疏阵列或者稀布阵列的形式，能够有效的抑制远场栅瓣的产生，进而增大光束的扫描角度。7.根据权利要求3或4所述的一种无需复杂相位较正的光调控器，其特征在于，所述的低损耗光分束器(2)、低相位误差相位调制器阵列(3)和无相位误差路由波导阵列(4)之间采用低相位误差波导连接，减小由于加工制作误差导致的相位噪声。8.根据权利要求3或4所述的一种无需复杂相位较正的光调控器，其特征在于，所述的低相位误差相位调制器阵列(3)采用热光或者电光的原理，通过外加加压改变波导的有效折射率，从而控制相邻通道间光束的相位关系，改变输出近场的波前方向，实现远场光束的扫描。9.根据权利要求3或4所述的一种无需复杂相位较正的光调控器，其特征在于，所述的密集光学天线阵列(5)采用二维大孔径波导光栅结构，结合波长和相位调制实现光束的二维扫描。

技术总结
本发明公开了一种无需复杂相位较正的光调控器，包括：集成型温度稳定激光器、低损耗光分束器、低相位误差相位调制器阵列、无相位误差路由波导阵列和密集光学天线阵列。本发明采用低相位误差波导链路的设计，有效减弱了由于加工的不均匀性导致的波导宽度变化对波导有效折射率的影响，无需相位矫正便可实现远场光束的干涉以及扫描，大大减小了后期测试以及实际批量化应用的复杂性。本发明中采用“曼哈顿形”或其他路由路径，使得所有通道的光程相同，能够进一步减小由于环境温度变化所导致的通道间相位差的变化。本发明中所有的弯曲波导均采用曲率和宽度渐变的优化设计，使得整体结构更加的紧凑，同时可以抑制高阶模串扰。同时可以抑制高阶模串扰。同时可以抑制高阶模串扰。


技术研发人员：时尧成 李文磊 陈敬业
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2022.02.25
技术公布日：2022/6/10