專(zhuān)利名稱(chēng)：集成模塊化電光控制激光光束掃描器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種集成模塊化電光控制激光光束掃描器，主要應(yīng)用于掃描成像激光雷 達(dá)、空間目標(biāo)監(jiān)視和識(shí)別以及空間激光通信等領(lǐng)域中空間遠(yuǎn)場(chǎng)光束的非機(jī)械掃描。
背景技術(shù)：
激光光束掃描系統(tǒng)在激光雷達(dá)、激光通信、激光顯示等方面有著重要的應(yīng)用。為了 能夠快速有效的捕獲跟蹤空間遠(yuǎn)距離目標(biāo)，需要掃描速度快和掃描精度高的光束掃描器， 同時(shí)為使光束掃描器達(dá)到工程實(shí)用化，將其打包成緊湊的集成模塊化的光學(xué)系統(tǒng)是必要 的。通常的激光光束掃描器大多采用機(jī)械掃描原理，缺點(diǎn)是受機(jī)械傳動(dòng)精度影響， 掃描精度低，而且掃描速度慢，掃描系統(tǒng)體積大，難以微小化集成。非機(jī)械式的激光光束 掃描器由于體積小、慣性小、掃描響應(yīng)速度高和可靠性好等優(yōu)點(diǎn)受到人們的青睞。應(yīng)用 LiNb03晶體、AlGaAs及PLZT陶瓷等材料制作的光學(xué)相控陣掃描器在工程實(shí)現(xiàn)上的缺點(diǎn)是 大的光柵瓣存在，限制了光的效率和光束質(zhì)量，不適合遠(yuǎn)距離空間目標(biāo)的掃描[在先技術(shù) [1] :A. Linnenberger, S.Serati, and J. Stockley, "Advances in Optical Phased Array Technology”，Proc. SPIE，6304，63040T (2006)]。萬(wàn)玲玉等人采用多級(jí)級(jí)聯(lián)電光晶體開(kāi)關(guān)和 偏振分束器的方法設(shè)計(jì)了一種電光開(kāi)關(guān)陣列數(shù)字光掃描器(在先技術(shù)[2]萬(wàn)玲玉等，電光 開(kāi)關(guān)陣列數(shù)字光掃描器，發(fā)明專(zhuān)利，申請(qǐng)?zhí)?00910053208. 9)。它采用多個(gè)分立的電光開(kāi)關(guān) 和偏振分束器按照一定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成多級(jí)級(jí)聯(lián)的光束掃描陣列，但是由分立元件組成的掃 描器件難以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成和安裝校準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服以上在先技術(shù)的不足，提供一種集成模塊化電 光控制激光光束掃描器，由一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)類(lèi)似的光學(xué)固態(tài)模塊和棱鏡偏轉(zhuǎn)陣列級(jí)聯(lián)構(gòu) 成。本發(fā)明的特點(diǎn)是響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、抗干擾能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定可靠，容易安裝和 校準(zhǔn)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種集成模塊化電光控制激光光束掃描器，特點(diǎn)在于其構(gòu)成是包括第一級(jí)掃描子
系統(tǒng)、第二級(jí)掃描子系統(tǒng)、第三級(jí)掃描子系統(tǒng)........第m級(jí)掃描子系統(tǒng)、棱鏡偏轉(zhuǎn)陣列和
