Η τεχνολογία οπτικής συστοιχίας φάσης είναι ένας νέος τύπος τεχνολογίας ελέγχου εκτροπής δέσμης, που έχει τα πλεονεκτήματα της ευελιξίας, της υψηλής ταχύτητας και της υψηλής ακρίβειας.

Προς το παρόν, οι περισσότερες έρευνες αφορούν τη συστοιχία οπτικών φάσεων υγρών κρυστάλλων, οπτικού κυματοδηγού και μικροηλεκτρομηχανικού συστήματος (MEMS). Αυτό που σας φέρνουμε σήμερα είναι οι σχετικές αρχές της οπτικής συστοιχίας φάσεων του οπτικού κυματοδηγού.

Η συστοιχία φάσεων οπτικού κυματοδηγού χρησιμοποιεί κυρίως το ηλεκτρο-οπτικό αποτέλεσμα ή το θερμο-οπτικό αποτέλεσμα του διηλεκτρικού υλικού για να κάνει τη δέσμη φωτός να εκτρέπεται αφού περάσει μέσα από το υλικό.

Οπτικός Wοδηγός Phased Aακτίνα Bόπως επάνω Eλεκτρο-Optical Eεπίδραση

Το ηλεκτρο-οπτικό αποτέλεσμα του κρυστάλλου είναι η εφαρμογή ενός εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου στον κρύσταλλο, έτσι ώστε η δέσμη φωτός που διέρχεται από τον κρύσταλλο να παράγει μια καθυστέρηση φάσης που σχετίζεται με το εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο. Με βάση το πρωτεύον ηλεκτρο-οπτικό αποτέλεσμα του κρυστάλλου, η καθυστέρηση φάσης που προκαλείται από το ηλεκτρικό πεδίο είναι ανάλογη με την εφαρμοζόμενη τάση και η καθυστέρηση φάσης της δέσμης φωτός που διέρχεται από τον πυρήνα του οπτικού κυματοδηγού μπορεί να αλλάξει ελέγχοντας την τάση στο στρώμα ηλεκτροδίου κάθε πυρήνα οπτικού κυματοδηγού. Για τη σταδιακή συστοιχία οπτικών κυματοδηγών με κυματοδηγό N-layer, η αρχή φαίνεται στο Σχήμα 1: η μετάδοση δέσμης φωτός σε κάθε στρώμα πυρήνα μπορεί να ελεγχθεί ανεξάρτητα και τα χαρακτηριστικά κατανομής του πεδίου φωτός της περιοδικής περίθλασης μπορούν να εξηγηθούν με τη θεωρία περίθλασης πλέγματος . Ελέγχοντας την εφαρμοζόμενη τάση στο στρώμα πυρήνα σύμφωνα με έναν συγκεκριμένο κανόνα για να λάβουμε την αντίστοιχη κατανομή διαφοράς φάσης, μπορούμε να ελέγξουμε την κατανομή παρεμβολής της έντασης φωτός στο μακρινό πεδίο. Το αποτέλεσμα της παρεμβολής είναι μια δέσμη φωτός υψηλής έντασης σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση, ενώ τα κύματα φωτός που εκπέμπονται από τις μονάδες ελέγχου φάσης προς άλλες κατευθύνσεις αλληλοεξουδετερώνονται, ώστε να πραγματοποιηθεί η σάρωση εκτροπής της δέσμης φωτός.

Εικ. 1 Αρχές τριψίματος με βάση το Ηλεκτρο-Οοπτική επίδραση σταδιακής συστοιχίας οπτικού κυματοδηγού

Συστοιχία φάσεων οπτικού κυματοδηγού με βάση το θερμο-οπτικό εφέ

Κρύσταλλο’Το θερμο-οπτικό φαινόμενο αναφέρεται στο φαινόμενο ότι η μοριακή διάταξη του κρυστάλλου αλλάζει με θέρμανση ή ψύξη του κρυστάλλου, γεγονός που προκαλεί την αλλαγή των οπτικών ιδιοτήτων του κρυστάλλου με την αλλαγή της θερμοκρασίας. Λόγω της ανισοτροπίας του κρυστάλλου, το θερμο-οπτικό φαινόμενο έχει διάφορες εκδηλώσεις, οι οποίες μπορεί να είναι η αλλαγή του μήκους του ημιάξονα του δείκτη ή η αλλαγή της γωνίας του οπτικού άξονα, η μετατροπή του επιπέδου οπτικού άξονα, η περιστροφή του δείκτη, και ούτω καθεξής. Όπως το ηλεκτρο-οπτικό αποτέλεσμα, το θερμο-οπτικό αποτέλεσμα ασκεί παρόμοια επίδραση στην εκτροπή της δέσμης. Με την αλλαγή της ισχύος θέρμανσης για την αλλαγή του ενεργού δείκτη διάθλασης του κυματοδηγού, μπορεί να επιτευχθεί η παραμόρφωση γωνίας προς την άλλη κατεύθυνση. Το σχήμα 2 είναι ένα σχηματικό διάγραμμα μιας συστοιχίας φάσεων οπτικού κυματοδηγού που βασίζεται στο θερμο-οπτικό αποτέλεσμα. Η συστοιχία φάσεων δεν είναι ομοιόμορφα διατεταγμένη και ενσωματωμένη σε μια συσκευή CMOS 300 mm για την επίτευξη εκτροπής σάρωσης υψηλής απόδοσης.

Εικ. 2 Αρχές της σταδιακής διάταξης οπτικού κυματοδηγού με βάση το Θερμοοπτικό φαινόμενο