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一种新型的光波导阵列电光快速扫描器 被引量:18
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作者 石顺祥 李家立 +1 位作者 王广生 花吉珍 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第11期1318-1322,共5页
研究一种新型的光波导阵列电光快速扫描器 ,分析了它的工作原理及光波导阵列结构对输出光空间分布特性的影响 ,并通过实验验证了器件的扫描特性 ,指出这种光波导阵列器件可以用很小的控制电压 (<10V) ,实现二维空间快速宽视场窄光束... 研究一种新型的光波导阵列电光快速扫描器 ,分析了它的工作原理及光波导阵列结构对输出光空间分布特性的影响 ,并通过实验验证了器件的扫描特性 ,指出这种光波导阵列器件可以用很小的控制电压 (<10V) ,实现二维空间快速宽视场窄光束扫描。 展开更多
关键词 电光快速扫描器 激光扫描 光波导阵列 电光效应 工作原理 结构 扫描天线系统
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光学相控阵技术研究进展 被引量:15
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作者 颜跃武 安俊明 +4 位作者 张家顺 王亮亮 尹小杰 吴远大 王玥 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2018年第2期52-62,共11页
论述了光学相控阵的原理,回顾了光学相控阵的发展历程,特别是近年来硅光子相控阵的研究进展。利用与互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺线相兼容的绝缘体上硅(SOI)技术实现了大规模的集成,目前国外报道的最大的硅光子相控阵集成了4096个阵... 论述了光学相控阵的原理,回顾了光学相控阵的发展历程,特别是近年来硅光子相控阵的研究进展。利用与互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺线相兼容的绝缘体上硅(SOI)技术实现了大规模的集成,目前国外报道的最大的硅光子相控阵集成了4096个阵元。在硅光子上实现的二维光束扫描角度可以达到46°×36°,光束宽度只有0.85°×0.18°,天线的损耗小于3 d B,且旁瓣抑制大于10 d B。此外,采用微机电系统(MEMS)器件实现的光学相控阵的光束扫描速度超过0.5 MHz。阐述了各种方式实现光学相控阵的优缺点,并对未来发展前景进行了展望。最后,介绍了光学相控阵在激光雷达、成像、军事上的应用。 展开更多
关键词 光学器件 光波导 光学相控阵 扫描角度 绝缘体上硅
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新型光波导阵列电光快速扫描器的光波导效应 被引量:8
3
作者 李家立 石顺祥 +2 位作者 王广生 花吉珍 赵卫 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第8期951-954,共4页
对新型光波导阵列电光快速扫描器中的光波导效应进行了研究 ,分析了考虑光波导模式效应的光波导阵列电光快速扫描器的扫描特性 ,指出光波导模式特性主要影响新型光波导电光快速扫描器的扫描范围和效率 。
关键词 电光快速扫描器 激光电光扫描 光波导阵列 光波导模式 电光效应
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集成光波导相控阵列中心偏检测方法
4
作者 严朝军 吴迪 《吉林大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1099-1104,共6页
针对光波导在成像过程中阵列中心易发生偏移现象,其相控阵列的中心偏检测精度较低的问题,提出一种集成光波导相控阵列中心偏检测方法。利用光束传输法对集成光波导的光波场展开模型,根据光栅衍射理论分析集成光波导的扫描特性。当相控... 针对光波导在成像过程中阵列中心易发生偏移现象,其相控阵列的中心偏检测精度较低的问题,提出一种集成光波导相控阵列中心偏检测方法。利用光束传输法对集成光波导的光波场展开模型,根据光栅衍射理论分析集成光波导的扫描特性。当相控阵列中心处于偏离状态时,相控阵列面之间在集成光波导中处于不平行状态,在光学自准直法的基础上结合集成光波导的扫描特性,计算相控阵列在集成光波导中的平行度,获得相控阵列面在x方向和y方向中的平行度,以此为依据检测集成光波导相控阵列中心的偏离程度。实验结果表明:本文方法在x方向和y方向中的检测误差为0.001 mm和0.002 mm,检测结果与实际结果相符,证明所提方法具有较高的检测精度。 展开更多
