CN115443421B - 固态电动可变焦距透镜 - Google Patents

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Abstract

一种固态电动可变焦距透镜包括电光材料的多个同心环，其中，电光材料包括掺杂氢的相变金属氧化物的种类的任何材料，并且其中，各个相应的同心环还包括：位于相应的同心环的第一面上的透明电阻片，其中，透明电阻片沿着第一面延伸；以及第一电压，该第一电压耦合在透明电阻片的第一端与第二端之间，其中，第一电压能被改变以选择光束偏转角度。

Description

固态电动可变焦距透镜
【相关申请的交叉引用】
本申请涉及并要求2020年5月20日提交的、标题为“Solid State ElectricallyVariable-Focal Length Lens(固态电动可变焦距透镜)”的美国临时专利申请序列号63/027,838的权益，此处以引证的方式将该申请并入。
本申请还涉及并要求2020年5月20日提交的、标题为“Solid State Tip-TiltPhased Array(固态倾斜相控阵列)”的美国临时专利申请序列号63/027,844的权益，此处以引证的方式将该申请并入。
本申请还涉及并要求2020年5月20日提交的、标题为“Solid-stateElectrically-Variable Optical Wedge(固态电可变光楔)”的美国临时专利申请序列号63/027,841的权益，此处以引证的方式将该申请并入。
本申请还涉及并要求2020年5月20日提交的、标题为“Method to Grow IROptical Materials with Extremely Small Optical Loss(生长具有极小光损耗的IR光材料的方法)”的美国临时专利申请序列号63/027,847的权益，此处以引证的方式将该申请并入。
本申请还涉及并要求2020年5月20日提交的、标题为“Method to Grow ThickCrystalline Optical Films on Si Substrates(在Si衬底上生长厚晶体光学膜的方法)”的美国临时专利申请序列号63/027,849的权益，此处以引证的方式将该申请并入。
本申请还涉及2019年3月7日提交的、标题为“Electrically ReconfigurableOptical Apparatus Using Electric Field(使用电场的电可重配置光学装置)”的美国专利申请序列号16/296,049，此处据此以引证的方式将该申请并入。
本申请还涉及2020年10月21日提交的、标题为“Electric Field-Tunable IRDevices with Very Large Modulation of Refractive Index and Methods toFabricate Them(具有非常大折射系数调制的电场可调IR装置及其制造方法)”的美国临时专利申请序列号63/094,756，此处以引证的方式将该申请并入。
【关于联邦资金的声明】
无
【技术领域】
本公开涉及可变焦距透镜。
【背景技术】
现有技术的变焦透镜已经在摄影中使用了超过100年。常规的变焦透镜利用三个或更多个标准的固定焦距透镜来实现变焦，这些透镜中的至少一个移动以提供可变的光学放大率。这些现有技术变焦透镜的缺点包括由于需要机械地移动一个或多个可移动透镜而导致变焦设置改变缓慢,以及需要精细加工的复杂机构，这导致昂贵且不坚固的机构。
另一种现有技术的变焦透镜使用液晶可变透镜。亚利桑那大学已经开发了这种可变透镜。在该现有技术中，使用液晶层来改变两个透镜之间的光程长度，使得焦距变化。这由Mike Hanlon在“Eyeglasses with Adaptive Focus(具有可调焦距的眼镜)”，NewAtlas，Health and Well Being，2006年4月15日中进一步描述，该文献也可在https://newatlas.com/eyeglasses-with-adaptive-focus/5516/找到，此处以引证的方式将该文献并入。
液晶可变透镜的缺点包括：变焦的改变仍然缓慢，但是比机械变焦透镜快；温度范围是有限的，因为在低温下液体可能冻结并停止工作；折射率变化是有限的，这限制了可实现的放大率变化；并且它是仍在开发中的不成熟的技术。
相关现有技术的透镜是菲涅耳透镜，其具有平坦的光学设计。菲涅耳透镜由同心环组成，这些同心环以随半径变化的角度闪耀，使得通过的光被偏转向焦点。然而，菲涅耳透镜具有固定的焦距，因此它不是可调焦或变焦透镜。
现有技术中还存在利用机械致动反射镜的波束转向系统。Milanovic,V.等人在“Tip-tilt-piston Actuators for High Fill-Factor Micromirror Arrays(用于高填充因子微镜阵列的倾斜活塞致动器)”，www.adriaticresearch.org/Research/pdf/HHH04.pdf中描述了这种机械致动反射镜，此处以引证的方式将该文献并入。
需要一种改进的可变焦距透镜，其没有移动零件，并且可以针对不同的焦距快速配置，并且也可以在没有移动零件的情况下转向。本公开的实施例符合这些和其他需求。
【发明内容】
在本文公开的第一实施例中，一种固态电动可变焦距透镜包括电光材料的多个同心环，其中，电光材料包括掺杂氢的相变金属氧化物的种类的任何材料，并且其中，各个相应的同心环还包括：在相应的同心环的第一面上的透明电阻片，其中，透明电阻片沿着第一面延伸；以及第一电压，该第一电压耦合在透明电阻片的第一端与第二端之间，其中，第一电压能被改变以选择光束偏转角度。
