Technologie optického fázovaného pole je nový typ technologie řízení vychylování paprsku, který má výhody flexibility, vysoké rychlosti a vysoké přesnosti.

V současnosti je většina výzkumů zaměřena na optické fázované pole tekutých krystalů, optický vlnovod a mikroelektromechanický systém (MEMS). To, co vám dnes přinášíme, jsou související principy optického fázovaného pole optického vlnovodu.

Fázované pole optického vlnovodu využívá hlavně elektrooptický efekt nebo termooptický efekt dielektrického materiálu k vychýlení světelného paprsku po průchodu materiálem.

Optický Waveguide Phased Aray Based na Eelektro-Optical Eefekt

Elektrooptický efekt krystalu spočívá v aplikaci vnějšího elektrického pole na krystal, takže světelný paprsek procházející krystalem vytváří fázové zpoždění související s vnějším elektrickým polem. Na základě primárního elektrooptického efektu krystalu je fázové zpoždění způsobené elektrickým polem úměrné použitému napětí a fázové zpoždění světelného paprsku procházejícího jádrem optického vlnovodu lze měnit řízením napětí na elektrodovou vrstvu každého optického vlnovodu jádra. Pro fázované pole optických vlnovodů s N-vrstvým vlnovodem je princip znázorněn na obrázku 1: přenos světelných paprsků v každé jádrové vrstvě může být řízen nezávisle a jeho periodické charakteristiky rozložení difrakčního světelného pole lze vysvětlit teorií mřížkové difrakce . Řízením aplikovaného napětí na jádrovou vrstvu podle určitého pravidla pro získání odpovídajícího rozložení fázového rozdílu můžeme řídit rozložení interference intenzity světla ve vzdáleném poli. Výsledkem interference je světelný paprsek o vysoké intenzitě v určitém směru, zatímco světelné vlny vyzařované z fázových řídicích jednotek v jiných směrech se vzájemně ruší, aby se realizovalo vychylovací skenování světelného paprsku.

Obr. 1 Principy mřížkování na základě Elektro-Óptical efekt fázovaného pole optického vlnovodu

Optické vlnovodné fázované pole založené na termo-optickém efektu

Krystal’Termooptický efekt se týká jevu, kdy se molekulární uspořádání krystalu mění zahřátím nebo ochlazením krystalu, což způsobí, že se optické vlastnosti krystalu změní se změnou teploty. Termooptický efekt má vlivem anizotropie krystalu různé projevy, kterými může být změna poloosové délky indikační čáry, nebo změna úhlu optické osy, přeměna roviny optické osy, rotace indikatrix a tak dále. Podobně jako elektrooptický efekt má termooptický efekt podobný vliv na vychylování paprsku. Změnou topného výkonu pro změnu efektivního indexu lomu vlnovodu lze dosáhnout vychýlení úhlu v opačném směru. Obrázek 2 je schematický diagram fázovaného pole optického vlnovodu založeného na termooptickém efektu. Fázované pole je nestejnoměrně uspořádáno a integrováno na 300mm CMOS zařízení pro dosažení vysoce výkonné skenovací výchylky.

Obr. 2 Principy fázovaného pole optického vlnovodu založeného na termooptickém jevu