关键词 集成光波导 相控阵列 光栅衍射理论 光束传输法 光学自准直法 阵列中心偏检测
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新型光波导阵列电光快速扫描器的馈电特性 被引量:1
5
作者 李家立 石顺祥 +1 位作者 王广生 花吉珍 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期764-767,共4页
研究了新型光波导阵列电光快速扫描器的馈电特性和馈电方式.针对N I N(P I P)型结构和P I N型结构的光波导阵列电光扫描器,导出了相应的馈电电压公式,提出了一种能最大限度降低驱动电压的新方法,并据此研制了4波导P I N阵列扫描器的控... 研究了新型光波导阵列电光快速扫描器的馈电特性和馈电方式.针对N I N(P I P)型结构和P I N型结构的光波导阵列电光扫描器,导出了相应的馈电电压公式,提出了一种能最大限度降低驱动电压的新方法,并据此研制了4波导P I N阵列扫描器的控制电源,成功地进行了电光扫描实验. 展开更多
关键词 扫描器 馈电特性 激光电光扫描 电光效应 光波导阵列 P-I-N结构 低驱动电压
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平面阵列光学波导模式特性及其光强传输分析 被引量:3
6
作者 雷红兵 欧海燕 +3 位作者 杨沁清 胡雄伟 余金中 王启明 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第5期486-490,共5页
分析了平面阵列波导的模式特性 .其导波模式为周期性调幅的平面波 ( Bloch波 ) .阵列波导输入 /输出波导结构是影响其传输特性的重要因素 .采用扇形过渡波导结构以提高阵列波导输入 /输出端口芯区宽度与波导周期宽度的比值 ,可降低阵列... 分析了平面阵列波导的模式特性 .其导波模式为周期性调幅的平面波 ( Bloch波 ) .阵列波导输入 /输出波导结构是影响其传输特性的重要因素 .采用扇形过渡波导结构以提高阵列波导输入 /输出端口芯区宽度与波导周期宽度的比值 ,可降低阵列波导光强的传递损耗 .并可改善布里渊区入射 /出射波的损耗非均匀性 .采用低折射率差的波导芯区 /包层结构可降低波导对光波的限制 。 展开更多
关键词 模式 光学波导 光强传输 平面阵列
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光波导相控阵阵列结构的优化设计 被引量:2
7
作者 薛婧婧 刘春波 +1 位作者 李瑾 韩香娥 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第F12期276-280,共5页
光波导光学相控阵具有扫描角度大、驱动电压低及响应速度快等突出优点,是光学相控阵技术发展的主要方向之一。针对均匀光波导阵列的衍射场存在较强栅瓣的问题,研究了光波导相控阵阵列结构参数的设计与优化。根据对称型薄膜介质耦合理... 光波导光学相控阵具有扫描角度大、驱动电压低及响应速度快等突出优点,是光学相控阵技术发展的主要方向之一。针对均匀光波导阵列的衍射场存在较强栅瓣的问题,研究了光波导相控阵阵列结构参数的设计与优化。根据对称型薄膜介质耦合理论,分析了GaAs光波导阵列单元芯层和包层参数范围。设计了3种不同稀布非均匀阵列结构,并基于最小阵元间距约束条件,利用遗传算法对非均匀阵列结构进行优化,分析了不同层数下单元间距按照随机递增分布、随机分布和子阵分布的栅瓣压缩效果。结果表明非均匀稀布型光波导阵列可有效地抑制栅瓣,其栅瓣主瓣峰值强度比可达到-10.29dB。 展开更多
关键词 光学器件 光学相控阵 光波导阵列 栅瓣抑制 遗传算法
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硅基光波导光学相控阵多光束形成方法 被引量:2
8
