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

Trenutno se većina istraživanja bavi optičkim faznim nizom tečnih kristala, optičkim talasovodom i mikroelektromehaničkim sistemom (MEMS). Ono što vam danas donosimo jesu povezani principi optičkog faznog niza optičkih talasovoda.

Fazni niz optičkih valova uglavnom koristi elektro-optički efekat ili termo-optički efekat dielektričnog materijala kako bi se svjetlosni snop skretao nakon prolaska kroz materijal.

Optički Waveguide Phased Array Based on Eelektro-Optical Eefekat

Elektrooptički učinak kristala je primjena vanjskog električnog polja na kristal, tako da svjetlosni snop koji prolazi kroz kristal stvara fazno kašnjenje povezano s vanjskim električnim poljem. Na osnovu primarnog elektrooptičkog efekta kristala, fazno kašnjenje uzrokovano električnim poljem je proporcionalno primijenjenom naponu, a fazno kašnjenje svjetlosnog snopa koji prolazi kroz jezgro optičkog valovoda može se mijenjati kontrolom napona na elektrodni sloj svakog optičkog talasovodnog jezgra. Za fazni niz optičkih talasovoda sa N-slojnim talasovodom, princip je prikazan na slici 1: prenos svetlosnih snopova u svakom sloju jezgre može se nezavisno kontrolisati, a njegove periodične karakteristike distribucije svetlosnog polja mogu se objasniti teorijom difrakcije rešetke. . Kontrolom primijenjenog napona na sloju jezgre prema određenom pravilu kako bi se dobila odgovarajuća distribucija 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, tako da se ostvaruje skeniranje skretanja svjetlosnog snopa.

Slika 1 Principi rešetke zasnovani na Electro-Optical efekat faznog niza optičkog talasovoda

Optički talasovodni fazni niz zasnovan na termo-optičkom efektu

Crystal’Termooptički efekat se odnosi na fenomen da se molekularni raspored kristala menja zagrevanjem ili hlađenjem kristala, što uzrokuje da se optička svojstva kristala menjaju sa promenom temperature. Zbog anizotropije kristala, termooptički efekat ima različite manifestacije, a to može biti promena dužine poluose indikatrise, ili promena ugla optičke ose, konverzija ravni optičke ose, rotacija indikatora i tako dalje. Kao i elektrooptički efekat, termooptički efekat ima sličan uticaj na otklon zraka. Promjenom snage grijanja radi promjene efektivnog indeksa prelamanja valovoda, može se postići ugao otklona u drugom smjeru. Slika 2 je šematski dijagram faznog niza optičkog talasovoda zasnovanog na termooptičkom efektu. Fazni niz je neujednačeno raspoređen i integrisan je na 300 mm CMOS uređaju kako bi se postiglo skretanje skeniranja visokih performansi.

Slika 2 Principi faznog niza optičkog talasovoda zasnovanog na termo-optičkom efektu