電光開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)所述的第一級(jí)掃描子系統(tǒng)第一電光晶體平板、第一電極、第一電源開(kāi)關(guān)和第一分 束器組成，形成兩個(gè)掃描位置；所述的第一電光晶體平板的光軸方向平行于光的傳播方向， 在一塊所述的第一電光晶體平板的上、下面相對(duì)地鍍有一對(duì)所述的第一電極，從第一電極 引出兩根正負(fù)電極連接線(xiàn)，構(gòu)成一個(gè)第一電光開(kāi)關(guān)；一塊所述的第一分束器將一束線(xiàn)偏振 光束分成相距為L(zhǎng)1的兩束輸出光；所述的第二級(jí)掃描子系統(tǒng)由第二電光晶體平板、第二電極、第二電源開(kāi)關(guān)和第二分束器組成，形成四個(gè)掃描位置；所述的第二電光晶體平板的光軸方向平行于光的傳播方 向，在所述的一塊第二電光晶體平板的上下面鍍有兩對(duì)中心間距為L(zhǎng)1的尺寸完全相同的第 二電極，從第二電極上分別引出兩組正負(fù)電極連接線(xiàn)，每組分別連接一個(gè)第二電源開(kāi)關(guān)，構(gòu) 成兩個(gè)第二電光開(kāi)關(guān)；一塊所述的第二分束器從第二電光開(kāi)關(guān)輸出的兩束光中的任意一束 均分成兩束相距L2的光束，共輸出2組4束輸出光束；......；第m掃描子系統(tǒng)由第m電光晶體平板、第m電極、第m電源開(kāi)關(guān)和第m分束器組成， 形成2m個(gè)掃描位置；所述的第m電光晶體平板(ml)的光軸方向平行于光的傳播方向，所述 的一塊第m電光晶體平板的的上下面鍍有2"1-1對(duì)第m電極，對(duì)應(yīng)每個(gè)第m電極分別引出正負(fù) 電極連接線(xiàn)連接一個(gè)第m電源開(kāi)關(guān)，構(gòu)成2"1-1個(gè)第m電光開(kāi)關(guān)；所述的一塊第m分束器(m2) 將從第m級(jí)電光開(kāi)關(guān)輸出的2"1-1束光中的每一束均分成兩束相距Lm的光束，共輸出2"1-1組 2m束輸出光束；在所述的2m束輸出光束的光路中對(duì)應(yīng)地是由2m個(gè)棱鏡單元組成的棱鏡陣列形成 遠(yuǎn)場(chǎng)光束掃描陣列；所述的第一電源開(kāi)關(guān)、2個(gè)第二電源開(kāi)關(guān)........Zlrt個(gè)第m電光開(kāi)關(guān)之間滿(mǎn)足的
邏輯關(guān)系，由所述的電光開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)控制。所述的第一電光晶體平板、第二電光晶體平板、第三電光晶體平板和第m電光晶 體平板由LiNbO3晶體、LiTaO3晶體、KDP晶體、KD*P或ADP晶體制成。所述的第一分束器、第二分束器.......和第m分束器是由方解石晶體、LiNbO3晶
體或YVO4晶體制成。所述的第一分束器、第二分束器、第三分束器和第m分束器的光軸方向與入射法 線(xiàn)的角度設(shè)置，以實(shí)現(xiàn)最大的非尋常光和尋常光的分離量。所述的電源開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)是根據(jù)設(shè)定的掃描路線(xiàn)通過(guò)控制所述的第一電源開(kāi)關(guān)、 第二電源開(kāi)關(guān)和第m電源開(kāi)關(guān)的接通和斷開(kāi)狀態(tài)的不同組合來(lái)實(shí)現(xiàn)激光光束掃描的；所述的棱鏡陣列由多個(gè)棱鏡單元構(gòu)成，根據(jù)遠(yuǎn)場(chǎng)掃描光束的偏轉(zhuǎn)方向，棱鏡單元 由單個(gè)棱鏡構(gòu)成，或由水平偏轉(zhuǎn)棱鏡和垂直偏轉(zhuǎn)棱鏡的組合棱鏡構(gòu)成，該棱鏡沿光線(xiàn)行進(jìn) 方向的入射面為平面，出射面為斜面，該棱鏡頂角由入射角、偏轉(zhuǎn)角和棱鏡的折射率確定， 其關(guān)系式為" = arCtan[sin(H) + —-,
