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美國海軍研究實驗室演示新型非機械激光轉向技術

來源: 發布時間:2019-06-10 18:00:01

  美國海軍研究實驗室(NRL)的科學家最近展示了一種新的基于芯片的非機械光束轉向技術,可替代昂貴、笨重且可靠性和效率較低的機械萬向節式激光掃描頭。 

  該芯片稱為用于轉向的電子倏逝光學折射器(SEEOR,無需機械設備即可對輸入的中波紅外(MWIR)激光的輸出方向進行二維控制,與傳統方法相比,該技術提供更強轉向能力和更高掃描速度。  

  

  2. 可操縱的電子漸逝光學折射器(SEEOR)芯片將中波長紅外(MWIR)中的激光作為輸入,并在不需要機械裝置的情況下以二維方式將光束控制在輸出端。 SEEOR旨在用更小,更輕,更快的設備取代傳統的機械光束轉向器,這些設備使用微量的電力并且由于沒有活動部件而具有較長的使用壽命。 

  該器件體積、重量和功耗低,并具備連續的轉向能力,為MWIR光束轉向技術提供了一條有前景的技術路徑。”NRL光學科學部的研究物理學家Jesse Frantz表示。“MWIR波段測繪在許多應用領域展現出極高的潛力,如化學傳感、監測廢物處置場、煉油廠和其它工業設施的物質排放。 

  SEEOR基于光波導,光波導是一種總厚度小于人類頭發十分之一的薄層結構,可將光限制在其中。激光經一個小端面進入波導核心。進入波導后,一部分光位于波導核心上方的液晶(LC)層中。 

  通過一系列精心設計布局的電極,電壓施加到LC上并改變LC的折射率(進而改變LC中的光速),使波導的一部分充當可變棱鏡。經過對波導和電極的精心設計,可利用這種折射率的變化實現光束在二維方向上的高速、連續轉向。 

  SEEOR最初開發用于控制短波紅外(SWIR)光——此波段位于電信波段內——并已經在自動駕駛汽車的導航系統中得到應用。 

  Frantz說:制作MWIR波段的SEEOR是一項重大挑戰。因為多數常用光學材料無法傳輸MWIR光或與波導結構不兼容,因此研制該器件需要材料工程方面的大力改進。 

  為了實現這一目標,NRL的研究人員設計了新的波導結構、在MWIR波段透明的液晶,還設計了基于這些材料的新器件結構,以及在不損耗太多光的情況下引導液晶取向的新方法。該器件結合了NRL多個部門的工作成果,包括光學科學部門在MWIR材料、波導設計與制造方面的貢獻,以及生物/分子科學與工程中心在合成化學和液晶技術方面的貢獻。 

  最終獲得的SEEOR能夠使MWIR光在14°×0.6°的角度范圍內轉向。研究人員正在研究擴大這個角度范圍的方法,以及擴展SEEOR的工作波段。 

  編譯自: http://optics.org/news/9/11/29 

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