外文文献Novel Laser Beam Steering Techniques（新型激光束转向(5)

伽利略微型望远镜阵列

开普勒微场透镜阵列望远镜阵列

图1。射线追踪，通过偏心微透镜阵列具有相同的间距和最大转向角。

伽利略望远镜

开普勒望远镜 衍射

图2。处理光栅叶的(衍射的顺序)为一个偏心微透镜阵列与光束辅助镜计算斯特列尔比3％的非均匀性，在每个镜片表面的焦距。两个望远镜阵列具有相同的间距和最大转向角。 吞吐量:解决开普勒型安排与现场镜头衍射顺序减少一些损失机制的力度：在镀膜接口，

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造成的损失非理想的光圈比率（孔径的宽度比光栅间距菲涅尔损失），减少由于衍射效率不足炽烈，在镜片材料的灭绝。对于在硅制造的镜片的能量平衡预测的最低吞吐量65％的入射功率。

评论:非常适合与敏捷的转向表现出高利率（千赫）和中等精度（典型的约0.3％的微镜头光圈）大格式的微透镜阵列。压电换能器是驾驶lenslets安排适当的选择。图3显示了一个宽带的第二代样机偏心微透镜图像转向装置的光谱范围3-5微米[20]。

图3。原型成像转向装置为3-5μm光谱覆盖范围。 闪耀光栅光束控制的表现出两个缺点：

（一）由于光栅的性质，只有离散角位置（栅瓣）可以解决。

（二）跨阵列的光学参数的非均匀性，减少之间的干扰光束增加光束发散的空间相干性。这些缺点都可以解决。 （I）之间的栅瓣角位置是用细光束在前面闪耀光栅转向装置访问。精细光束辅助镜规定，在每个光栅周期当地相斜坡和指导之间为一个固定的闪耀角[14]相邻的栅瓣的激光束。另外，闪耀光栅光束辅助镜相结合，相控阵调制事件眼波。在最低阶，光栅周期的每个阶段活塞是多种多样的。这样一来，整个光栅的全局相近似相楼梯坡道。光栅的闪耀角必须调整坡道保留最大衍射效率的全局相斜坡，因为每个光栅周期只表现在一个变化阶段活塞。 （三）光学厚度非均匀性可以补偿由于制造和对准误差和整个光栅孔径的空间相干性，可提高阶段活塞有足够的动态范围（见图4）。此外，如果相控阵像素数足够大，可以覆盖几个像素闪耀光栅和更高的的眼波错误（头/倾斜，离焦）期间可能得到纠正。在可见光和近红外光谱范围内的液晶相控阵闪耀光栅光束辅助镜的自适应校正。基于微反射镜或电光陶瓷，它涵盖了更广泛的光谱范围的相控阵下的发展[21,28]。 6。相控阵波束

自由空间光通信地面，空中和卫星平台之间，吸引了越来越多的关注，由于对崎岖的激光器和紧凑的光学系统的演变。在此背景下，非机械式激光束转向提供技术手段来实现成本效益的通讯联系。波束装置的系统级功能，包括（i）为指向的激光束和接收器/反射器主动跟踪粗转向，及（ii）精细转向以补偿线的视线波动，因小变动接收机，大气湍流和平台的振动。 光学相控阵（OPAS）成为有吸引力的办法为这些任务。 OPAS对整个激光束，通过控制空间变化的折射率或几何射线路径，跨设备的光圈相延迟坡道。目前，三种技术正在调查：（一）超薄液晶（LC）薄膜的折射率和空间调制（二）电光陶瓷（EOC）及（三）变更阵列的几何路径空间分辨微机械（MEMS）的镜子。立法技术是成熟和商用。电光陶瓷和MEMS相控阵活塞般的微反射镜的议案是在他们处于起步阶段[21,28]。

曝晒波输出 曝晒波输出

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平面波输入 平面波输入 (a) (b)

