CN108693674A - 用于转向光束的子孔径折射元件阵列 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于转向光束的子孔径折射元件阵列。可以提供使用子孔径折射元件阵列动态调整光束的平面内角度的系统和方法。光束可以在互连所述第一行凸起的第一基底处接收。然后光束可以向所述第一行凸起的远端峰方向折射光。然后光束可以从第二行凸起的远端峰的方向接收，所述第二行凸起的布置面向所述第一行的相应凸起。第二行可以在互连所述第二行凸起的第二基底的方向上提供另外的折射光。

Description

用于转向光束的子孔径折射元件阵列

技术领域

本公开涉及用于转向光束的系统和方法。

背景技术

某些非机械光束转向系统包括可以动态调节光束角度的折射元件阵列。当光束经历折射时，光束可以被压缩，这可能导致光束的衍射。

发明内容

在某些系统中，光束会受到衍射效应的影响，例如由于光束的波前的幅度或相位的空间变化。这种衍射效应会导致光束期望部分的功率降低。除其他事项外，发明人已经认识到需要具有减小的衍射效应的光束转向系统，以减少衍射损耗。在所附权利要求中提供了本公开的进一步的特征，除非在本文档的其他地方明确指出，否则这些特征可以任意地以任何排列或组合相互组合。

在一方面中，本公开可表征为装置，包括用于以减小的衍射损耗调整光束角度的子孔径折射锥形凸起的布置。该装置可包括：第一行凸起，例如在互连所述第一行凸起的第一基底处接收光，并且例如向所述第一行凸起的远端峰方向提供折射光。该装置还可包括：第二行凸起，例如接收来自所述第二行凸起的远端峰的方向的光，所述第二行凸起的布置可以面向所述第一行的相应凸起，所述第二行可以在互连所述第二行凸起的第二基底的方向上提供另外的折射光。面向相应凸起可分别包括：面向相对于彼此形成钝角的相应的倾斜的第一面，并且相对于它们各自的第一和第二基底倾斜；和面向相对于彼此对齐的相应的垂直的第二面，并且垂直于它们各自的第一和第二基底。所述第一行中子凸起的单独一个可以能够折射调整光束的相应子孔径部分的角度，并且减小光束的相应子孔径部分的尺寸，并且所述第二行中凸出的相应的单独一个可以能够：从所述第一行中子孔径折射元件的相应的单独一个接收光束的子孔径部分；进一步调整接收的光束的相应子孔径部分的角度；和抵消了例如由所述第一行的子孔径折射元件的单独一个引起的光束的相应子孔径部分的尺寸的减小。所述第一行中凸起的单独一个可以包括具有第一取向的第一折射表面，并且所述第二行中凸起的相应的单独一个可以包括具有第二取向的第二折射表面，其中所述第一折射表面和所述第二折射表面可以具有相同的形状，并且所述第一取向与所述第二取向可以相反。第一行凸起和第二行凸起可以包括至少一个具有三角形横截面或楔形横截面的凸起。折射率和布置为使得所述第一行中凸起的单独一个可以能够将光束的角度调节零到两度范围内的角度。所述第一行中凸起的单独一个可以被成形为使得所述凸起的单独一个的相邻部分与临近凸起的相邻部分之间的光程长度差异可以是所述光束的整数个波长。该装置还可包括连续的第一行和第二行的凸起，其中连续的第一行的远端峰面对相应的连续的第二行的远端峰。该装置还可包括：被成形为沿着波导的长度引导光束的波导芯；包括能够与光束的一部分相互作用的电光材料的覆层；和至少一个电极，其成形和布置为通过调节所述电光材料的折射率来调节光束在面内方向上的角度。该装置还可包括一行补偿电极，其被成形和布置为在所述被引导光束的相邻子孔径部分之间提供可调节相移以减少所述光束的相邻子孔径部分中的相位不连续性。

