Author Affiliations
Abstract
1 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 Optics Valley Laboratory, Wuhan 430074, China
In recent years, optical phased arrays (OPAs) have attracted great interest for their potential applications in light detection and ranging (LiDAR), free-space optical communications (FSOs), holography, and so on. Photonic integrated circuits (PICs) provide solutions for further reducing the size, weight, power, and cost of OPAs. In this paper, we review the recent development of photonic integrated OPAs. We summarize the typical architecture of the integrated OPAs and their performance. We analyze the key components of OPAs and evaluate the figure of merit for OPAs. Various applications in LiDAR, FSO, imaging, biomedical sensing, and specialized beam generation are introduced.
optical phased arrays LiDAR silicon photonics beam steering photonic integration Chinese Optics Letters
2024, 22(2): 020041
中国工程物理研究院 流体物理研究所， 四川 绵阳 621900
提高各通道输出光信噪比，进行了复用体全息光栅的优化设计研究。推导了适用于角度放大器的多路复用体光栅耦合波理论，并与单路耦合波理论进行了比较。针对复用体光栅中的串扰问题，研究了调整光栅结构参数优化串扰的规律，并进行了实验验证。研究结果表明: 当相邻两路体光栅的布拉格角间隔小于二者角度选择半宽之和时，相互间串扰较强，必须使用多路耦合波理论描述复用体光栅中波的衍射行为。调整相邻路体光栅的矢量倾斜角间隔、减小光栅周期和增加光栅厚度都可以降低串扰，其中调整矢量倾斜角和光栅周期优化效果明显但会降低角放大率，增加介质厚度不影响角放大率但需要厚度增加数倍才有效。
光学器件 放大级 体全息光栅 多路复用 光学相控阵 optical devices amplifier stage volume holographic grating (VHG) multiplex optical phased arrays 强激光与粒子束
2015, 27(4): 041015
中国工程物理研究院流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
为了扩展光学相控阵的角度扫描范围，设计了基于体全息光栅的放大级，研究了光栅结构参数及其制作误差对性能的影响规律，提出了容差优化方法。研究结果表明：光栅厚度和折射率调制度是影响衍射效率的主要参数，光栅周期和光栅厚度是影响角度选择性的主要参数。光栅出入射角由光栅周期和光栅矢量倾斜角决定，在保持角放大率不变时，可以通过在出入射面内旋转介质调节这两个参数。实际制作中，光栅周期误差和光栅矢量倾斜角误差会导致衍射角偏离设计值，读出光波长越长，光栅周期误差的影响越小；光栅后面介质折射率越高，光栅矢量倾斜角误差影响越小。增加光栅厚度设计值可以减小光栅厚度误差对衍射效率的影响，而减小光栅厚度设计值可以减小折射率调制度误差对衍射效率的影响，实际制备时，需结合系统需求进行综合设计。
光学器件 放大级 体全息光栅 角度放大器 光学相控阵
解放军电子工程学院脉冲功率激光技术国家重点实验室， 安徽 合肥 230037
为克服光学相控阵单元间隔必须小于工作波长二分之一的限制，构建了一种稀疏光学相控阵模型。分析了一维稀疏光学相控阵在近场和远场条件下的扫描原理，并提出了一种设计方法。对其相关参数进行仿真的结果表明：稀疏光学相控阵所用的单元数目较少，单元间隔远大于工作波长,扫描范围较大，波束宽度较窄，且在整个扫描空间内没有栅瓣。因此，稀疏光学相控阵单元间隔不受工作波长的限制,同时具有较好的扫描性能。
光束控制 激光扫描 光学相控阵 稀疏阵 beam steering laser scan optical phased arrays thinned arrays