作者 周恒超 王春阳 +2 位作者 王子硕 刘雪莲 肖博 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2021年第11期328-335,共8页
以激光雷达领域中的多目标探测为应用背景,提出硅基光波导光学相控阵多光束形成方法,介绍光波导光学相控阵的工作机理。在光束偏转原理的基础上,采用子孔径法将总孔径阵列按需划分为多个连续的子孔径,光束经过各子孔径后会受到不同的相... 以激光雷达领域中的多目标探测为应用背景,提出硅基光波导光学相控阵多光束形成方法,介绍光波导光学相控阵的工作机理。在光束偏转原理的基础上,采用子孔径法将总孔径阵列按需划分为多个连续的子孔径,光束经过各子孔径后会受到不同的相位调制,最终在出射端形成多个可偏转至不同角度的光束;根据目标的威胁程度,调整子孔径的阵元数目并对多光束进行均匀或非均匀划分,实现各光束能量的合理分配。仿真结果表明,远场衍射图案在期望的角度上出现预先设置比例的多个光束,验证该方法的可行性和有效性,而且该方法可极大地增加相控阵激光雷达的目标探测数目,缩短扫描时间。 展开更多
关键词 光学器件 光波导 光学相控阵 多光束 子孔径 相位调制
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全固态光束控制器件结构设计与热分析研究 被引量:1
9
作者 陶新 邹尔博 罗淼 《光学与光电技术》 2022年第3期31-39,共9页
相比传统机械扫描,光学相控阵技术在扫描精度、扫描速度、转动惯量等方面具有优势,是实现大视场范围内多目标定位和三维成像的重要技术途径。随着微纳光子集成的发展,硅基光波导光学相控阵器件得到了广泛研究,并被视为全景光电成像和激... 相比传统机械扫描,光学相控阵技术在扫描精度、扫描速度、转动惯量等方面具有优势,是实现大视场范围内多目标定位和三维成像的重要技术途径。随着微纳光子集成的发展,硅基光波导光学相控阵器件得到了广泛研究,并被视为全景光电成像和激光成像雷达的核心器件。介绍了硅基光波导光学相控阵的基本原理和数学模型,并设计了一个16元相控阵器件,对其温度场分布和热特性进行了分析。在此基础上,对光栅耦合器、MMI分束器、波导光栅天线等关键元件进了有限元分析和仿真,完成优化设计。基于该设计完成了器件的流片制备,并搭建了性能测试验证平台。利用该平台对器件的扫描精度(1.2°)、扫描范围(大于±30°)和扫描速度(20 kHz)分别进行了测试,验证了设计方法的可行性。 展开更多
关键词 光波导 相控阵 电场分布 温度场 光栅天线 分束器
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SPR角谱测量仪的原理与设计
10
作者 杜健嵘 《湖南理工学院学报(自然科学版)》 CAS 2006年第3期36-39,共4页
介绍了表面等离子体共振(SPR)测试原理,结合扫描方式角谱测试和CCD角谱测试方法,设计了一种高分辨率、宽范围便携式的SPR角谱测试系统,讨论了提高测试精度的方法。
关键词 光波导 表面等离子体共振(SPR) 角谱 测试系统 线阵CCD
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新型电光扫描器中光波导阵列特性研究 被引量:16
11
作者 梁华伟 石顺祥 李家立 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期1654-1658,共5页
利用有限差分光束传输法(FD-BPM)详细研究了光波导阵列电光扫描器的核心部件—光波导阵列的传输特性和辐射特性,分析了光波导阵列结构参量对其传输特性和辐射特性的影响.研究结果表明,光波导芯层厚度、光波导阵列的周期、长度和层数对... 利用有限差分光束传输法(FD-BPM)详细研究了光波导阵列电光扫描器的核心部件—光波导阵列的传输特性和辐射特性,分析了光波导阵列结构参量对其传输特性和辐射特性的影响.研究结果表明,光波导芯层厚度、光波导阵列的周期、长度和层数对光波导阵列输出面上的光场振幅、相位分布及光波导阵列输出光束主瓣的半峰值全宽度(FWHM)影响很大.通过与其它理论研究的结果进行比较指出,FD-BPM可以很方便地、更全面地描述光波导阵列的传输和辐射特性.另外,在研究光波导阵列光束扫描的基础上,根据光波导阵列电光扫描器的扫描探测要求,提出了光波导阵列结构优化设计的原则. 展开更多
关键词 光学相控阵 光波导阵列电光扫描器 有限差分光束传输法(FD-BPM) FWHM
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光波导阵列相控阵扫描技术研究进展 被引量:7