在一方面中，本公开可表征为一种用于调节光束在面内方向上的角度的波导。该波导可以包括：波导芯，例如被成形为沿着所述波导的长度引导光束。波导还可包括：覆层，包括能够与光束的一部分相互作用的电光材料。波导还可包括：电极，成形和布置为例如通过调节所述电光材料的折射率来调节光束在面内方向上的角度，其中所述电极的布置可以包括：第一行凸起，通过第一基底互连，并且能够通过调节相应电光材料的折射率来调节光束的相应子孔径部分的角度并减小光束的相应子孔径部分的尺寸；和第二行凸起，通过第二基底互连，并且能够通过调节相应电光材料的折射率来进一步调节光束的相应子孔径部分的角度并抵消了由所述第一行凸起引起的光束的相应子孔径部分的尺寸的减小。所述第一行中凸起的单独一个可以包括具有第一取向的第一横截面形状，并且所述第二行中凸起的相应的单独一个可以包括具有第二取向的第二横截面形状，其中所述第一横截面形状和所述第二横截面形状可以是相同的，并且所述第一取向与所述第二取向可以相反。所述第二行中凸起的单独一个和所述第二行中凸起的相应的单独一个可以具有三角形横截面或楔形横截面。所述第一行中凸起的单独一个可以能够将光束的角度调节零到两度范围内的角度。所述第一行中凸起的单独一个可以被成形为使得当完全转向电压或零电压施加到所述第一行凸起例如以提供均匀的输出波阵面时，所述电光材料的相应区域的相邻部分与响应于临近凸起的电光材料的相应部分之间的光程长度差异可以是所述光束的整数个波长。电极布置可以包括一行相位补偿电极，其被成形为例如在所引导的光束的相邻子孔径部分之间提供可调整的相移，例如以减小在中间转向电压处光束的相邻部分中的相位不连续性。

在一方面中，本公开可表征为一种利用子孔径折射锥形凸起的布置来调节例如具有减小衍射损耗的光束角度的方法。该方法可包括：在第一行的第一基底互连凸起处接收光，并且向所述第一行凸起的远端峰的方向提供折射光。该方法还可包括：接收来自第二行凸起的远端峰的方向的光，所述第二行凸起的布置面向所述第一行的相应凸起，并且使用所述第二行，在互连所述第二行凸起的第二基底的方向上提供另外的折射光。该方法还可包括提供：成形为通过调整波导覆层中电光材料的相应部分的折射率在第一行中提供基底和凸起的第一电极；和成形为通过调整波导覆层中电光材料的相应部分的折射率在第二行中提供基底和凸起的第二电极。该方法还可包括将完全转向电压施加到所述第一电极以使光束的相应子孔径部分尺寸减小从而在光束的相邻子孔径部分之间提供间隔，并且将中间转向电压施加到所述第二电极以抵消光束的相应子孔径部分尺寸减小从而在光束的相邻子孔径部分之间减少间隔。该方法还可包括提供成形为在第一行中提供基底和凸起的第一电极和成形为在第二行中提供基底和凸起的第二电极，所述第一电极和所述第二电极具有相同的横截面形状和相反的取向。该方法还可包括提供成形为在第一行中提供基底和凸起的第一电极和成形为在第二行中提供基底和凸起的第二电极，其中第一行中的凸起和第二行中的凸起具有三角形横截面或楔形横截面。该方法还可包括将电压施加到第一电极，以便将光束的角度调节零到两度范围内的角度。该方法还可包括提供：成形为通过降低波导覆层中电光材料的相应部分的折射率在第一行中提供基底和凸起的第一电极；和成形为通过降低波导覆层中电光材料的相应部分的折射率在第二行中提供基底和凸起的第二电极。