\_nSini2 -Cos(^-Z1)其中I1為入射光線(xiàn)和入射面法線(xiàn)間的夾角稱(chēng)為入射角Λ =arcsin ，η為棱
\ η )
鏡的折射率，β為棱鏡的頂角，Φ為入射光線(xiàn)和出射光線(xiàn)間的夾角稱(chēng)為偏轉(zhuǎn)角。本發(fā)明的技術(shù)效果本發(fā)明集成模塊化電光控制激光光束掃描器的突出特點(diǎn)是將每一級(jí)掃描子系統(tǒng) 中的電光開(kāi)關(guān)單元集成在單一電光晶體平板材料內(nèi)，同時(shí)每一級(jí)掃描子系統(tǒng)中的分束器單 元也集成在單一雙折射晶體平板材料內(nèi)。與在先技術(shù)相比，具有響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊 湊、抗干擾能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定可靠，容易安裝和校準(zhǔn)等特點(diǎn)，更容易實(shí)現(xiàn)光束掃描器的工程 化應(yīng)用。


圖1是本發(fā)明集成模塊化電光控制激光光束掃描器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是晶體電光開(kāi)關(guān)和雙折射晶體分束器組合形成1X2分束原理示意圖。圖3是本發(fā)明集成模塊化電光控制激光光束掃描器實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明1X8掃描陣列的掃描路線(xiàn)圖。圖5是本發(fā)明1X8掃描陣列中的電源開(kāi)關(guān)控制邏輯圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明集成模塊化電光控制激光光束掃描器的原理如圖1所示，由圖可見(jiàn)，本發(fā) 明集成模塊化電光控制激光光束掃描器，其構(gòu)成是包括第一級(jí)掃描子系統(tǒng)1、第二級(jí)掃描子
系統(tǒng)2、第三級(jí)掃描子系統(tǒng)3........第m級(jí)掃描子系統(tǒng)m、棱鏡偏轉(zhuǎn)陣列4和電光開(kāi)關(guān)控
制系統(tǒng)(圖中未示)所述的第一級(jí)掃描子系統(tǒng)1第一電光晶體平板11、第一電極Q1、第一電源開(kāi)關(guān)Kl 和第一分束器12組成，形成兩個(gè)掃描位置；所述的第一電光晶體平板11的光軸方向平行 于光的傳播方向，在一塊所述的第一電光晶體平板11的上、下面鍍有一對(duì)所述的第一電極 Q1，從第一電極Ql引出兩根正負(fù)電極連接線(xiàn)，構(gòu)成一個(gè)第一電光開(kāi)關(guān)；一塊第一分束器12 將一束線(xiàn)偏振光束分成相距為L(zhǎng)1的兩束輸出光；所述的第二級(jí)掃描子系統(tǒng)2由第二電光晶體平板21、第二電極Q2、第二電源開(kāi)關(guān) K2和第二分束器22組成，形成四個(gè)掃描位置；所述的第二電光晶體平板21的光軸方向平 行于光的傳播方向，在所述的一塊第二電光晶體平板21的上下面鍍有兩對(duì)中心間距SL1 的尺寸完全相同的第二電極Q2，從第二電極Q2上分別弓I出兩組正負(fù)電極連接線(xiàn)，每組分別 連接一個(gè)第二電源開(kāi)關(guān)K2，構(gòu)成兩個(gè)第二電光開(kāi)關(guān)；一塊所述的第二分束器22從第二電光 開(kāi)關(guān)輸出的兩束光中的任意一束均分成兩束相距L2的光束，共輸出2組4束輸出光束；......