12
作者 金亚东 闫爱民 +2 位作者 胡志娟 张浩 吕聪玲 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2014年第8期12-19,共8页
光学相控阵技术是一种灵活、快速、精确的非机械光束扫描技术,在新体制激光雷达和空间激光通信等领域有重要应用。综述了光波导阵列相控阵扫描技术的研究进展,对基于LiNbO3、GaAs/AlGaAs、磷化铟(InP)、绝缘Si等材料的光学相控阵技术进... 光学相控阵技术是一种灵活、快速、精确的非机械光束扫描技术,在新体制激光雷达和空间激光通信等领域有重要应用。综述了光波导阵列相控阵扫描技术的研究进展,对基于LiNbO3、GaAs/AlGaAs、磷化铟(InP)、绝缘Si等材料的光学相控阵技术进行了详细介绍,讨论了这几种材料的光波导阵列相控阵的优缺点和适用性,对光波导光学相控阵技术发展前景进行了展望。 展开更多
关键词 光学器件 光学相控阵 光波导阵列相控阵 非机械扫描
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半透膜阵列平板波导式头戴显示器光学系统设计 被引量:7
13
作者 呼新荣 刘英 +1 位作者 王健 孙强 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期216-221,共6页
为实现头戴显示器(HMD)的轻小型化,设计了一种新型的半透膜阵列平板波导式HMD光学系统。利用两个互相垂直放置的半透膜阵列波导实现了目镜出瞳的扩展,使得小出瞳目镜即可满足HMD使用需求,在缩小目镜体积的同时减轻了系统重量。通过对半... 为实现头戴显示器(HMD)的轻小型化,设计了一种新型的半透膜阵列平板波导式HMD光学系统。利用两个互相垂直放置的半透膜阵列波导实现了目镜出瞳的扩展,使得小出瞳目镜即可满足HMD使用需求,在缩小目镜体积的同时减轻了系统重量。通过对半透膜阵列平板波导结构的理论分析和光学系统建模,讨论了系统成像质量和出瞳辐照度分布规律。该系统总重约36g,视场为15°×20°,出瞳7mm×12mm,畸变小于0.13%,点斑均方根半径小于3.75μm,波像差均方根小于0.045λ,各视场光学调制传递函数在40lp/mm时大于0.58。结果表明,半透膜阵列平板波导装置能够有效扩展目镜出瞳,该系统能够满足HMD的使用要求。 展开更多
关键词 光学设计 平板光波导 出瞳扩展 头戴显示器 半透膜阵列
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光波导相控阵激光雷达接收系统设计 被引量:6
14
作者 吴超 刘春波 韩香娥 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第10期87-92,共6页
针对光波导相控阵扫描角度大、速度高的特点,设计了光波导相控阵激光雷达的接收系统。该系统采用大视场凝视型的单孔径接收望远镜和APD阵列探测器,进行目标信号的接收转换与目标角度测量;同时采用微透镜阵列(MLA)以弥补APD阵列产生的探... 针对光波导相控阵扫描角度大、速度高的特点,设计了光波导相控阵激光雷达的接收系统。该系统采用大视场凝视型的单孔径接收望远镜和APD阵列探测器,进行目标信号的接收转换与目标角度测量;同时采用微透镜阵列(MLA)以弥补APD阵列产生的探测视场空白,提高回波信号能量利用率。首先给出了设计的总体方案,选择并设计了系统的具体参数;针对选择的器件参数,根据激光雷达方程对系统的性能进行了分析。研究结果表明:所设计的接收系统具有体积小、结构紧凑的特点,性能指标可满足相控阵激光雷达的探测需要。 展开更多
关键词 光波导相控阵 激光雷达 APD阵列 信噪比 角度测量
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硅基光子集成芯片光纤陀螺 被引量:1
15
作者 毛玉政 何建 +3 位作者 谢良平 万洵 崔志超 李艾伦 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期202-206,212,共6页
