stringtranslate.com

Фазированная оптика

Фазированная оптика — это технология управления фазой и амплитудой световых волн, передаваемых, отражаемых или захватываемых (принимаемых) двумерной поверхностью с использованием регулируемых поверхностных элементов. Оптическая фазированная решетка ( OPA ) — это оптический аналог радиоволновой фазированной решетки . [1] Динамически управляя оптическими свойствами поверхности в микроскопическом масштабе, можно управлять направлением световых лучей (в передатчике OPA [2] ) или направлением обзора датчиков (в приемнике OPA [3] ) без каких-либо движущихся частей. Управление лучом фазированной решетки используется для оптического переключения и мультиплексирования в оптоэлектронных устройствах и для нацеливания лазерных лучей в макроскопическом масштабе.

Сложные модели изменения фазы могут быть использованы для создания дифракционных оптических элементов , таких как динамические виртуальные линзы, для фокусировки или разделения луча в дополнение к нацеливанию. Динамическое изменение фазы может также создавать голограммы в реальном времени . Устройства, позволяющие осуществлять детальный адресуемый контроль фазы в двух измерениях, являются типом пространственного модулятора света (SLM).

Передатчик

Оптический передатчик с фазированной решеткой включает в себя источник света (лазер), делители мощности, фазовращатели и массив излучающих элементов. [4] [5] [6] Выходной свет лазерного источника разделяется на несколько ветвей с помощью дерева делителей мощности. Затем каждая ветвь подается на настраиваемый фазовращатель. Фазовращаемый свет подается на излучающий элемент (нанофотонную антенну), который связывает свет в свободное пространство. Свет, излучаемый элементами, объединяется в дальнем поле и формирует картину дальнего поля массива. Регулируя относительный фазовый сдвиг между элементами, можно сформировать и направить луч.

Приемник

В оптическом фазированном приемнике [3] падающий на поверхность свет (обычно когерентный свет) улавливается набором нанофотонных антенн, которые размещены на одномерной [7] или двумерной [3] решетке. Свет, принимаемый каждым элементом, сдвигается по фазе и взвешивается по амплитуде на чипе. Затем эти сигналы суммируются в оптической или электронной области для формирования приемного луча. Регулируя фазовые сдвиги, приемный луч можно направлять в разных направлениях, и свет, падающий с каждого направления, собирается выборочно.

Приложения

В нанотехнологии фазированная оптика относится к массивам лазеров или SLM с адресуемыми фазовыми и амплитудными элементами, меньшими длины волны света. [8] Хотя такие массивы высокого разрешения все еще теоретически позволяют отображать чрезвычайно реалистичное трехмерное изображение с помощью динамической голографии без нежелательных порядков дифракции. Также были предложены приложения для оружия, космической связи и невидимости с помощью оптического камуфляжа . [8]

Программа DARPA Excalibur направлена ​​на обеспечение коррекции атмосферной турбулентности в реальном времени для лазерного оружия. [9]

Организация Breakthrough Starshot предложила использовать фазированные решетки для точного наведения и управления движущими лазерами для гипотетического корабля или флота кораблей на основе солнечного паруса массой в грамм .

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ McManamon PF; et al. (15 мая 1996 г.). "Оптическая фазированная решеточная технология". Труды IEEE, Laser Radar Applications . 84 (2). IEEE: 99–320 . Получено 18 февраля 2007 г.
  2. ^ Sun J.; et al. (1 января 2013 г.). «Крупномасштабная нанофотонная фазированная решетка». Nature . 493 (195). Nature Publishing Group, подразделение Macmillan Publishers Limited : 195–199. Bibcode :2013Natur.493..195S. doi :10.1038/nature11727. PMID  23302859. S2CID  205231845.
  3. ^ abc Fatemi R.; et al. (12 ноября 2018 г.). "Высокочувствительный активный плоский оптический оптический фазированный приемник с двумерной апертурой" (PDF) . Opt. Express . 26 (23). Optical Society of America: 29983–29999. Bibcode :2018OExpr..2629983F. doi : 10.1364/OE.26.029983 . PMID  30469879.
  4. ^ Poulton C.; et al. (2017). «Крупномасштабные нанофотонные фазированные решетки из нитрида кремния в инфракрасном и видимом диапазонах длин волн». Opt. Lett . 42 (1). Optical Society of America: 21–24. Bibcode : 2017OptL...42...21P. doi : 10.1364/OL.42.000021 . PMID  28059212.
  5. ^ Chung S.; et al. (январь 2018 г.). «Монолитно интегрированная крупномасштабная оптическая фазированная решетка в КМОП-структуре «кремний на изоляторе»». Журнал IEEE по твердотельным схемам . 53 (1). IEEE: 275–296. Bibcode : 2018IJSSC..53..275C. doi : 10.1109/JSSC.2017.2757009. S2CID  1279064.
  6. ^ Aflatouni F.; et al. (4 августа 2015 г.). «Нанофотонная проекционная система». Opt. Express . 23 (16). Optical Society of America: 21012–21022. Bibcode : 2015OExpr..2321012A. doi : 10.1364/OE.23.021012 . PMID  26367953. S2CID  15059522.
  7. ^ Fatemi R.; et al. (2016). Одномерная гетеродинная безлинзовая камера OPA. Конференция по лазерам и электрооптике, Технический дайджест OSA (2016). Оптическое общество Америки. стр. STu3G.3 . Получено 13 февраля 2019 г. .
  8. ^ ab Wowk B. (1996). "Оптика фазированной решетки". В BC Crandall (ред.). Молекулярные размышления о глобальном изобилии . MIT Press . стр. 147–160. ISBN 0-262-03237-6. Получено 18.02.2007 .
  9. ^ Эшель, Тамир (7 марта 2014 г.). «Успешный тест EXCALIBUR приближает DARPA к созданию компактных лазеров высокой энергии». defense-update.com . Defense Update . Получено 9 марта 2014 г.

Внешние ссылки