；第m掃描子系統(tǒng)m由第m電光晶體平板ml、第m電極Qm、第m電源開(kāi)關(guān)Km和第m 分束器m2組成，形成2m個(gè)掃描位置；所述的第m電光晶體平板ml的光軸方向平行于光的 傳播方向，一塊所述的第m電光晶體平板ml的上下面鍍有2"1-1對(duì)第m電極Qm，每對(duì)第m電 極Qm分別引出正負(fù)電極連接線(xiàn)連接一個(gè)第m電源開(kāi)關(guān)Km，構(gòu)成Zlrt個(gè)第m電光開(kāi)關(guān)；一塊 所述的第m分束器m2將從第m級(jí)電光開(kāi)關(guān)輸出的2"1-1束光中的每一束均分成兩束相距Lm 的光束，共輸出2"1-1組2m束輸出光束；在所述的2m束輸出光束的光路中對(duì)應(yīng)地是由2m個(gè)棱鏡單元組成的棱鏡陣列4形 成遠(yuǎn)場(chǎng)光束掃描陣列；所述的第一電源開(kāi)關(guān)Kl、2個(gè)第二電源開(kāi)關(guān)K2........2"1-1個(gè)第m電光開(kāi)關(guān)Km之
間滿(mǎn)足的邏輯關(guān)系，由所述的電光開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)控制?？筛鶕?jù)實(shí)際需要按照一定的空間排列結(jié)構(gòu)組成近場(chǎng)掃描矩陣，后面附加由2">個(gè) 棱鏡單元組成的棱鏡陣列4形成遠(yuǎn)場(chǎng)光束掃描陣列。棱鏡陣列中每個(gè)棱鏡的入射面設(shè)計(jì)為平面，出射面為斜面，其中單個(gè)棱鏡單元可由單個(gè)棱鏡構(gòu)成，也可由水平偏轉(zhuǎn)棱鏡和垂直 偏轉(zhuǎn)棱鏡的組合棱鏡構(gòu)成，單個(gè)棱鏡頂角由入射角、偏轉(zhuǎn)角和棱鏡的折射率確定，其關(guān)系式
，其中 I1 為入射角，
為棱鏡的折射率，β
為棱鏡的頂角，Φ為偏轉(zhuǎn)角。上述第一電光晶體平板11上的第一電極Ql及其第一電源開(kāi)關(guān)Κ1、第二電光晶體 平板21上的第二電極Q2及其第二電源開(kāi)關(guān)Κ2、第m電光晶體平板ml上的第m電極Qm及 其第m電源開(kāi)關(guān)Km在控制第一電源開(kāi)關(guān)Kl、第二電源開(kāi)關(guān)K2和第m電源開(kāi)關(guān)Km的斷開(kāi)和 閉合狀態(tài)下，按照預(yù)先設(shè)定的掃描方式和掃描路線(xiàn)對(duì)空間目標(biāo)進(jìn)行非機(jī)械化數(shù)字式空間掃 描。本發(fā)明的1X2電光分束過(guò)程是通過(guò)電光晶體開(kāi)關(guān)與雙折射晶體分束器的組合來(lái) 實(shí)現(xiàn)的，原理如圖2所示。電光晶體平板11的光軸平行于ζ方向。金屬電極Ql對(duì)稱(chēng)地加 在晶體平行于坐標(biāo)面yz的兩個(gè)相對(duì)面上，在電源開(kāi)關(guān)Kl斷開(kāi)不加電壓時(shí)，振動(dòng)方向平行于 坐標(biāo)χ方向的入射光a通過(guò)電光晶體后，光束的偏振方向不變，經(jīng)過(guò)雙折射晶體12后變成 光束c輸出；將電源開(kāi)關(guān)Kl閉合，沿著晶體χ方向施加橫向半波電壓Un，將入射光a的偏 振方向旋轉(zhuǎn)90°，經(jīng)過(guò)雙折射晶體12后變成光束b輸出。沿著電光晶體的軸向施加的橫向
半波電壓仏，可表示為。=‘7，其中λ為入射波長(zhǎng)，η。為該波長(zhǎng)下尋常光的折射率，γ
為晶體的電光系數(shù)，d為電場(chǎng)方向的晶體厚度，1為光傳輸方向上的晶體長(zhǎng)度。雙折射晶體例如方解石晶體、釩酸釔晶體和鈮酸鋰晶體等電光雙折射晶體，具有 分離尋常光和非常光的功能，尋常光與非常光間的偏轉(zhuǎn)距離δ L與輸入光束穿過(guò)晶體的厚