附图说明

现在将参照附图以举例的方式描述本公开，在附图中：

图1A描述子孔径折射元件的布置的例子。

图1B描述子孔径折射元件的布置内一对子孔径折射元件的例子。

图1C描述子孔径折射元件的布置的例子。

图2A-2B描述从子孔径折射元件的布置离开的光束的电场分布。

图3A-3B描述从子孔径折射元件的布置离开的光束的衍射图案。

图3C描述各种电极布置的衍射图案的例子。

图4描述波导的例子。

图5A描述电极布置的例子。

图5B描述电极布置的操作方法。

图6A-6C描述电极布置的例子。

图7A和7B描述电极布置的例子。

图8描述调整光束的角度的方法。

具体实施方式

图1A示出了子孔径折射元件的布置的一个例子。子孔径折射元件的布置可以包括子孔径折射元件104的第一行和子孔径折射元件108的第二行。子孔径折射元件104的第一行可以包括第一接口104a和第二接口104b。子孔径折射元件的第二行可以包括第一接口108a和第二接口108b。在操作期间，光束112可入射到第一界面104a上并行进到光束可经历折射的第二界面104b。除了在第二界面104b处被折射之外，例如由于第二界面104b相对于光束112的方向的相对角度，光束112的尺寸可以在第二界面104b处被折射时减小。在光束112可以在第一行104中的几个子孔径折射元件上延伸的示例中，光束的每个对应部分的尺寸的减小可以导致光束的波前中的空间振幅变化，并且可以导致光束的衍射增加。光束112可以在被第二界面104a折射之后朝向第一界面108a并且入射到第一界面108a。光束可以被第一界面108a折射，然后在离开子孔径折射元件108的第二行之前行进到第二界面108b。除了在第一界面108a处被折射之外，例如由于第一界面108a相对于光束112的方向的相对角度，光束112的尺寸可以在第一界面108a处被折射时增大。在光束112可以延伸到第二行108中的几个子孔径折射元件的示例中，光束的每个对应部分的尺寸的增加可以抵消光束的每个对应部分的尺寸的相应减小，例如由子孔径折射元件104的第一行引起的。抵消诸如由子孔径折射元件104的第一行引起的光束的每个对应部分的尺寸的减小可以减小光束的波前中的幅度变化并且可以提供减小的衍射效应。在一个例子中，类似于子孔径折射元件104和108的第一和第二行，连续的子孔径折射元件行可以提供光束112的进一步折射，同时提供光束尺寸的交替减小和光束尺寸的增加。在一个示例中，可以定位一排折射元件以提供可以形成线的一组远端点，例如线150，其可以在完全转向时平行于光束的波前(例如，当最大电压被施加到折射元件的行上)。

图1B示出了光束112的子孔径折射元件104、子孔径折射元件108和相应的子孔径部分的示例。子孔径折射元件104可以包括锥形凸起106和基底105。子孔径折射元件108可以包括锥形凸起109和基部110。在一个示例中，基部可以延伸并连接多个锥形凸起例如锥形凸起106。在一个示例中，例如基部可以延伸穿过多个锥形凸起那样，基部的厚度可以变化(例如，基部的厚度可以具有线性厚度轮廓)。锥形凸起106和锥形凸起109可以包括形成钝角的面。锥形凸起106的面可以相对于底座105倾斜，并且锥形凸起108的面可以相对于底座110倾斜。在操作期间，底座105可以接收光束112的子孔径部分。光束112的子孔径部分可以穿过基部105和锥形凸起106。光束112的子孔径部分可以被锥形凸起的面折射并且朝向锥形凸起109的面。锥形凸起106的表面处的折射可以改变光束112的子孔径部分的角度并且另外可以减小光束112的子孔径部分的尺寸。光束112的子孔径部分然后可以被锥形凸起109折射，这可以提供的角度的附加变化，用于角度的总变化锥形凸起109处的折射可抵消由锥形凸起106处的折射引起的光束尺寸的减小。光束112的子孔径部分然后可行进通过子孔径折射元件108并在基部110处退出。图1C示出子孔径折射元件的布置的一个例子，类似于图1A所示的布置，除了在子孔径折射元件的折射率可小于子孔径折射元件外面的折射率的例子中子孔径折射元件可被定向以折射光束112之外。

图2A示出了离开子孔径折射元件的布置的光束的电场分布的例子，例如插图208中所示的布置。在诸如插入208中所示的布置中，每个连续的子孔径折射元件的行可以折射入射光束，并且还可以减小光束的每个子孔径部分的尺寸。在传播通过布置之后，光束可以在电场幅度中具有空间变化。

图2B示出了离开子孔径折射元件的布置的光束的电场分布的例子，例如图1A和插图218中所示的布置。在诸如图1A所示的布置中，每个连续子孔径折射元件的行可以进一步折射入射光束，但是光束的尺寸可以交替地减小和增加(例如，奇数行可以提供光束的尺寸的减小，并且甚至行可以提供光束的大小的增加)。

