专利名称：透射式固态电光扫描器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及扫描成像技术领域，尤其是一种用于单元或线列探测器扫描成像的透射式固态电光扫描器。
背景技术：
扫描器是非凝视红外成像系统中必不可少的一个器件，其主要作用是改变入射光束的传播方向，使之沿规定方向偏转，以此获得扫描图像。要使单元或线列探测器能够成像，需要在探测器与成像透镜组之间增加一个扫描器，使景物图像与探测器之间发生相对运动，实现扫描成像。对于线列探测器只要一维扫描即可成像，对于单元探测器则需要二维扫描。
目前使用的扫描器大多是以电机驱动反射镜运动的光机扫描器，它通过转动或摆动反射镜使光束偏转，实现图像与探测器之间的相对运动。其优点是反射效率高，光能损失小，扫描格式可调；缺点是体积大，功耗高，易干扰，扫描频率有限，结构复杂，加工精度和控制精度与制造成本成正比。此外也有少数声光和电光扫描器，它利用工作介质折射率的变化来偏转光束、实现图像与探测器之间的相对运动的，但这种扫描器的光束偏转角度有限，光能损失较大。上述扫描器都是通过偏转光束，使图像与探测器之间产生相对运动来实现扫描的。
发明内容
针对现有技术存在的不足和缺陷，本实用新型提出一种透射式固态电光扫描器，将代表拟扫描图像的扫描面阵按预定格式分割成相同形状和尺寸的扫描像元，程序控制各像元的光束的传送实现扫描功能；它主要由扫描面阵和耦合波导组成，图像扫描由扫描面阵完成，光束的偏转由耦合波导完成，光束与探测器之间没有相对运动，扫描面阵与耦合波导匹配为一体并且固定相连，如将扫描面阵与耦合波导通过粘接连为一体。
所述扫描面阵由若干个形状和尺寸相同的长方体扫描单元组合而成，每一扫描单元两端都有控制该单元转动实现透光或遮光的电极。
所述扫描面阵正对入射光束的一面为平面，背面形状视耦合波导对各扫描单元的光束的相位影响而定，没有影响则为平面，有影响为凸出的相位补偿台阶面，凸面用来补偿相位差。
所述耦合波导形状根据有无相位影响而定，没有相位影响为圆柱体面镜、平凸球体面镜；有相位影响为楔形锥和圆锥体。
所述耦合波导为减少光能损耗可以选用空心结构。
所述控制电路采用移位寄存器。
所述扫描单元选用锗、硅、氧化钒等晶体材料或液晶、玻璃等非晶体材料。
依据以上技术方案获得的本实用新型与现有技术比较具有如下优点或有益效果一、由于扫描器为全固态结构，没有运动部件，器件体积大大缩小，重量大大减轻。
二、由于没有整体运动部件，所需的最大驱动功率和器件功耗相对于光机扫描器的电机功耗要小得多。
三、由于所用的电光调制材料的响应非常快，因而扫描频率可以做到很高，并且可控性能大大提高；而光机扫描器的反射镜的形变量正比于工作频率，因而频率受到限制。
四、由于为全固态结构，信号传输距离较短，抗干扰性能较好；而光机扫描器因体积大信号传输距离较远，容易受外界干扰。
五、二维扫描的复杂程度降低。光机扫描器的二维扫描需要两个驱动电机，器件形状和结构较为复杂，尺寸也相应增大，控制系统比较复杂，而本实用新型只需要将两个一维扫描面阵正交重叠放置就可以了，控制系统得以简化。
图1是本实用新型中采用楔锥体耦合波导的结构示意图。
图2是本实用新型中采用圆锥体耦合波导的结构示意图。
图3是本实用新型中采用圆柱体面镜耦合波导的结构示意图。
图4是本实用新型中采用平凸球体面镜耦合波导的结构示意图。
具体实施方式
如图所示，本实用新型由扫描面阵2、耦合波导3组成，扫描面阵的作用是将图像分割成相同形状和尺寸的扫描像元，并在电路控制下将像元的光束1送给耦合波导；扫描面阵为矩形平板结构，尺寸不小于拟扫描图面，厚度根据所选材料电光调制性质而定。耦合波导的作用是将光束1偏转到探测器4上。在某一时序下，当所有像元的光束依次耦合到探测器上后，一幅图像也就扫描完毕，接着进行下一幅图的扫描。
下面以线列探测器工作所用的一维扫描成像为例，说明扫描器的加工工艺过程第一步，根据光学系统的工作波段选择合适的面阵材料，其透过率应不小于80％。
第二步，根据拟扫图像的尺寸确定扫描面阵的尺寸。
第三步，为降低加工难度，从拟扫图像的格式(如320×240，640×480，1024×1024等)中选择较小的数值作为扫描面阵的像元细分数，将平面板状面阵分划为形状和尺寸相同的平行六面体结构的像元。
第四步，根据面阵材料的性质，从像元的三个正交方向中选择一个功耗较小，便于加工的方向作为电极位置，做上电极，连上以移位寄存器为核心的控制电路。
第五步，根据相位补偿需要在扫描面阵的背面做上相位补偿台阶。
第六步，按照探测器的不同确定耦合波导结构和形状，对于线列探测器选择柱面镜和楔锥形，对于单元探测器选择平凸球面镜和圆锥。为减少光能损失还可选择空心结构。耦合波导的大端尺寸同扫描面阵，另一端尺寸同探测器。耦合波导加工好后与扫描面阵的背面粘接。
对于二维扫描，只要将两个一维扫描面阵正交叠合并选择合适的耦合波导即可，如图2，4所示。
权利要求1.一种透射式固态电光扫描器，主要包括扫描面阵、耦合波导，其特征在于用于扫描图像的扫描面阵与用于偏转光束的耦合波导匹配为一体固定相连，扫描面阵为矩形平板结构。
2.如权利要求1所述的透射式固态电光扫描器，其特征在于所述扫描面阵由若干个形状尺寸相同的长方体扫描单元组合而成，每一扫描单元两端连接有控制电极。
3.如权利要求1所述的透射式固态电光扫描器，其特征在于所述扫描面阵正对入射光束的一面为平面，背面形状为平面或凸出的相位补偿台阶面。
4.如权利要求1所述的透射式固态电光扫描器，其特征在于所述耦合波导形状为圆柱体面镜、平凸球体面镜、楔形锥和圆锥体。
5.如权利要求1或4所述的透射式固态电光扫描器，其特征在于所述耦合波导为空心结构。
6.如权利要求1或4所述的透射式固态电光扫描器，其特征在于所述控制电路采用移位寄存器。
7.如权利要求1所述的透射式固态电光扫描器，其特征在于所述扫描单元选用锗、硅、氧化钒晶体材料或液晶、玻璃非晶体材料。
专利摘要一种透射式固态电光扫描器，将代表拟扫描图像的扫描面阵按预定格式分割成相同形状和尺寸的扫描像元，程序控制各像元的光束的传送实现扫描功能；它主要由扫描面阵和耦合波导组成，图像扫描由扫描面阵完成，光束的偏转由耦合波导完成，光束与探测器之间没有相对运动，扫描面阵与耦合波导匹配为一体并且固定相连，如将扫描面阵与耦合波导通过粘接连为一体，所述扫描面阵由若干个形状和尺寸相同的长方体扫描单元组合而成，每一扫描单元两端都有控制该单元转动实现透光或遮光的电极。
文档编号G02B6/24GK2774043SQ20052002228
公开日2006年4月19日 申请日期2005年2月28日 优先权日2005年2月28日
发明者吴新社, 蔡毅 申请人:昆明物理研究所