度D成正比，表示為況
，其中θ表示晶體光軸與輸入
面法線(xiàn)的夾角，α是晶體內(nèi)非常光與尋常光的偏離角，η。和分別是尋常光和非常光在晶 體內(nèi)的主折射率。本實(shí)施例制作一個(gè)集成模塊化電光控制激光光束掃描器，遠(yuǎn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)1X8的位置 掃描，8個(gè)光束B(niǎo)i、Β2、Β3、Β4、Β5、Β6、Β7和Β8的偏轉(zhuǎn)角度依次為0. 1°、0· 2°、0· 3°、 0.4°、0.5°、0.6°、0.7°、0.8°，如圖3所示，由三級(jí)掃描子系統(tǒng)級(jí)聯(lián)和一個(gè)棱鏡陣列構(gòu) 成1X8的集成模塊化空間光束掃描器，掃描路線(xiàn)如圖4所示，由光束B(niǎo)l按照順序依次掃描 到Β8。設(shè)使用波長(zhǎng)為1.06μπι，掃描的入射光束為沿著χ方向線(xiàn)偏振，光束口徑為1mm， 掃描系統(tǒng)第三級(jí)輸出光束間隔2mm，每束光之間的遠(yuǎn)場(chǎng)偏轉(zhuǎn)角度為0. 1°，第一電光晶體平 板11、第二電光晶體平板21、第三電光晶體平板31采用鈮酸鋰LiNbO3晶體材料，晶體尺 寸分別取為 50mmX5mmX5mm、50mmX5mmX12mm、50mmX5mmX16mm ；第一電光晶體平板 11 上鍍一個(gè)金屬電極，電極尺寸為50mmXlmm，金屬電極為濺射制作的Au/C；薄層，厚度約為 0. Iym ；第二電光晶體平板21上沿著光束傳輸方向鍍兩個(gè)相同尺寸的金屬電極，電極尺寸 都為50mm X lmm,金屬電極為濺射制作的Au/C；薄層，厚度約為0. 1 μ m，金屬電極之間為1毫 米厚的絕緣層；第三電光晶體平板31上沿著光束傳輸方向鍍四個(gè)完全相同的金屬電極，尺 寸都為50mm X lmm,金屬電極為濺射制作的Au/C；薄層，厚度為0. 1 μ m，金屬電極之間為1毫米厚的絕緣層。根據(jù)文獻(xiàn)該使用波長(zhǎng)的半波電壓為9000V/mm，由10 1的長(zhǎng)寬比算得半 波電壓為900V，因此設(shè)計(jì)電光開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)直流電源的電壓在500-1500V可滿(mǎn)足掃描器使用要 求。要實(shí)現(xiàn)以上遠(yuǎn)場(chǎng)1X8的掃描，所述的第一電源開(kāi)關(guān)K1、第二電源開(kāi)關(guān)K21和K22、第三 電源開(kāi)關(guān)K31、K32、K33和Κ34之間要滿(mǎn)足一定的邏輯控制關(guān)系，按照8個(gè)光束的掃描順序 依次為Bl — Β2 — Β3 — Β4 — Β5 — Β6 — Β7 — Β8的設(shè)計(jì)要求，相應(yīng)的8個(gè)電源開(kāi)關(guān)的邏 輯控制關(guān)系如圖5所示，其中“0”表示電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，“U/’表示電源開(kāi)關(guān)接通，在相應(yīng)的電 光晶體上施加電壓為υπ的電場(chǎng)。 第一分束器12、第二分束器22和第三分束器32選擇方解石晶體材料，在該波段其 尋常光和非常光的主折射率為1. 6423和1. 4797，當(dāng)光軸與入射法線(xiàn)的角度tax =arctan^
時(shí)，方解石中非常光和尋常光存在最大分離角
通過(guò)計(jì)算可求得θ _