图3A示出了离开子孔径折射元件的布置的光束的衍射图案，例如插图208中所示的“跑道”布置。子孔径折射元件的布置可以包括十二行60°棱镜，每一个的基底宽度为479μm，并且波长为1.55μm的光束的腰部可以为0.5mm。该排列的总长度可以约为13mm。折射元件的折射率可以是1.9，并且折射元件外面的折射率可以是1.88。关于安排的一个领域可以是25°，并且来自内部反射的菲涅耳损失可以被限制到0.60％。衍射图案可以包括主峰值309和几个次峰值310。在图3A所示的示例中，大约光束功率的31％可以包含在次峰值310中。

图3B示出了离开子孔径折射元件的布置的光束的最坏情况衍射图案，例如插图218中所示的“夹爪”布置。子孔径折射元件的布置可以包括十二行60°棱镜，其每个基部宽度为479μm，光束的腰部为0.5mm。该排列的总长度可以约为13mm。折射元件的折射率可以是1.9，并且折射元件外面的折射率可以是1.88。关于安排的一个领域可以是25°，并且来自内部反射的菲涅耳损失可以被限制为0.60％。当最后一排棱镜不活动时，最坏情况的衍射图案可能会发生，例如，第一行棱镜可以完全转向并且所有其余的棱镜行可以不活动，或者在另一个例子中，前三行棱镜可以完全转向并且所有剩余的棱镜行可以不活动。最坏情况的衍射图案可以包括主峰319和若干次峰320。在图3A所示的示例中，光束的大约3％的功率可以包含在次峰320中。

图3C示出了用于诸如图3A和插图208中所示的那些电极的“跑道”布置的“射线图案”的例子，以及诸如图3B和插图218中所示的“钳口”布置的例子。在图3C所示的例子中，衍射随着电极数量的增加，“跑道”排列中的峰值稳步增加，而“钳口”排列中的最差情况衍射峰保持不变，与电极数量无关。

图4示出了波导400的横截面图的示例。波导可以包括芯404、上覆层408、下覆层412和电极布置416。上覆层408可以包括液晶材料。液晶材料可以具有可调整的折射率。电极布置416可以包括图案，例如图1A中所示的图案。在操作期间，光束420可以被引导通过波导芯。可以将一组电压施加到电极布置416，以便调整上覆盖层408中的折射率。在电极布置416可以包括如图1A所示的图案的示例中，增加施加到电极布置416的电压可以在上覆层408中提供增加的折射率。在电极布置416可以包括如图1C所示的图案的示例中，液晶材料可以包括垂直液晶材料，并且施加到电极布置416的电压的增加可以提供降低的折射率上覆层408。响应于施加的电压，可以在上覆层中形成折射形状的图案，折射形状的图案与电极布置416的形状相同。在电极布置416包括如图1A所示的图案，形成在上覆层408中的折射形状可以包括图1A中所示的图案。形成在上覆层408中的折射形状可以提供对光束420的角度的调整，类似于由图1A中所示的布置提供的光束角度的调整。光束420的角度可以在波导的平面内方向上进行调整(例如，如图4所示进入或离开页面)。在一个例子中，波导可以是平面波导。

图5A示出了电极布置500的一个例子，例如图4所示的电极布置416。电极布置可以包括相补偿电极540、第一行电极541、第二行电极542、第三行电极543和第四行电极544。电极540-544中的每一个可以独立控制。在操作期间，如图5B所示，可以将转向电压(V1)施加到第一行电极541。如图4所示，所施加的转向电压V1可以调整覆层(例如上覆层408)的折射率。所施加的转向电压V1可以导致在覆层中形成相应的第一行折射形状，并且覆层中的第一行折射形状可以提供对通过波导行进的光束的角度的调整，例如穿过波导400的光束420。折射形状的第一行也可以提供光束的每个子孔径部分的尺寸的减小。光束角度的调整可以随着转向电压V1的值从零增加到中间转向值的范围而增加，并且在全转向时，转向电压V1可以具有对应于转向电压V1中的最大调整的最大值由第一行电极引起的光束角度。最大电压的值可以是100V，并且由第一行电极引起的光束的角度的相应的最大调整可以是1度。在一个示例中，最大电压可以是100V，并且由第一行电极引起的光束的角度中的对应的最大调整可以在0至10度的范围内。转向电压V1的最大值可以对应于光束的调整角度，使得光束的每个子孔径部分可以入射在第二行折射形状中的相应折射形状上。在超过转向电压V1的最大值的电压下，光束的每个子孔径部分可以入射到第二行折射形状中的多于一个折射形状上，例如会导致光束中的损耗。