在本文公开的另一实施例中，一种固态变焦透镜包括：第一电光材料的第一多个第一同心环，其中，第一电光材料包括掺杂氢的相变金属氧化物的种类的任何材料，并且其中，各个相应的第一同心环还包括：在相应的第一同心环的第一面上的第一透明电阻片，其中，第一透明电阻片沿着第一面延伸；和第一电压，该第一电压耦合在第一透明电阻片的第一端与第二端之间，并且其中，第一电压能被改变以选择波束偏转角度；以及第二电光材料的第二多个第二同心环，其中，第二电光材料包括掺杂氢的相变金属氧化物的种类的任何材料，并且其中，各个相应的第二同心环还包括：在相应的第二同心环的第一面上的第二透明电阻片，其中，第二透明电阻片沿着第一面延伸；和第二电压，该第二电压耦合在第二透明电阻片的第一端与第二端之间，其中，第二电压能被改变以选择波束偏转角度，并且其中，第一多个同心环光学耦合到第二多个同心环。
在本文公开的又一实施例中，一种提供固态电动可变焦距透镜的方法包括：提供多个电光材料的同心环，其中，电光材料包括掺杂氢的相变金属氧化物的种类的任何材料，并且其中，提供各个相应的同心环还包括：提供在相应的同心环的第一面上的透明电阻片，其中，透明电阻片沿着第一面延伸；以及提供第一电压，该第一电压耦合在透明电阻片的第一端与第二端之间，其中，第一电压能被改变以选择光束偏转角度。
在本文公开的又一实施例中，一种提供固态变焦透镜的方法包括：提供第一电光材料的第一多个第一同心环，其中，第一电光材料包括掺杂氢的相变金属氧化物的种类的任何材料，并且其中，提供各个相应的第一同心环还包括：在相应的第一同心环的第一面上提供第一透明电阻片，其中，第一透明电阻片沿着第一面延伸；以及提供第一电压，该第一电压耦合在第一透明电阻片的第一端与第二端之间，其中，第一电压可以改变以选择波束偏转角度；以及提供第二电光材料的第二多个第二同心环，其中，第二电光材料包括掺杂氢的相变金属氧化物的种类的任何材料，并且其中，提供各个相应的第二同心环还包括：提供在相应的第二同心环的第一面上的第二透明电阻片，其中，第二透明电阻片沿着第一面延伸；以及提供第二电压，该第二电压耦合在第二透明电阻片的第一端与第二端之间，其中，第二电压能被改变以选择波束偏转角度，并且其中，第一多个同心环光学耦合到第二多个同心环。
这些和其他特征以及优点将从下面的详细描述和附图变得更显而易见。在附图和说明书中，附图标记指示各种特征，同样的附图标记贯穿附图和说明书这两者指代同样的特征。
【附图说明】
图1A示出了电光材料的同心环，并且图1B示出了根据本公开的一个环的截面的详细视图，其示出了用于实现期望偏转角度和用于施加波束形成(beam forming)相移的电气控制。
图2A示出了根据本公开的穿过同心环阵列的直径的示例截面，其中，针对远焦距范围ff设置各个环的径向梯度，并且图2B示出了根据本公开的穿过同心环阵列的直径的示例截面，其中，针对近焦距范围fc设置各个环的径向梯度。
图3A示出了根据本公开的穿过同心环阵列的直径的示例截面，其中，可变焦距透镜与菲涅耳透镜配对，并且其中，针对远焦距范围ff设置各个环的径向梯度，并且图3B示出了根据本公开的穿过同心环阵列的直径的示例截面，其中，可变焦距透镜与菲涅耳透镜配对，并且其中，针对近焦距范围fc设置各个环的径向梯度。
图3C是根据本公开的用于使用固态电动可变光楔来转向光学平面波的反射实施例的侧面立视图。
图4示出了根据本公开的第一可变焦距透镜与根据本公开的第二可变焦距透镜配对，以形成根据本公开的固态变焦或可变焦距透镜。
图5示出了根据本公开的作为氢掺杂密度的函数的材料的带隙(eV)和折射率的示例变化。
图6示出了根据本公开的第一可变焦距透镜与根据本公开的第二可变焦距透镜与相邻固态倾斜(Tip-Tilt)相控阵列配对，以形成根据本公开的不具有移动零件的固态平移-倾斜-缩放(pan-tilt-zoom)平衡环。
图7描绘了根据本公开的元件的二维阵列，其中，各个元件可以在相同方向(θ,)上引导其细波束(beamlet)，并且提供高达2π的相位滞后以将所有细波束聚合成单个波束。
图8示出了图7所示的元件的二维阵列的单个元件的平面图，并且示出了根据本公开的元件的取向2A和2B。
图9、图10和图11更详细地示出了阵列的元件，并且示出了根据本公开的施加到各个元件的电压。
图12是根据本公开的元件阵列的一部分的侧面立视图，其中从下方入射的平面波变为被使得聚合成一个波束的许多细波束。
【具体实施方式】
以下描述被提出为使得本领域普通技术人员能够进行并使用本发明，并且将本发明并入在特定应用的语境中。各种修改以及在不同应用中的各种用途将对本领域技术人员容易地清晰，并且这里所定义的一般原理可以应用于宽范围的实施例。由此，本发明不旨在限于所提出的实施例，而是符合与这里所公开的原理和新型特征一致的最宽范围。
在以下详细描述中，为了提供本发明的更彻底理解，阐述了大量具体细节。然而，将对本领域技术人员显而易见的是，本发明可以在不必限于这些具体细节的情况下实践。在其他情况下，为了避免使本发明模糊，以框图形式而不是详细地示出公知结构和装置。
读者的注意力被引导到(i)与本说明书同时提交的所有文件和文献，文件和文献与本说明书一起对公众审查开放(此处以引证的方式将所有这种文件和文献的内容并入)和(ii)此处以引证的方式另外并入的(但不是在物理上与本说明书一起提交的)所有文件和文献。
在本说明书中公开的所有特征(包括任意所附权利要求、摘要以及附图)可由用于相同、等效或类似目的的另选特征来替换，除非另外明确陈述。由此，除非另外明确陈述，否则所公开的每个特征仅是通用的一系列等效或类似特征的一个示例。