=42. 02°，= 5. 96°。對(duì)于第一分束器31，兩束光分離寬度為8_，求得方解石厚度 為76. 56mm,因此對(duì)于第一分束器31的設(shè)計(jì)尺寸為12mmX76. 56mmX 5mm ；對(duì)于第二分束器 32，兩束光分離寬度為4mm，求得方解石厚度為38. 28mm,因此對(duì)于第二分束器32的設(shè)計(jì)尺 寸為15mmX 38. 28mmX 5mm ；對(duì)于第三分束器33，兩束光分離寬度為2mm，求得方解石厚度 為19. 14mm,因此對(duì)于第三分束器33的設(shè)計(jì)尺寸為20_X 19. 14_X5mm。棱鏡陣列4中 8個(gè)偏轉(zhuǎn)棱鏡選用折射率為1.516的K9玻璃材料，其頂角分別設(shè)計(jì)為0.1938°、0. 3876°、 0.5814° ,0. 7751° ,0. 9688° U. 1625° U. 3561° U. 5499°。 另外，如果遠(yuǎn)場(chǎng)需要實(shí)現(xiàn)兩維陣列的空間掃描，可改變棱鏡陣列中棱鏡單元對(duì)光 束的偏轉(zhuǎn)方向，或者在最后一級(jí)掃描系統(tǒng)中輸出的每一束光的后面再附加相同的正交放置 的集成模塊化電光控制激光光束掃描器形成二維遠(yuǎn)場(chǎng)光束掃描陣列，在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù) 掃描系統(tǒng)的實(shí)際需要來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)。
權(quán)利要求
一種集成模塊化電光控制激光光束掃描器，特征在于其構(gòu)成是包括第一級(jí)掃描子系統(tǒng)(1)、第二級(jí)掃描子系統(tǒng)(2)、第三級(jí)掃描子系統(tǒng)(3)、......、第m級(jí)掃描子系統(tǒng)(m)、棱鏡偏轉(zhuǎn)陣列(4)和電光開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)所述的第一級(jí)掃描子系統(tǒng)(1)第一電光晶體平板(11)、第一電極(Q1)、第一電源開(kāi)關(guān)(K1)和第一分束器(12)組成，形成兩個(gè)掃描位置；所述的第一電光晶體平板(11)的光軸方向平行于光的傳播方向，在所述的一塊第一電光晶體平板(11)的上、下面鍍有一對(duì)所述的第一電極(Q1)，從第一電極(Q1)引出兩根正負(fù)電極連接線(xiàn)，構(gòu)成一個(gè)第一電光開(kāi)關(guān)；所述的一塊第一分束器(12)將一束線(xiàn)偏振光束分成相距為L(zhǎng)1的兩束輸出光；所述的第二級(jí)掃描子系統(tǒng)(2)由第二電光晶體平板(21)、第二電極(Q2)、第二電源開(kāi)關(guān)(K2)和第二分束器(22)組成，形成四個(gè)掃描位置；所述的第二電光晶體平板(21)的光軸方向平行于光的傳播方向，在一塊所述的第二電光晶體平板(21)的上下面鍍有兩對(duì)中心間距為L(zhǎng)1的尺寸完全相同的第二電極(Q2)，從第二電極(Q2)上分別引出兩組正負(fù)電極連接線(xiàn)，每組分別連接一個(gè)第二電源開(kāi)關(guān)(K2)，構(gòu)成兩個(gè)第二電光開(kāi)關(guān)；一塊所述的第二分束器(22)從第二電光開(kāi)關(guān)輸出的兩束光中的任意一束均分成兩束相距L2的光束，共輸出2組4束輸出光束；......