如图5B所示，可以在施加转向电压V1期间将电压相位补偿电压Vcomp施加到相位补偿电极540，例如以减小光束中的空间相位不连续性，诸如由第一行折射形状的相邻部分之间的不同光程长度引起的那些。随着施加的转向电压V1的值增加，相位补偿电压Vcomp可以增加。第一行电极的形状和大小可以使得当转向电压V1处于零伏或最大电压时，可以减小光束中的空间相位不连续性，从而可以设置施加的相位补偿电压Vcomp归零。例如，第一行中的单独折射形状的大小和形状可以提供单独折射形状的一部分与相邻单独折射形状的对应部分之间的光程长度差，当施加到第一行的电压近似为零伏或处于最大电压时该光程长度差可以是光束的波长的整数倍，例如以允许光以均匀的输出波阵面离开每个单独的折射形状。

为了进一步调整光束的角度，可以向第二行电极542施加转向电压V2，以在覆层中形成相应的第二行折射形状。折射形状的第二行可以进一步调整光束的角度并且可以另外增加光束的每个子孔径部分的尺寸。在转向电压V2的施加期间，转向电压V1可以保持在最大值。随着转向电压V2的值从0增加到中间转向值的范围，光束角度的调整可以增加，并且在全转向时，转向电压V2在由第二行电极引起的光束角度可以具有对应于转向电压V2中的最大调整的最大值。最大电压的值可以是100V，并且由第二行电极引起的光束角度的对应最大调整可以是1度。在一个示例中，最大电压可以是100V，并且由第一行电极引起的光束的角度中的对应的最大调整可以在0至10度的范围内。转向电压V2的最大值可以对应于光束的调整角度，使得光束的每个子孔径部分可以入射到第三行折射形状中的对应折射形状上。在电压超过转向电压V2的最大值时，光束的每个子孔径部分可以入射到第三行折射形状中的多于一个折射形状上，例如可以导致光束中的损失。

如图5B所示，可以在施加转向电压V2期间将电压相位补偿电压Vcomp施加到相位补偿电极540，例如以减小光束中的空间相位不连续性，诸如由第二行折射形状的相邻部分之间的不同光程引起的那些。随着施加的转向电压V2的值增加，相位补偿电压Vcomp可以增加。第二行电极可以被成形为使得当转向电压V2处于最大电压时，可以减小光束中的空间相位不连续性，使得所施加的相位补偿电压Vcomp可以被设置为零。例如，第二行中单个折射形状的尺寸和形状可以提供单个折射形状的一部分与相邻单独折射形状的相应部分之间的光程长度差，当施加到第二行程的电压近似为零伏特或处于最大电压时该相位单位折射形状可以是波长的整数倍，以允许光束可以通过均匀的输出波阵面排出每个单独的折射形状。

为了进一步调整光束的角度，可以将转向电压V3施加到第三行电极543，以在覆层中形成相应的第三行折射形状。第三行折射形状可以进一步调整光束的角度并且可以另外减小光束的每个子孔径部分的尺寸。在转向电压V3的施加期间，转向电压V1和转向电压V2可以保持在它们各自的最大值。随着转向电压V3的值从零增加到中间转向值的范围，光束角度的调整可以增加，并且在全转向时，转向电压V3可以具有与由第三排电极引起的光束角度的最大调整相对应的最大值。最大电压的值可以是100V，并且由第三行电极引起的光束的角度的对应的最大调整可以是1度。在一个示例中，最大电压可以是100V，并且由第一行电极引起的光束的角度中的对应的最大调整可以在0至10度的范围内。转向电压V3的最大值可以对应于光束的调整角度，使得光束的每个子孔径部分可以入射到第四行折射形状中的相应折射形状上。在超过转向电压V3的最大值的电压下，光束的每个子孔径部分可以入射到第四行折射形状中的多于一个折射形状上，例如可以导致光束中的损失。