此外，未明确陈述用于执行指定功能的“装置”或用于执行具体功能的“步骤”的权利要求中的任意元素不被解释为如在35U.S.C第112节第6段落中指定的“装置”或“步骤”条款。具体地，本文权利要求中“的步骤”或“的动作”的使用不旨在调用35U.S.C第112节第6段落中的规定。
本公开描述了一种固态电动可变焦距透镜，其具有电光(E/O)材料14的同心环12，如图1A所示，该电光材料可以是一类以镍酸钕(NdNiO3)为代表的氢掺杂相变金属氧化物(H-PCMO)材料。该材料是2020年5月20日提交的、标题为“Method to Grow IR OpticalMaterials with Extremely Small Optical Loss(生长具有极小光损耗的IR光学材料的方法)”的美国临时专利申请序列号63/027,847以及2020年5月20日提交的标题为“Methodto Grow Thick Crystalline Optical Films on Si Substrates(在Si衬底上生长厚晶体光学膜的方法)”的美国临时专利申请序列号63/027,849的主题，此处以引证的方式将上述申请并入。除了NdNiO3之外，电光材料14还可以是SmNiO3、PrNiO3、EuNiO3、和GdNiO3。这些材料可以单独使用或组合使用，以形成在本文所述的实施例中使用的E/O材料14。E/O H-PCMO材料14在红外波长范围内基本上是透明的，并且可以具有极小的光损耗，例如，小于0.001的消光系数k。
当电场施加到E/O材料14时，E/O材料14改变其折射率。图5示出了SmNiO3的作为氢掺杂密度的函数的带隙(eV)和折射率的变化。折射率(RI)是复数，通常写为RI＝n+i*k。图5的左轴示出了带隙，单位为eV，RI(n)为折射率的实部，RI(k)为折射率的虚部。实部n指示相速度，而虚部k被称为消光系数。对于材料SmNiO3，图5示出了期望具有高达约10^21个氢离子/cm^3的氢掺杂密度以实现期望的折射率变化。
如图1A所示，同心环12可以以如下这种方式配置：跨环12施加的径向电压梯度导致折射率的径向梯度，以使通过环12的光转向装置的光轴。可以使同心环12的总体产生朝向期望的焦点会聚的球面波。通过改变跨各个环12施加的径向电压梯度来实现可变焦距透镜。相应环12的径向电压梯度可以不同于跨另一相应环12施加的径向电压梯度。
本公开的固态电动可变焦距透镜可以被认为和描述为可变焦距菲涅耳透镜，其形成相干球面波，该相干球面波是来自各个环12的贡献的总和。本公开的固态电动可变焦距透镜具有同心布置的平环12。各个环12的偏转角度可以改变以改变整个透镜的焦距。进一步地，可以调节从本公开的各个环发射的相位以在聚焦球面波中产生相干性。相反，菲涅耳透镜具有固定的焦距，并且常规的菲涅耳透镜可以被认为是以圆形方式布置的棱镜阵列，在边缘上具有更陡峭的棱镜，并且具有平坦或稍微凸起的中心。
本公开的固态电动可变焦距透镜可以代替缓慢移动的机械透镜，并且具有比液晶可变透镜大得多的可变焦距范围。固态电动可变焦距透镜的优点包括：透镜是固态的，因此没有移动零件，透镜可以生长，因此不需要研磨和抛光透镜，并且透镜可以快速重新配置用于不同的焦距。
图1A示出了固态电动可变焦距透镜10，其具有上述电光材料14的同心环12。图1B示出了一个环12的截面的详细视图，其示出了电光材料14、在环12的第一面17上的透明电阻片16和在环12的第二面19上的透明电极18。环12的第一面17和第二面19在环12的相对侧上。透明电阻片16沿着环12的第一面17的宽度21延伸。从环12的外半径31到环12的内半径23跨透明电阻片16施加电压V1 20。透明电极18沿着环12的第二面19的宽度21延伸。第二电压V3 22可以施加到透明电极18。电压V1 20和电压V3 22可以是DC电压。电压V1 20的负端子和V3 22的负端子通过导体15连接，如图1B所示。电阻片16可以由任何合适的材料制成，诸如氧化钒、氧化锡、纳米线栅、石墨片或本领域已知的其它材料。透明电极18是具有低至与其主要透射光子一致的电阻的薄片。透明电极18像作为电阻片(16)的参考的恒压平面一样操作，电阻片的欧姆/平方的值选择为提供具有低功率操作和高速操作的可接受的操作点。
电压V1 20可以改变以将光束转向到期望的偏转角度。第二可变电压V322可以改变以施加波束形成相移(beam forming phase-shift)。
跨透明电阻片16施加的电压V1 20沿着相应的环12施加径向电场梯度。沿着相应的环12的径向电场梯度使相应环12上的入射光束24朝向光轴偏转，如图1B中的出射光波26所示。电压V1 20的大小确定焦点沿着光轴的位置。
对于各个环12，电压V3 22被选择为使得出射光波26的波峰和波谷在空间和时间上与来自其它环12的出射光波对齐，以形成单个聚焦和相位相干波束。以这种方式对齐多个波束元件在贡献之间产生相位相干性。常规的菲涅耳透镜具有不能形成相干光束的另外缺点。用于确定适当相移以产生相干性的算法已经出现在文献中，例如，如ChristopherT.Phare,Min Chul Shin,Steven A.Miller,Brian Stern和Michal Lipson在“SiliconOptical Phased Array with High-Efficiency Beam Formation over 180Degree Fieldof View(具有在180度视场上的高效率束形成的硅光学相控阵列)”Department ofElectrical Engineering,Columbia University,New York,NY 10027,USA中描述的，其可以在arXiv：1802.04624[physics.app-ph)找到，并且此处以引证的方式将该文献并入。
