一种开普勒结构微透镜阵列光学相控阵扫描器的优化方法

本发明涉及光学相控阵扫描，具体涉及一种基于开普勒结构微透镜阵列光学相控阵扫描器的扫描范围优化方法。

背景技术：

1、光学相控阵技术是一种新型扫描技术。该技术是基于微波相控阵技术的原理而研发出的一种保密性更好，更不易受干扰的相控阵技术。上述优势是由光学系统本身的性质决定的。目前，光学相控阵的发展主要分为两大类：无惯性非机械式和微惯性机械式；本发明中利用的开普勒微透镜阵列光学相控阵扫描器，是属于微惯性机械式光学相控阵扫描技术，其优点在于能够通过为微小的位移调节来实现较大范围的光束偏转，同时相比于无惯性机械式的光学相控阵扫描器，它无需庞大的控制电路且其透射式结构更易于实现与光纤激光阵列相干合成系统的协同合作。

2、然而，当前主流的开普勒微透镜阵列光学相控阵扫描器仍然停留在通过压电陶瓷等驱动方式来调整每一个微透镜的位置，使其产生微小的横向位移来实现光束偏转和视场选择的方法。但由于位移距离受限在微米到纳米量级范围内，目前的开普勒微透镜阵列光学相控阵扫描器的扫描角度只能实现视场内5°～36.8°之间的扫描范围，同时存在着因为透镜阵列结构自身的焦距排布问题带来的能量泄露问题，这会导致随着偏转角度的增加，视场内的能量利用率会随之下降等问题。

技术实现思路

1、针对目前开普勒微透镜阵列光学相控阵扫描器扫描角度受限，透镜阵列的横向位移十分微小，目镜阵列和物镜阵列的口径有限，以及很难以低成本实现大角度偏转的扫描等一系列问题，本发明提出了一种基于晶体双折射原理的开普勒结构微透镜阵列光学相控阵扫描器的优化方法。该方法遵循光路在几何光学中的传播原理，巧妙的利用光束在单轴各向异性晶体中产生的双折射现象，进而提高了开普勒微透镜阵列光学相控阵扫描器的扫描范围。

2、本发明的技术方案具体介绍如下。

3、一种开普勒微透镜阵列光学相控阵扫描器的优化方法，其利用两个不同的各向异性晶体组成一个方形双折射棱镜，并将其插入在开普勒微透镜阵列光学相控阵扫描器的微透镜阵列的前方以实现角度放大；其中：所述两个各向异性晶体为全等直角三角形，两个各向异性晶体光轴相互垂直。

4、本发明中，插入微透镜阵列的方形双折射棱镜的数量为一个或多个。

5、本发明中，扫描器工作时，控制进入双折射棱镜的光束偏振态垂直或平行于晶体光轴。

6、本发明中，双折射棱镜设置在旋转位移台上，通过旋转位移台带动双折射棱镜发生旋转，以增大扫描器的扫描范围。

7、和现有技术相比，本发明的有益效果在于：

8、本发明依据晶体双折射的原理，选取双折射棱镜，将其插入到开普勒微透镜阵列光学相控阵扫描器中，巧妙利用光束在双折射棱镜中的传播特性，提高开普勒微透镜阵列光学相控阵扫描器的扫描范围，该方法原理非常简单且易于实现。

9、本发明提出的方法基于晶体的双折射原理，相较于传统的微透镜阵列光学相控阵扫描器而言，提供了一种全新的调控出射角度的方式，有助于开普勒微透镜阵列光学相控阵扫描器能够达到更大的扫描范围。

技术特征：

1.一种开普勒微透镜阵列光学相控阵扫描器的优化方法，其特征在于，其利用两个不同的各向异性晶体组成一个方形双折射棱镜，并将其插入在开普勒微透镜阵列光学相控阵扫描器的微透镜阵列的前方以实现角度放大；其中：所述两个各向异性晶体为全等直角三角形，两个各向异性晶体光轴相互垂直。

2.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，插入微透镜阵列的方形双折射棱镜的数量为一个或多个。

3.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，扫描器工作时，控制进入双折射棱镜的光束偏振态垂直或平行于晶体光轴。

4.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，双折射棱镜设置在旋转位移台，通过旋转位移台带动双折射棱镜发生旋转，以增大扫描器扫描范围。

技术总结
本发明属于光学相控阵扫描技术领域，具体为一种开普勒微透镜阵列光学相控阵扫描器的优化方法；本发明利用两个不同的各向异性晶体组成一个方形双折射棱镜，并将其插入在开普勒微透镜阵列光学相控阵扫描器的微透镜阵列的前方以实现角度放大；其中：所述两个各向异性晶体为全等直角三角形，两个各向异性晶体光轴相互垂直。本发明巧妙利用开普勒微透镜阵列光学相控阵扫描器的结构特点，通过在系统中插入双折射棱镜，实现增大扫描角度的目标。相比于其他增大角度的方式，本发明原理简单、成本更低。

技术研发人员：孔令豹,申雁雯
受保护的技术使用者：复旦大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15