曝晒波输出

平面波输入 （c）

图4。插图阵列非均匀性和使用相控阵在前面闪耀光栅光束辅助镜叶之间光栅插值补偿。相控阵的一个像素对应一个光栅周期。 （一）相控阵是缺席的。 （二）修正阶段活塞错误。

（三）纠正错误的阶段活塞和栅瓣之间的插值。

如果几个像素的相控阵盖一个光栅周期波前曲率也可以得到纠正平面波输入 液晶空间光调节器(LC应)

LC SLMs评价激光光束转向和塑造超过十年以来[22]。渐渐地,SLMs适合高质量的相位调制的2π对世界和近红外波段,拥有了一大批的独立可寻址的分辨率细胞在一个二维数组,满意的帧速率的上市(23)。

工作原理。一个LC可持续土地管理的详细结构依赖型液晶（液晶，铁电，或聚合物分散），解决方案（电气或光学），和运作模式（透射或反射）。大多数立法会的SLM是商业，包括向列型液晶。示意图，向列液晶层夹着涂电极的基板之间的平面。液晶分子预电极平行排列。电极之间施加电压产生电场，这主要是垂直的电极和控制立法会董事层的方向：在立法会董事线与电场线。从光学的角度来看，这种安排是双折射和调整立法会董事诱导光学路径长度的变化取决于入射光束的偏振。大多数立法会可持续的土地管理工作在反射模式。在传输模式的比较层的厚度减少，增加所需的光学相位调制深度和调制带宽。的反光操作模式，也简化了寻址的液晶层的决议细胞。

一个电子信用证应解决(EA-SLM)组成图案的电极(线模式1 D,2 D失常波束控制)与高度反光垫是粘结在silicion底板以及一个透明电极是抗反射涂层。差距定义模式扭曲了底板上电

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极电场分布和引起边缘领域。边缘领域分离EA-SLM在光学活性和不活跃的地区。由于制造限制一个缺口至少需要0.5μm为了防止介质分解电极间。在一起的要求有高孔径比这导致的最小宽度为1.5μm[24]。为能见度和近红外波段的像素结构就像一个衍射光栅衍射造成分成几个独立的订单的远场征收相剖面[25]。

干扰衍射效应的电极结构是预防使用时应解决的信用证(OA -应)。而不是一个有图案的底板电极反射OA-SLM大面积光电导体组成,一个吸引人的光堵层,和高介电镜子反射。在操作过程中, 光电导体偏见是电相对于透明电极、图案灯下。但同时决定了局域电场分布控制的方向LC导演。展览的文物OA-SLM减少衍射由于缺乏一个像素化电极结构和可用于大孔[26]。

最大转角:商业上可用信用证应大小是20毫米和8位相动态范围(23)。根据波长(0.5 - 1.5μm)这一结果在最大转向角度25 ~ 75之间μrad与nanoradians决议。这些小转向角度来说是很理想的超细波束控制。大转向角度实现通过实施的衍射光学元件(DOE),即衍射光栅。相位类不局限于某一阶段是介于0和2π弧度。就想拇指规则一样,高衍射效率(> 95%)在第一衍射订单达到了至少8阶段步骤/光栅周期与相应的炽热的单元。这种技术结果最大转角6到18 mrad为一个像素8到40μm音高和波长介于0、5、1、5μm。扩展的转角可能有macro-optical部件已知得像是透过鱼眼镜头设计和投影, 偏心微型镜头曝晒光栅(解释以上),或与多重曝光量(布拉格)光栅[27]。

光束发散:一般而言,远场能量分布的一种不包括预期的第一个衍射秩序,不必要的光栅叶和衍射文物由于潜在的像素及量化相剖面[25]。光束发散角由直径的清晰的孔径和出口的信用证应由光学系统的学生。压缩效果并不是一个问题。

装饰图案。像素的相位剖面由于解决个人解决细胞分应积极的和消极的地区。孔径比报道60 - 70%[25,26]无论向方案演说。

光谱覆盖范围:液晶目前正在使用的最适合能见度和近红外光谱覆盖范围。一些LC材料展览小传递窗在3 - 5μm范围[28]。超细波束控制无衍射结构受正常的材料色散。大转向角度需要实施不受结构色散。方法来应付这种类型的色散正在调查[29]。