图2A示出了穿过同心环阵列的直径的示例截面，其中，通过调节各个相应环12的电压V1 20，针对远焦距范围ff27处的焦距或焦点设置固态电动可变焦距透镜10的各个相应环12的径向电场梯度。图2B示出了穿过同心环阵列的直径的示例截面，其中，通过调节各个相应环12的电压V1 20，针对近焦距范围fc 28处的焦距或焦点设置固态电动可变焦距透镜10的各个相应环12的径向电场梯度。图2A和图2B中的编号0、1、2...n指的是不同的环12，其中编号0的环在透镜的中心，1是从中心起的下一个环12，2是从中心起的下一个环12，以此类推直到第n个环12。
在图2A和图2B中，编号0的环是盘，并且不需要斜坡电压分布-仅跨两个面施加恒压。这允许调节通过环0的光的相位，以与来自其它环的光同相地结束，并且对聚焦的光施加总相移。
在另选实施例中，环0可以是空洞-没有调节其相位的能力。这将需要该空洞作为所有其它环上的相位设置的参考相位。所得到的焦点的总相位与波束中心的相位相同，因此在干涉仪中不能相对于例如另一波束施加总相移。
简而言之，环0可以是盘或空洞-但是如图2A和图2B所示的盘版本具有更多的灵活性和更多的采用选项。
各个相应环形元件12的控制电压V1 20和V3 22由期望的焦距确定，并且对于该相应的环形元件12是特定的。如图2A和图2B所示，更靠近中心的环形元件12(例如0、1、2...)只需要小的偏转角度，而外面的环形元件12(例如...n-2、n-1、n)需要最大的偏转角度来沿着光轴29聚焦到焦距。为了改变透镜的焦距，对于所有的环形元件12改变电压V1 20和V322。
如上所述，各个环形元件的电压V1 20的大小决定了焦点沿着光轴29的位置。对于各个环12，电压V3 22被选择为使得出射光波26的波峰和波谷在空间和时间上对齐，以形成单个聚焦和相位相干波束。
图3A和图3B示出了一实施例，其示出了穿过同心环阵列的直径的示例截面，其中，固态可变焦距透镜10与标准菲涅耳透镜30配对。在图3A中，针对远焦距范围ff 27处的焦距或焦点设置固态电动可变焦距透镜10的各个环12的径向梯度。在图3B中，针对近焦距范围fc 28处的焦距或焦点设置固态电动可变焦距透镜10的各个环12的径向梯度。
菲涅耳透镜30的各个环32具有与相邻环12的半径和宽度相匹配的半径和宽度。进一步地，菲涅耳透镜30中的环32与固态可变焦距透镜10的环12对齐。如果菲涅耳透镜30具有在固态可变焦距透镜10的最远焦距范围ff27与固态可变焦距透镜10的最近焦距范围fc28之间的中间焦距，那么可以最小化固态电动可变焦距透镜10所需的转向角。
对于任何特定的环形元件设计，电光材料14的材料特性对可获得的最大偏转角度设置了实际限制。通过将各个环形元件12与提供了与期望的远焦点和近焦点的角度的平均值相等的恒定或固定的偏移角度的菲涅耳透镜环32配对，固态可变焦距透镜10的动态偏转能力和可变聚焦可用于提供由菲涅耳透镜提供的平均角度与期望的偏转角度之间的差。以这种方式使用菲涅耳透镜使得能够构造更大直径的可变透镜，并允许使用更宽范围的材料。进一步地，使用菲涅耳透镜使得透镜能够具有更小的f数。可变焦距透镜10与标准菲涅耳透镜30的组合导致一种透镜，其对于给定的一组电压V1 20，可以实现比在没有标准菲涅耳透镜30的情况下所能实现的更小的最近焦距范围fc 28。
前述附图的实施例示出了各个环12，其具有使透过环12的光束转向的固态电动可变光楔(SSEVOW)。但是固态电动可变光楔(SSEVOW)可以被配置和用于反射实施例中，如图3C所示，其示出了具有E/O材料14的固态电动可变光楔(SSEVOW)90。SSEVOW 90是图1A中所示的环12的截面。固态电动可变光楔(SSEVOW)90在输出处具有反射镜92以将入射光波94反射回到E/O材料14中。反射光96以相移穿过E/O材料14射出。因为光波穿过E/O材料14传播两次，所以可以用E/O材料14的一半厚度获得与例如图1A的透射配置相同的转向效果。在E/O材料14内部实现特定电场水平所需的电压可以以由于自屏蔽而引起的有限观测场和导致较慢时间响应的较高元件电容为代价而降低。注意，图3C中的电压V0对应于图1B所示的电压V1。
图4示出了一实施例，其中，第一固态可变焦距透镜40(VFLL’)与第二固态可变焦距透镜42(VFLL)配对以形成固态变焦或可变焦距透镜。在该实施例中，两个透镜40和42的焦距之和必须等于透镜之间的固定间隔44(重合的焦点)。虚线46表示以下情况：左透镜40聚焦到其“远”ff’焦距70(位于透镜40的右侧距离ff处)，而右透镜42聚焦到其“近”fn焦距72(位于透镜42的右侧距离fn处)。透镜间隔距离44d＝ff+fn。实线48表示相反的情况，其中,左透镜40聚焦到其“近”fn’焦距74(位于透镜40的右侧距离fn处)，而右透镜42聚焦到其“远”ff焦距76。
在光学图中，标准的是使光从左侧入射。图4中的最大放大率是最大放大率＝ff/fn’，其例如由图4中的线48表示。最大缩小率为fn/ff’，其例如由图4中的线48表示。因此，放大率为这两个值的比或ff*ff’/fn*fn’。通过调节重合焦点在ff与fn之间的选定的公共点上，可以实现极值之间的任意放大率。
