光學(xué)相控陣技術(shù)是一種新型光束偏轉(zhuǎn)控制技術(shù)，具有靈活、高速率、高精度等特點(diǎn)。

　　目前研究較多的是液晶光學(xué)相控陣 、光波導(dǎo)光學(xué)相控陣以及微機(jī)電（MEMS）系統(tǒng)光學(xué)相控陣。今天為大家?guī)?lái)的是光波導(dǎo)光學(xué)相控陣的相關(guān)原理。

　　光波導(dǎo)相控陣主要利用介質(zhì)材料的電光效應(yīng)、 熱光效應(yīng)等，使得光束在通過(guò)介質(zhì)材料后發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

　　電光效應(yīng)的光波導(dǎo)相控陣

　　晶體的電光效應(yīng)是通過(guò)對(duì)晶體施加一個(gè)外加電場(chǎng)，使得通過(guò)晶體的光束產(chǎn)生與外加電場(chǎng)相關(guān)的相位延遲。

　　基于晶體的一次電光效應(yīng)，由電場(chǎng)引起的相位延遲與外加電壓成正比，即可通過(guò)控制各光波導(dǎo)芯層電極層上的電壓來(lái)改變通過(guò)光波導(dǎo)芯層 光束的相位延遲。

　　對(duì)于N層波導(dǎo)的光波導(dǎo)相控陣， 原理如圖1所示，光束在各芯層傳輸可獨(dú)立控制， 其周期性衍射光場(chǎng)分布特性可以用光柵衍射理論來(lái)說(shuō)明。

　　在芯層上按一定的規(guī)律控制外加電壓得到相對(duì)應(yīng)的相位差分布可以控制光強(qiáng)在遠(yuǎn)場(chǎng)的干涉分布，干涉的結(jié)果是在某方向上產(chǎn)生高強(qiáng)度光束，而在其他方向上從各相控單元發(fā)出的光波相互抵消，從而實(shí)現(xiàn)光束的偏轉(zhuǎn)掃描。

　　熱光效應(yīng)的光波導(dǎo)相控陣

　　晶體熱光效應(yīng)是指通過(guò)將晶體加熱或冷卻使其分子排列發(fā)生改變，從而造成晶體的光學(xué)性質(zhì)隨溫度的改變而改變的現(xiàn)象。

　　由于晶體的各向異性， 熱光效應(yīng)表現(xiàn)是多種多樣的，可能是光率體的半軸長(zhǎng)度發(fā)生變化、或光軸角的變化、光軸面的轉(zhuǎn)換、光率體的旋轉(zhuǎn)等。熱光效應(yīng)對(duì)光束的偏轉(zhuǎn)效果和電光效應(yīng)類似，通過(guò)改變加熱的功率從而改變波導(dǎo)有效折射率來(lái)實(shí)現(xiàn)另一個(gè)方向的角度偏轉(zhuǎn)。

　　圖2是一種基于熱光效應(yīng)的光波導(dǎo)相控陣的示意圖， 相控陣陣列是非均勻排列，集成在300mm的CMOS器件上，實(shí)現(xiàn)了高性能的掃描偏轉(zhuǎn)。

　　光波導(dǎo)設(shè)計(jì)軟件推薦

　　PhotonDesign是一套優(yōu)秀的光子、光通信、波導(dǎo)光學(xué)系列軟件，廣泛用于光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)和光子器件設(shè)計(jì)。它具有其它軟件無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)，功能強(qiáng)大，可以完全滿足您的設(shè)計(jì)需要，包含多個(gè)功能模塊！