光纤陀螺用于敏感载体旋转角速率,是惯性导航系统的核心传感器之一。未来军用及民用领域对小体积、低成本的光纤陀螺需求巨大。利用光子集成芯片代替传统光纤分立器件,借助集成光学光刻工艺大规模批量生产的优势,降低生产成本,提高出货... 光纤陀螺用于敏感载体旋转角速率,是惯性导航系统的核心传感器之一。未来军用及民用领域对小体积、低成本的光纤陀螺需求巨大。利用光子集成芯片代替传统光纤分立器件,借助集成光学光刻工艺大规模批量生产的优势,降低生产成本,提高出货量,是光纤陀螺发展的重要方向。因此,在充分考虑目前国内微纳加工水平基础上,提出了一种工艺实现相对简单、可快速工程化的硅基光子集成芯片光纤陀螺设计方案。基于开环光纤陀螺架构,设计并加工了硅基光子芯片,实现了陀螺全部无源器件的片上集成,光子芯片尺寸约4 mm×3 mm;设计加工了四通道超细径保偏光纤阵列,实现波导与光纤多个耦合点的一次对准,大幅提高耦合封装效率;实现了光子集成芯片光纤陀螺样机25℃时零偏稳定性达到0.2°/h,性能优于相同结构的传统全光纤器件光纤陀螺。 展开更多
关键词 光纤陀螺 光子集成芯片 硅基光波导 超细径保偏光纤阵列
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光波导相控阵技术研究综述 被引量:3
16
作者 任远中 柴金华 《舰船电子工程》 2019年第5期1-5,83,共6页
在简述电光效应和热光效应的基础上综述了国内外光波导相控阵技术研究进展,包括一维和二维光波导相控阵的技术途径、结构特点和性能指标,给出了光波导相控阵的优势以及在激光雷达、成像等领域的应用前景。结果表明,光波导相控阵技术正... 在简述电光效应和热光效应的基础上综述了国内外光波导相控阵技术研究进展,包括一维和二维光波导相控阵的技术途径、结构特点和性能指标,给出了光波导相控阵的优势以及在激光雷达、成像等领域的应用前景。结果表明,光波导相控阵技术正向着大扫描角度、高扫描精度、高响应速率、低控制电压、高集成度的方向发展。 展开更多
关键词 光波导相控阵 电光效应 热光效应 扫描角度 扫描精度
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基于PSO模式搜索法的硅基光波导相控阵光束优化
17
作者 田骐源 李明秋 《长春理工大学学报(自然科学版)》 2021年第5期58-62,共5页
为了解决硅基光波导相控阵的光束优化问题,提出了一种基于粒子群算法的模式搜索的优化算法。该算法在分析不等间距对硅基光波导相控阵在栅瓣抑制方面的效果后,通过优化相邻阵元间距,改善阵内相邻阵元间相位差,从而起到抑制栅瓣的效果。... 为了解决硅基光波导相控阵的光束优化问题,提出了一种基于粒子群算法的模式搜索的优化算法。该算法在分析不等间距对硅基光波导相控阵在栅瓣抑制方面的效果后,通过优化相邻阵元间距,改善阵内相邻阵元间相位差,从而起到抑制栅瓣的效果。仿真结果表明,基于PSO模式搜索法的优化效果良好,峰值旁瓣电平(PSLL)的最大值能够有效降低,并且运算时间和迭代次数与单个算法相比都有明显提升。采用该算法对远场光强分布图进行的优化,能够有效地抑制栅瓣,并在光束优化方面具有应用潜力。 展开更多
关键词 硅基 光波导相控阵 基于PSO模式搜索法 光束优化
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基于参考传感器的OPGW线路低噪声覆冰舞动监测
18
作者 马丽山 刘雨 +3 位作者 沈斐 何炜 刘世斌 叶宝安 《应用光学》 CAS 北大核心 2024年第4期812-818,共7页
针对外场环境下光纤复合架空地线舞动周期监测困难等问题,提出一种基于参考传感器输入的弱反射光栅低噪声舞动监测阵列,通过理论模型推导了参考传感器及监测传感器信号模型及自适应滤波器信号处理步骤,并基于不同相关系数的噪声输入进... 针对外场环境下光纤复合架空地线舞动周期监测困难等问题,提出一种基于参考传感器输入的弱反射光栅低噪声舞动监测阵列,通过理论模型推导了参考传感器及监测传感器信号模型及自适应滤波器信号处理步骤,并基于不同相关系数的噪声输入进行仿真,对比分析了监测传感器的降噪效果,最后将低噪声分布式弱反射光栅舞动监测系统布设于西部某自治州220 kV输电线路。外场实验结果表明,经过参考传感器构建输入信号实现自适应滤波后,平均噪声功率谱密度在100 Hz带宽内降低6.34 dB,且阵列监测强度图谱经过算法优化后,能够明显观测到监测档距内呈现约100 m舞动周期事件。该研究成果为进一步完善典型事件分类数据处理及模式识别数据库创造了一定条件,有一定的工程应用前景。 展开更多
关键词 光纤复合架空地线 舞动监测 自适应滤波 光栅阵列
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