图6示出了又一实施例，其示出了图4的固态变焦或可变焦距透镜40和42与固态光学倾斜(tip-tile)相控(TTP)阵列50组合，该阵列是2020年5月20日提交的美国临时专利申请序列号63/027,844的主题，此处以引证的方式将该申请并入。该实施例提供了没有移动零件的固态平移-倾斜-缩放(pan-tilt-zoom，PTZ)“平衡环(gimbal)”。固态TTP阵列50提供对平移和倾斜角度的转向，而固态变焦或可变焦距透镜40和42提供变焦特征。使用固态TTP50具有几个益处。可以实现非常高的重新配置速度(～微秒)和大的角度投射(典型地为45度)。
图7描绘了元件102的二维阵列100，其一起形成固态倾斜相控阵列50。图8是单个元件102的平面图。二维阵列100可以具有N×N个元件102，然而，固态倾斜相控阵列50也可以由单个元件102形成。各个元件包括电光(E/O)材料14，如上所述，其可以是一类以镍酸钕(NdNiO3)为代表的氢掺杂相变金属氧化物(H-PCMO)材料。如上文进一步描述的，除了NdNiO3之外，还可以使用H-PCMO材料，包括SmNiO3、PrNiO3、EuNiO3、和GdNiO3。这些材料可以单独使用或组合使用，以形成在本文所述的实施例中使用的E/O材料14。E/O H-PCMO材料14在红外波长范围内基本上是透明的，并且可以具有极小的光损耗，例如，小于0.001的消光系数k。
图11是示出了如何施加控制电压V1 120、V2 124和V3 122的三维视图。控制电压V1120和V2 124跨透明电阻片16和156施加，这些片跨E/O材料14的相对侧布置。由V1 120和V2124产生的电压场彼此成直角设置，如图11最佳示出的。图9和图10是彼此成直角的侧面立视图。参考图7，图9是元件102沿着切线2A-2A的剖视图，图10是元件102沿着切线2B-2B的剖视图。在图9和图11中，跨透明电阻片16施加控制电压V1 120，而在图10和图11中，沿与跨透明电阻片16施加的控制电压V1 120成直角的方向跨透明电阻片156施加控制电压V2 124。控制电压V3 122在下面进一步讨论。图9和图10示出了分别控制电压V1 120、V3 122和V2 124的控制线150、152和154。
图11是示出了施加到电阻片16和156的电压的三维视图。电阻片16和156可以由任何合适的材料制成，例如氧化钒、氧化锡、纳米线栅、石墨片或本领域已知的其它材料。可以选择以欧姆/平方为单位的片16和156的片电阻值，以获得良好的装置设计，注意，总电阻设置了维持设置电压所需的电流，并因此建立了元件102的总功耗。
各个片16和156的一侧可以具有布置在其一个边缘处的导电母线，而待施加的电压被施加到布置在其相对边缘处的导电母线。导电母线106可以是直接耦合到地170的导电母线106，而片16的导电母线104可以经由控制电压V3 122耦合到地。如果控制电压V3 122是零伏，那么导电母线104直接耦合到地。施加控制电压V3 122的拐角可被认为是公共接地拐角140，尤其是当控制电压V3 122具有零伏电压或未利用控制电压V3 122时，在这种情况下，图中示出的控制电压V3 122将被线连接替代。
考虑顶部电阻片16。将V1 120施加到其母线导致V1 120与导电母线104之间的线性电压梯度。同样，V2 124在V2 124与接地母线106之间的底部电阻片156中产生沿横向的类似平滑梯度。这两个电压一起将入射光束24转向成出射光26，如图9、图10和图12所示。只有当期望对通过E/O材料14的光施加全相位调节时，才在电阻片16和156之间的钉扎拐角处需要电压V3 122。如果只有用于固态倾斜相控阵列50的单个元件102，那么电压V3 122被短路替代，该短路在元件102的公共接地拐角140处将片16和156接地。所有电压都以晶片接地为基准，因此各个电压仅需要单个控制线。跨底部电阻片156的梯度是V2/w，其中，w是元件102的宽度。跨顶部电阻片16的梯度则为(V1-V3)/w，再次其中，w为元件102的宽度。
各个元件102沿相同的方向(θ,)引导出射的细波束26，并提供高达2π的相位滞后，以将所有的细波束26集合成单个波束。相对于图7中的x、y和z轴，在阵列100在x-y平面中的情况下，那么θ是z轴与细波束26到x-z平面上的投射之间的角度，并且/>是z轴与细波束26到x-y平面上的投射之间的角度。
各个E/O材料14具有布置在主体102的第一面17处或上的透明电阻片16和布置在主体102的第二面19处或上的透明电极18。各个元件102具有到各个电压V1 120、V2 124和V3122的控制线，以将θ角度修改电压V1 120施加到透明电阻片16，将角度修改电压V2 124施加到透明电阻片156，并且将相电压V3 122施加在片16和156之间。
前两个电压V1 120和V2 124优选地对于阵列100中的所有元件102是公共的。取决于期望的输出角，相电压V3 122优选地对于各个元件102是唯一的。如果阵列中的所有电压V1 120和V2 124都相同，那么产生一个波束。这种单波束实施例可能是最有用的实施例。另一方面，如果相反，阵列100中的电压V1 120和V2 124的一半与另一半不同，那么可以产生两个波束。在该实施例中，各个波束具有比单波束实施例更高的发散度。显然，当期望许多波束实施例和不相似的波束实施例时，这可以推广到这样的实施例。