如图5B所示，可以在施加转向电压V3期间将电压相位补偿电压Vcomp施加到相位补偿电极540，例如以减小光束中的空间相位不连续性，诸如由第三行折射形状的相邻部分之间的不同光程引起的那些。随着施加的转向电压V3的值增加，相位补偿电压Vcomp可以增加。第三行电极可以被成形为使得当转向电压V3处于最大电压时，光束中的空间相位不连续性减小，使得所施加的相位补偿电压Vcomp可以被设置为零。例如，第三行中的单独折射形状的尺寸和形状可以提供单独折射形状的一部分与相邻单独折射形状的对应部分之间的光程长度差，当施加到第三行的电压大约为零伏或处于最大电压时光束长度的整数倍可以是光束的波长的整数倍，例如允许光以均匀的输出波阵面离开每个单独的折射形状。

为了进一步调节光束的角度，可以将转向电压V4施加到第四行电极544，以在覆层中形成相应的第四行折射形状。第四行折射形状可以进一步调节光束的角度并且可以另外增加光束的每个子孔径部分的尺寸。在施加转向电压V4期间，转向电压V1、转向电压V2和转向电压V3可以保持在它们各自的最大值。光束角度的调整可以随着转向V4的值从零增加到中间转向值的范围而增加，并且在全转向时，转向电压V4在由第四行电极引起的光束角度可以具有对应于角度中的最大调整的最大值。最大电压的值可以是100V，并且由第四行电极引起的光束的角度的对应的最大调整可以是1度。在一个示例中，最大电压可以是100V，并且由第一行电极引起的光束的角度中的对应的最大调整可以在0至10度的范围内。

如图5B所示，可以在施加转向电压V4期间将电压相位补偿电压Vcomp施加到相位补偿电极540，例如以减小光束中的空间相位不连续性，诸如由第四行折射形状的相邻部分之间的不同光程长度引起的那些。随着施加的转向电压V4的值增大，相位补偿电压Vcomp可以增加。第四行电极可以被成形为使得当转向电压V4处于最大电压时，光束中的空间相位不连续性减小，使得所施加的相位补偿电压Vcomp可以被设置为零。例如，第四行中的单个折射形状的大小和形状可以提供单独折射形状的一部分与相邻单独折射形状的对应部分之间的光程长度差，是当施加到第四行的电压近似为零伏或处于最大电压时该光程长度差可以是光束波长的整数倍，例如允许光以均匀的输出波阵面离开每个单独的折射形状。

图6A-6C示出了电极布置的例子，例如图4中所示的电极布置416。如图6A-6C所示的电极布置可以包括与图5A所示类似于电极541-544的连续行。电极布置可以包括一系列与图1B所示的子孔径折射元件成形相似的交替行电极610。在图6A所示的示例中，行电极610可以电接地，例如以在波导的覆层(例如波导400的上覆层408)中不提供折射形状。在行电极电接地的示例中，以一定角度进入波导的光束620可以以相同角度离开波导。在图6B中示出的示例中，可以将最大电压施加到行电极610的第一半中的每个行电极，并且剩余的行电极可以电接地，以便在波导的覆层(例如波导400的上覆层408)中提供相应的折射形状。在可以将最大电压施加到行电极的第一半并且其余行电极可以电接地的实例中，进入波导400的光束620可以相对于入射角度以高达10度的角度离开波导。在图6C所示的示例中，可以将最大电压施加到每个行电极610，例如以在波导的覆层(例如波导400的上覆层408)中提供对应的折射形状。在可以向所有行电极施加最大电压的示例中，以一定角度进入波导的光束620可以相对于入射角以高达20度的角度离开波导。