；第m掃描子系統(tǒng)(m)由第m電光晶體平板(m1)、第m電極(Qm)、第m電源開(kāi)關(guān)(Km)和第m分束器(m2)組成，形成2m個(gè)掃描位置；所述的第m電光晶體平板(m1)的光軸方向平行于光的傳播方向，一塊所述的第m電光晶體平板(m1)的上下面鍍有2m-1對(duì)第m電極(Qm)，每對(duì)第m電極(Qm)分別引出正負(fù)電極連接線(xiàn)連接一個(gè)第m電源開(kāi)關(guān)(Km)，構(gòu)成2m-1個(gè)第m電光開(kāi)關(guān)；一塊所述的第m分束器(m2)將從第m級(jí)電光開(kāi)關(guān)輸出的2m-1束光中的每一束均分成兩束相距Lm的光束，共輸出2m-1組2m束輸出光束；在所述的2m束輸出光束的光路中對(duì)應(yīng)地是由2m個(gè)棱鏡單元組成的棱鏡陣列(4)形成遠(yuǎn)場(chǎng)光束掃描陣列；所述的第一電源開(kāi)關(guān)(K1)、2個(gè)第二電源開(kāi)關(guān)(K2)、......、2m-1個(gè)第m電光開(kāi)關(guān)(Km)之間滿(mǎn)足的邏輯關(guān)系，由所述的電光開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成模塊化電光控制激光光束掃描器，其特征在于所述的第 一電光晶體平板、第二電光晶體平板、第三電光晶體平板和第m電光晶體平板由LiNbO3晶 體、LiTaO3晶體、KDP晶體、KD*P或ADP晶體制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成模塊化電光控制激光光束掃描器，其特征在于所述的第一分束器、第二分束器.......和第m分束器是由方解石晶體、LiNbO3晶體或YVO4晶體制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成模塊化電光控制激光光束掃描器，其特征在于所述的第 一分束器、第二分束器、第三分束器和第m分束器的光軸方向與入射法線(xiàn)的角度設(shè)置，以實(shí) 現(xiàn)最大的非尋常光和尋常光的分離量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成模塊化電光控制激光光束掃描器，其特征在于所述的棱 鏡陣列(4)由多個(gè)棱鏡單元構(gòu)成，根據(jù)遠(yuǎn)場(chǎng)掃描光束的偏轉(zhuǎn)方向，棱鏡單元由單個(gè)棱鏡構(gòu) 成，或由水平偏轉(zhuǎn)棱鏡和垂直偏轉(zhuǎn)棱鏡的組合棱鏡構(gòu)成，該棱鏡沿光線(xiàn)行進(jìn)方向的入射面 為平面，出射面為斜面，該棱鏡頂角由入射角、偏轉(zhuǎn)角和棱鏡的折射率確定，其關(guān)系式為 其中山為入射光線(xiàn)和入射面法線(xiàn)間的夾角稱(chēng)為入射角， 為棱鏡的折射率，β為棱鏡的頂角，Φ為入射光線(xiàn)和出射光線(xiàn)間的夾角稱(chēng)為偏轉(zhuǎn)角。
全文摘要
一種集成模塊化電光控制激光光束掃描器，由多個(gè)結(jié)構(gòu)類(lèi)似的掃描子系統(tǒng)組成的光學(xué)固態(tài)模塊級(jí)聯(lián)構(gòu)成，每級(jí)掃描子系統(tǒng)中的電光開(kāi)關(guān)單元和分束器單元分別集成在單一晶體平板內(nèi)。本發(fā)明具有響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、抗干擾能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定可靠，容易安裝和校準(zhǔn)的特點(diǎn)，更容易實(shí)現(xiàn)空間遠(yuǎn)場(chǎng)光束掃描系統(tǒng)的工程化應(yīng)用。
文檔編號(hào)G02B27/10GK101881883SQ201010192939
公開(kāi)日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月4日
發(fā)明者劉立人, 孫建鋒, 職亞楠, 閆愛(ài)民 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所