各个元件102可以分别与用于三个电压V1 120、V2 124和V3 122的三个控制线150、154和152接线，如图9、图10和图11所示。由V1 120和V2 124生成的电压梯度的取向优选地彼此成直角或者彼此正交并且与元件102的标称光轴110正交，如元件102的图10和图11所示。第三电压V3 122用于调节细波束的总相位，使得其相位在空间上与其相邻者对齐。该相位匹配过程被称为“波束形成(beam forming)”，因为其将来自阵列100的NxN个细波束26的阵列组合成表现为犹如其从整个光圈100发射的单个波束。通过调节电压V3 122直到图12中标记为Δφn 108的间隙变为零来获得相位匹配。间隙Δφn 108对应于元件到元件的相位失配。它根据输出角度而变化。为了“聚合(cohere)”波束，通过调节电压V3 122将该元件到元件的相位失配驱动到零。
图7示出了由小间隙160隔开的元件102。这些间隙160可以用于分别延伸用于施加到各个元件102的电压V1 120、V2 124和V3 122的控制线150、154和152。
图12以侧视图示出了图7所示的元件102的二维阵列100的一部分，其中从下方入射的平面波24变为偏转角度θn(其中，n是指从中心起的第n个环)130的许多细波束26，并且还指示了将细波束26聚合成距离f处的单个点以便表现为具有焦距f的透镜而必须进行的相位调节Δφn 108。元件之间的相位滞后由相位滞后(Phase Lag)＝Δφn＝(8*π*s2/λ)*(n-l/2)/sqrt(f2+4n2s2)给出，但只需要在最接近的2π内应用相位差：施加的相位滞后＝取模(相位滞后，2π)(Applied Phase Lag＝modulo(Phase Lag,2π))。这组相对相位滞后导致对会聚在距离f处的点上的球面波前的分段近似，即透镜的作用。各个角度θn和相位调节Δφn对于结构的各个环是唯一的，由透镜组件的期望焦距设置。
广义地，本申请公开了至少以下内容：一种固态电动可变焦距透镜包括电光材料的多个同心环，其中，电光材料包括掺杂氢的相变金属氧化物的种类的任何材料，并且其中，各个相应的同心环还包括：在相应的同心环的第一面上的透明电阻片，其中，透明电阻片沿着第一面延伸；以及第一电压，该第一电压耦合在透明电阻片的第一端与第二端之间，其中，第一电压可以改变以选择光束偏转角度。
本文至少提出了以下实施方案：
所提出的第一实施方案是一种固态电动可变焦距透镜，包括：
电光材料的多个同心环，其中，电光材料包括掺杂氢的相变金属氧化物的种类的任何材料，并且其中，各个相应的同心环还包括：
在相应的同心环的第一面上的透明电阻片，其中，透明电阻片沿着第一面延伸；以及
第一电压，该第一电压耦合在透明电阻片的第一端与第二端之间；
其中，第一电压可以改变以选择光束偏转角度。
根据前述或以下实施方案中任一个的另外实施方案在并非不相容的程度上涉及：
其中，电光材料包括NdNiO3、SmNiO3、PrNiO3、EuNiO3或GdNiO3，或者NdNiO3、SmNiO3、PrNiO3、EuNiO3和GdNiO3的任意组合。
根据前述或以下实施方案中任一个的另外实施方案在并非不相容的程度上涉及：
在相应同心环的第二面上的透明电极，其中，透明电极沿着第二面延伸，并且其中，第二面与第一面相对；以及
第二电压，该第二电压耦合在透明电阻片的第一端与透明电极之间，
其中，第二电压能被改变以施加波束形成相移。
根据前述或以下实施方案中任一个的另外实施方案在并非不相容的程度上涉及：
其中，第一电压和第二电压是直流(DC)电压。
根据前述或以下实施方案中任一个的另外实施方案在并非不相容的程度上涉及：
其中，第一电压针对各个相应的同心环设置，使得固态电动可变焦距透镜具有期望的焦距。
根据前述或以下实施方案中任一个的另外实施方案在并非不相容的程度上涉及：
其中，第一电压针对各个相应的同心环设置，使得固态电动可变焦距透镜具有远焦距范围处的焦距；或者
其中，第一电压针对各个相应的同心环设置，使得固态电动可变焦距透镜具有近焦距范围处的焦距；或者
其中，第一电压针对各个相应的同心环设置，使得固态电动可变焦距透镜具有在远焦距范围与近焦距范围之间的焦距。
根据前述或以下实施方案中任一个的另外实施方案在并非不相容的程度上涉及：
其中，跨多个同心环中的各个相应的环施加有不同的径向电压梯度，使得折射率的径向梯度将光转向固态电动可变焦距透镜的光轴。
根据前述或以下实施方案中任一个的另外实施方案在并非不相容的程度上涉及：
菲涅尔透镜，该菲涅尔透镜耦合到固态可变焦距透镜并与其相邻；
其中，菲涅尔透镜具有多个菲涅尔环，并且其中，多个菲涅尔环中的每个相应的菲涅尔环具有与多个同心环中的相应的同心环匹配和对齐的半径。
根据前述或以下实施方案中任一个的另外实施方案在并非不相容的程度上涉及：
菲涅耳透镜具有介于固态可变焦距透镜的最远焦距或焦点与最近焦距或焦点之间的焦距，以减小固态电动可变焦距透镜的转向角。
根据前述或以下实施方案中任一个的另外实施方案在并非不相容的程度上涉及：
其中，固态电动可变焦距透镜以透射操作；或
其中，固态电动可变焦距透镜还包括：
在相应同心环的第一面上的反射镜；
其中，固态电动可变焦距透镜以反射操作。
所提出的另一实施方案是固态变焦透镜，包括：
第一电光材料的第一多个第一同心环，其中，第一电光材料包括掺杂氢的相变金属氧化物的种类的任何材料，并且其中，各个相应的第一同心环还包括：
在相应的第一同心环的第一面上的第一透明电阻片，其中，第一透明电阻片沿着第一面延伸；和
第一电压，该第一电压耦合在第一透明电阻片的第一端与第二端之间；并且
其中，第一电压能被改变以选择波束偏转角度；以及
第二电光材料的第二多个第二同心环，其中，第二电光材料包括掺杂氢的相变金属氧化物的种类的任何材料，并且其中，各个相应的第二同心环还包括：