吞吐量:最大衍射效率（第一衍射能量除以能源在所有衍射订单顺序），与8相的水平是95％。是衡量一个OA - SLM净光学反射是93％[26]。乘以衍射效率，净反射率，70％的孔径比（一维光栅），提供了大约60％的最大总吞吐量。

评论:OPAS是一个相移像素阵列为基础的可编程衍射光学元件。因此，除了如扇出和聚焦光束转向不同的光学功能可以实现。基于对立法会的OPAS是一个非常有前途的激光束转向高市场容量的应用，如微显示器和投影设备备份的方法。要解决的挑战是：响应时间减少，减少的偏振依赖性，减少应用波长，光谱范围扩展到5微米以下的像素大小。新液晶复合材料，如聚合物分散液晶材料（牙周膜）可以克服这些问题的一部分[28]。一个PDLC的包括聚合物基体与嵌入式LC域（水滴）。这是可能形成几十纳米，所谓的纳米液滴的政权（图5）域。每个LC单个液滴被视为一个单轴双折射介质，其光轴是由外加电场控制。激光束通过一个LC飞沫传播体验无相移，如果光轴定位是在这样一种方式，的液滴普通指数相匹配的聚合物基体的指数。否则，PDLC膜征收到的激光束的相移，由于液晶液滴和聚合物基体之间的折射率不匹配。液晶液滴的方向，以及由此产生的相移控制驾驶PDLC膜电极阵列或模拟光学与光导层的寻址

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图5。结构的光学解决PDLC的设备（左）和结构的PDLC显示器的纳米复合薄膜液滴（泰雷兹研究与技术[28]所提供的图形和照片）的照片。

7方案

新型的激光光束转向技术达到显著减少尺寸、重量、电力、和成本比常规反射镜系统的命题给出几个研究世界项目。两个项目建立在军事研究领域是阿特拉斯在欧洲和美国的刺。 7.1高级的技术来激光转向(阿特拉斯)

欧洲防务局（EDA）正在资助一个项目，开发先进的激光束转向组件技术。该方案涉及非机械光束转向和塑造DIRCM系统，主动成像，标识，跟踪和测距系统在一个多目标的情况下，梁的创新概念。研究以下技术：

?电光陶瓷和聚合物分散液晶空间光调制器的细光束转向波前校正， ?偏心微透镜阵列的角度波束扩展字段， ?光寻址液晶激光束的空间光调制器的塑造， ?腔内波束。

该财团由欧洲防务公司Thales公司Optronique SA（财团领袖），泰勒斯 研究和技术，伽利略Avionica，迪尔BGT防务。 7.2掌舵的灵活的光束(刺)

刺的计划是由美国国防部高级研究计划局（DARPA）资助的目标是“用于军事用途的新型芯片级的激光束转向技术开发和示范”[30]。之刺方案包括光学MEMS，衍射微光学，液体和光子晶体的自由空间激光通信和电光学对策应用技术集中的几个项目。项目团队由美国主要国防公司和大学，如雷声公司，BAE系统公司，休斯研究实验室，罗克韦尔科技公司，霍尼韦尔公司，美国加州大学伯克利分校，肯特大学，加州大学洛杉矶分校，加州大学圣迭戈分校，南加州大学。 8结论

表3作为本文综述最有前途的波束技术的性能指南。数字形成一个粗参数网格缓解波束控制技术和应用的关联。宽带宽角波束里斯利棱镜的第一选择，尽管他们不符合低体重和力量的要求。闪耀光栅提供一个适度的角覆盖的宽带解决方案，但他们需要额外的光学器件之间的栅瓣关闭角的差距。光学相控阵是一个小角度转向束激光通信波段（LC）及以上（MEMS，平机会）的有前途的技术，例如，如果通过其他方式提供粗波束闪耀光栅。这种联合粗/细的光束

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