图7A和图7B图示了被配置为操纵光束的波导的示例。在图7A和7B所示的例子中，波导可以包括输出耦合电极704、电极布置708、补偿电极712和输入耦合区域716。电极布置708可以包括连接垫709和棱镜排710。在图7A和7B中所示的例子中，可以有可以提供99度的光束的转向范围的62个棱柱行。连接焊盘709可以提供从至少一个电压源到棱镜行710的连接。图7A和7B中所示的电极布置708可以类似于图6A-6C中所示的电极布置来操作。在图7A和7B所示的例子中，棱镜行710可以在波导的覆层中提供相应的折射形状。光束的波长可以是1.55μm。相应的折射形状可以具有对应于从零伏到最大电压的施加电压范围的1.7453至1.7703范围内的折射率。棱镜行710可以包括45度棱镜，并且棱镜行710中的单个棱镜的宽度可以是121μm。可以选择棱镜行中单个棱镜的宽度以减小光束中的空间相位不连续性。例如，可以选择棱镜行中的单个棱镜的尺寸，例如以在光束的整数个波长的相邻单独棱镜的相应部分之间提供光程长度差。图7A和7B中所示的波导可以被优化以控制波长为1.55μm的光束。波导的入口孔径可以是2.8mm，波导的长度可以是5cm，波导的宽度可以是2cm，并且入耦合区域716的长度可以是1cm。

图8示出了利用减小的衍射损耗来调整光束的角度的方法，例如通过使用如图1A所示的子孔径折射元件的布置。第一行中的第一基底互连投影可以接收光(步骤810)。所接收的光可以朝向第一行的投影的远端峰值的方向提供。在离开远端峰时，光可以在第二行中朝着互连投影折射(步骤820)。第二行中的互连投影可以接收光(步骤830)。当进入第二行中的互连突起时，光可以在第二行中将突起互连的第二基底的方向上进一步折射(步骤840)。在一个示例中，可以提供第一电极，其中第一电极可以被成形为通过调整波导(例如波导400)的覆层中的电光材料的相应部分的折射率而在第一行中提供基底和突起。可以提供第二电极，其中第二电极可以通过调整波导(例如波导400)的覆层中电光材料的相应部分的折射率而在第二行中提供基底和凸起。在一个示例中，可以将完全转向电压施加到第一电极，以使光束的相应子孔径部分尺寸减小以在光束的相邻子孔径部分之间提供间隔。可以向第二电极施加中间转向电压(例如，大于零但小于最大转向电压的电压)以抵消光束的对应子孔径部分的尺寸的减小，减少光束的相邻子孔径部分之间的分离。第一电极和第二电极可以具有相同的横截面形状和相反的取向。

Claims (20)

1.一种装置，包括用于以减小的衍射损耗调整光束角度的子孔径折射锥形凸起的布置，所述装置包括：

第一行凸起，在互连所述第一行凸起的第一基底处接收光，并且向所述第一行凸起的远端峰方向提供折射光；和

第二行凸起，接收来自所述第二行凸起的远端峰的方向的光，所述第二行凸起的布置面向所述第一行的相应凸起，所述第二行在互连所述第二行凸起的第二基底的方向上提供另外的折射光。

2.权利要求1所述的装置，其中面向相应凸起分别包括：

面向相对于彼此形成钝角的相应的倾斜的第一面，并且相对于它们各自的第一和第二基底倾斜；和

面向相对于彼此对齐的相应的垂直的第二面，并且垂直于它们各自的第一和第二基底。

3.权利要求1所述的装置，其中所述第一行中子凸起的单独一个能够折射调整光束的相应子孔径部分的角度，并且减小光束的相应子孔径部分的尺寸；和

所述第二行中凸出的相应的单独一个能够：

从所述第一行中子孔径折射元件的相应的单独一个接收光束的子孔径部分；

进一步调整接收的光束的相应子孔径部分的角度；和

抵消了由所述第一行的子孔径折射元件的单独一个引起的光束的相应子孔径部分的尺寸的减小。

4.权利要求1所述的装置，其中所述第一行中凸起的单独一个包括具有第一取向的第一折射表面，并且所述第二行中凸起的相应的单独一个包括具有第二取向的第二折射表面，其中所述第一折射表面和所述第二折射表面具有相同的形状，并且所述第一取向与所述第二取向相反。