在相应的第二同心环的第一面上的第二透明电阻片，其中，第二透明电阻片沿着第一面延伸；和
第二电压，该第二电压耦合在第二透明电阻片的第一端与第二端之间；
其中，第二电压能被改变以选择波束偏转角度；并且
其中，第一多个第一同心环光学耦合到第二多个第二同心环。
根据前述或以下实施方案中任一个的另外实施方案在并非不相容的程度上涉及：
在相应第一同心环的第二面上的第一透明电极，其中，第一透明电极沿着第二面延伸，并且其中，第二面与第一面相对；以及
第三电压，该第三电压耦合在第一透明电阻片的第一端与第一透明电极之间；
其中，第三电压能被改变以施加波束形成相移。
根据前述或以下实施方案中任一个的另外实施方案在并非不相容的程度上涉及：
在相应第二同心环的第二面上的第二透明电极，其中，第二透明电极沿着第二面延伸，并且其中，第二面与第一面相对；以及
第四电压，该第四电压耦合在第二透明电阻片的第一端与第二透明电极之间；
其中，第四电压可以改变以施加波束形成相移。
根据前述或以下实施方案中任一个的另外实施方案在并非不相容的程度上涉及：
第一多个同心环与第二多个同心环之间的距离是第一多个同心环的远焦距与第二多个同心环的近焦距的总和；或
第一多个同心环与第二多个同心环之间的距离是第一多个同心环的近焦距与第二多个同心环的远焦距的总和。
根据前述或以下实施方案中任一个的另外实施方案在并非不相容的程度上涉及：
固态光学倾斜相控元件，该固态光学倾斜相控元件光学耦合到第二多个同心环以提供不具有移动零件的固态平移-倾斜-缩放“平衡环”。
根据前述或以下实施方案中任一个的另外实施方案在并非不相容的程度上涉及：
电光材料的主体，其中，电光材料的主体包括掺杂氢的相变金属氧化物的种类中的任何材料；
第三透明电阻片，位于电光材料的主体的第一面上，其中，第三透明电阻片沿着第一面延伸；以及
第四透明电阻片，位于电光材料的主体的第二面上，其中，第四透明电阻片沿着第二面延伸，并且其中，第二面与第一面相对；
第三电压，耦合在第三透明电阻片的第一端与第二端之间；以及
第四电压，耦合在第四透明电阻片的第一端与第二端之间；
其中，第三透明电阻片的第一端和第二端彼此相对；
其中，第四透明电阻片的第一端和第二端彼此相对；
其中，第三电压在第一方向上偏置第三透明电阻片；以及
其中，第四电压在第二方向上偏置第四透明电阻片。
根据前述或以下实施方案中任一个的另外实施方案在并非不相容的程度上涉及：
其中，第二方向正交于第一方向。
根据前述或以下实施方案中任一个的另外实施方案在并非不相容的程度上涉及：
其中，第三电压和第四电压是直流(DC)电压。
所提出的又一实施方案是一种提供固态电动可变焦距透镜的方法，包括：
提供电光材料的多个同心环，其中，电光材料包括掺杂氢的相变金属氧化物的种类的任何材料，并且其中，提供各个相应的同心环还包括：
在相应的同心环的第一面上提供透明电阻片，其中，透明电阻片沿着第一面延伸；以及
提供第一电压，该第一电压耦合在透明电阻片的第一端与第二端之间；
其中，第一电压可以改变以选择光束偏转角度。
根据前述或以下实施方案中任一个的另外实施方案在并非不相容的程度上涉及：
其中，电光材料包括NdNiO3、SmNiO3、PrNiO3、EuNiO3或GdNiO3，或者NdNiO3、SmNiO3、PrNiO3、EuNiO3和GdNiO3的任意组合。
根据前述或以下实施方案中任一个的另外实施方案在并非不相容的程度上涉及：
提供菲涅尔透镜，该菲涅尔透镜耦合到固态可变焦距透镜并与其相邻；
其中，菲涅尔透镜具有多个菲涅尔环，并且其中，多个菲涅尔环中的每个相应的菲涅尔环具有与多个同心环中的相应的同心环匹配和对齐的半径。
所提出的又一实施方案是一种提供固态变焦透镜的方法，包括：
提供第一电光材料的第一多个第一同心环，其中，第一电光材料包括掺杂氢的相变金属氧化物的种类的任何材料，并且其中，提供各个相应的第一同心环还包括：
在相应的第一同心环的第一面上提供第一透明电阻片，其中，第一透明电阻片沿着第一面延伸；以及
提供第一电压，该第一电压耦合在第一透明电阻片的第一端与第二端之间；并且
其中，第一电压能被改变以选择波束偏转角度；以及
提供第二电光材料的第二多个第二同心环，其中，第二电光材料包括掺杂氢的相变金属氧化物的种类的任何材料，并且其中，提供各个相应的第二同心环还包括：
在相应的第二同心环的第一面上提供第二透明电阻片，其中，第二透明电阻片沿着第一面延伸；以及
提供第二电压，该第二电压耦合在第二透明电阻片的第一端与第二端之间；
其中，第二电压能被改变以选择波束偏转角度；并且
其中，第一多个同心环光学耦合到第二多个同心环。
根据前述或以下实施方案中任一个的另外实施方案在并非不相容的程度上涉及：
第一电光材料包括NdNiO3、SmNiO3、PrNiO3、EuNiO3或GdNiO3，或者NdNiO3、SmNiO3、PrNiO3、EuNiO3和GdNiO3的任意组合；并且
第二电光材料包括NdNiO3、SmNiO3、PrNiO3、EuNiO3或GdNiO3，或者NdNiO3、SmNiO3、PrNiO3、EuNiO3和GdNiO3的任意组合。
根据前述或以下实施方案中任一个的另外实施方案在并非不相容的程度上涉及：
提供固态光学倾斜相控元件，该固态光学倾斜相控元件光学耦合到第二多个同心环以提供不具有移动零件的固态平移-倾斜-缩放“平衡环”。
根据前述或以下实施方案中任一个的另外实施方案在并非不相容的程度上涉及：
提供电光材料的主体，其中，电光材料的主体包括掺杂氢的相变金属氧化物的种类中的任何材料；