5.权利要求1所述的装置，其中所述第一行中凸起的单独一个被成形为使得所述凸起的单独一个的相邻部分与临近凸起的相邻部分之间的光程长度差异是所述光束的整数个波长。

6.权利要求1所述的装置，包括连续的第一行和第二行的凸起，其中连续的第一行的远端峰面对相应的连续的第二行的远端峰。

7.权利要求1所述的装置，包括：

被成形为沿着波导的长度引导光束的波导芯；

包括能够与光束的一部分相互作用的电光材料的覆层；和

至少一个电极，其成形和布置为通过调节所述电光材料的折射率来调节光束在面内方向上的角度。

8.权利要求7所述的装置，包括一行补偿电极，其被成形和布置为在所述被引导光束的相邻子孔径部分之间提供可调节相移以减少所述光束的相邻子孔径部分中的相位不连续性。

9.一种用于调节光束在面内方向上的角度的波导，该波导包括：

波导芯，被成形为沿着所述波导的长度引导光束；

覆层，包括能够与光束的一部分相互作用的电光材料；

电极，成形和布置为通过调节所述电光材料的折射率来调节光束在面内方向上的角度，其中所述电极的布置包括：

第一行凸起，通过第一基底互连，并且能够通过调节相应电光材料的折射率来调节光束的相应子孔径部分的角度并减小光束的相应子孔径部分的尺寸；和

第二行凸起，通过第二基底互连，并且能够通过调节相应电光材料的折射率来进一步调节光束的相应子孔径部分的角度并抵消了由所述第一行凸起引起的光束的相应子孔径部分的尺寸的减小。

10.权利要求9所述的波导，其中所述第一行中凸起的单独一个包括具有第一取向的第一横截面形状，并且所述第二行中凸起的相应的单独一个包括具有第二取向的第二横截面形状，其中所述第一横截面形状和所述第二横截面形状是相同的，并且所述第一取向与所述第二取向相反。

11.权利要求9所述的波导，其中所述第二行中凸起的单独一个和所述第二行中凸起的相应的单独一个具有三角形横截面或楔形横截面。

12.权利要求9所述的波导，其中所述第一行中凸起的单独一个能够将光束的角度调节零到两度范围内的角度。

13.权利要求9所述的波导，其中所述第一行中凸起的单独一个被成形为使得当完全转向电压或零电压施加到所述第一行凸起以提供均匀的输出波阵面时，所述电光材料的相应区域的相邻部分与响应于临近凸起的电光材料的相应部分之间的光程长度差异是所述光束的整数个波长。

14.权利要求9所述的波导，其中电极的布置包括一行相位补偿电极，其被成形为在所引导的光束的相邻子孔径部分之间提供可调整的相移以减小在中间转向电压处光束的相邻部分中的相位不连续性。

15.一种利用子孔径折射锥形凸起的布置来调节具有减小衍射损耗的光束角度的方法，该方法包括：

在第一行的第一基底互连凸起处接收光，并且向所述第一行凸起的远端峰的方向提供折射光；和

接收来自第二行凸起的远端峰的方向的光，所述第二行凸起的布置面向所述第一行的相应凸起，并且使用所述第二行，在互连所述第二行凸起的第二基底的方向上提供另外的折射光。

16.权利要求15所述的方法，包括提供：成形为通过调整波导覆层中电光材料的相应部分的折射率在第一行中提供基底和凸起的第一电极；和成形为通过调整波导覆层中电光材料的相应部分的折射率在第二行中提供基底和凸起的第二电极。

17.权利要求16所述的方法，包括将完全转向电压施加到所述第一电极以使光束的相应子孔径部分尺寸减小从而在光束的相邻子孔径部分之间提供间隔，并且将中间转向电压施加到所述第二电极以抵消光束的相应子孔径部分尺寸减小从而在光束的相邻子孔径部分之间减少间隔。

18.权利要求15所述的方法，包括提供成形为在第一行中提供基底和凸起的第一电极和成形为在第二行中提供基底和凸起的第二电极，所述第一电极和所述第二电极具有相同的横截面形状和相反的取向。

19.权利要求15所述的方法，包括提供成形为在第一行中提供基底和凸起的第一电极和成形为在第二行中提供基底和凸起的第二电极，其中第一行中的凸起和第二行中的凸起具有三角形横截面或楔形横截面。

20.权利要求15所述的方法，包括提供：成形为通过降低波导覆层中电光材料的相应部分的折射率在第一行中提供基底和凸起的第一电极；和成形为通过降低波导覆层中电光材料的相应部分的折射率在第二行中提供基底和凸起的第二电极。