在电光材料的主体的第一面上提供第三透明电阻片，其中，第三透明电阻片沿着第一面延伸；以及
在电光材料的主体的第二面上提供第四透明电阻片，其中，第四透明电阻片沿着第二面延伸，并且其中，第二面与第一面相对；
提供第三电压，该第三电压耦合在第三透明电阻片的第一端与第二端之间；以及
提供第四电压，该第四电压耦合在第四透明电阻片的第一端与第二端之间；
其中，第三透明电阻片的第一端和第二端彼此相对；
其中，第四透明电阻片的第一端和第二端彼此相对；
其中，第三电压在第一方向上偏置第三透明电阻片；
其中，第四电压在第二方向上偏置第四透明电阻片；并且
其中，第二方向正交于第一方向。
根据前述或以下实施方案中任一个的另外实施方案在并非不相容的程度上涉及：
其中，角度为90度。
现在已经根据专利法规的要求描述了本发明，本领域技术人员将理解如何对本发明进行改变和修改以满足其特定要求或条件。这种改变和修改可以在不脱离如本文公开的本发明的范围和精神的情况下进行。
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Claims (29)

1.一种固态电动可变焦距透镜，包括：
电光材料的多个同心环，其中，所述电光材料包括掺杂氢的相变金属氧化物的种类的任何材料，并且其中，各个相应的同心环还包括：
位于所述相应的同心环的第一面上的透明电阻片，其中，所述透明电阻片沿着所述第一面延伸；以及
第一电压，该第一电压耦合在所述透明电阻片的第一端与第二端之间；
其中，所述第一电压能被改变以选择光束偏转角度。
2.根据权利要求1所述的固态电动可变焦距透镜，其中，
所述电光材料包括NdNiO3、SmNiO3、PrNiO3、EuNiO3或GdNiO3，或者NdNiO3、SmNiO3、PrNiO3、EuNiO3和GdNiO3的任意组合。
3.根据权利要求1所述的固态电动可变焦距透镜，还包括：
位于所述相应的同心环的第二面上的透明电极，其中，所述透明电极沿着所述第二面延伸，并且其中，所述第二面与所述第一面相对；以及
第二电压，该第二电压耦合在所述透明电阻片的所述第一端与所述透明电极之间；
其中，所述第二电压能被改变以施加波束形成相移。
4.根据权利要求3所述的固态电动可变焦距透镜，其中，
所述第一电压和所述第二电压是直流(DC)电压。
5.根据权利要求1所述的固态电动可变焦距透镜，其中，
所述第一电压针对各个相应的同心环设置，使得所述固态电动可变焦距透镜具有期望的焦距。
6.根据权利要求1所述的固态电动可变焦距透镜，其中，
所述第一电压针对各个相应的同心环设置，使得所述固态电动可变焦距透镜具有远焦距范围处的焦距；或者
所述第一电压针对各个相应的同心环设置，使得所述固态电动可变焦距透镜具有近焦距范围处的焦距；或者
所述第一电压针对各个相应的同心环设置，使得所述固态电动可变焦距透镜具有在所述远焦距范围与所述近焦距范围之间的焦距。
7.根据权利要求1所述的固态电动可变焦距透镜，其中，
跨所述多个同心环中的各个相应的环施加有不同的径向电压梯度，使得折射率的径向梯度将光转向所述固态电动可变焦距透镜的光轴。
8.根据权利要求1所述的固态电动可变焦距透镜，还包括：
菲涅尔透镜，该菲涅尔透镜耦合到所述固态可变焦距透镜并与其相邻；
其中，所述菲涅尔透镜具有多个菲涅尔环，并且其中，所述多个菲涅尔环中的每个相应的菲涅尔环具有与所述多个同心环中的相应的同心环匹配和对齐的半径。
9.根据权利要求8所述的固态电动可变焦距透镜，其中，
所述菲涅耳透镜具有介于所述固态可变焦距透镜的最远焦距或焦点与最近焦距或焦点之间的焦距，以减小所述固态电动可变焦距透镜的转向角。
10.根据权利要求1所述的固态电动可变焦距透镜，
其中，所述固态电动可变焦距透镜以透射操作；或
其中，所述固态电动可变焦距透镜还包括：
在所述相应的同心环的所述第一面上的反射镜；
其中，所述固态电动可变焦距透镜以反射操作。
11.根据权利要求1所述的固态电动可变焦距透镜，
其中所述多个同心环在径向上彼此相邻布置。
12.一种固态变焦透镜，包括：
第一电光材料的第一多个第一同心环，其中，所述第一电光材料包括掺杂氢的相变金属氧化物的种类的任何材料，并且其中，各个相应的第一同心环还包括：
位于所述相应的第一同心环的第一面上的第一透明电阻片，其中，所述第一透明电阻片沿着所述第一面延伸；和
第一电压，该第一电压耦合在所述第一透明电阻片的第一端与第二端之间；并且
其中，所述第一电压能被改变以选择波束偏转角度；以及
第二电光材料的第二多个第二同心环，其中，所述第二电光材料包括掺杂氢的相变金属氧化物的种类的任何材料，并且其中，各个相应的第二同心环还包括：
位于所述相应的第二同心环的第一面上的第二透明电阻片，其中，所述第二透明电阻片沿着所述第一面延伸；和
第二电压，该第二电压耦合在所述第二透明电阻片的第一端与第二端之间；
其中，所述第二电压能被改变以选择波束偏转角度；并且
其中，所述第一多个第一同心环光学耦合到所述第二多个第二同心环。
13.根据权利要求12所述的固态变焦透镜，还包括：
位于所述相应的第一同心环的第二面上的第一透明电极，其中，所述第一透明电极沿着所述第二面延伸，并且其中，所述第二面与所述第一面相对；以及
第三电压，该第三电压耦合在所述第一透明电阻片的所述第一端与所述第一透明电极之间；
其中，所述第三电压能被改变以施加波束形成相移。
14.根据权利要求12所述的固态变焦透镜，还包括：
位于所述相应的第二同心环的第二面上的第二透明电极，其中，所述第二透明电极沿着所述第二面延伸，并且其中，所述第二面与所述第一面相对；以及
第四电压，该第四电压耦合在所述第二透明电阻片的所述第一端与所述第二透明电极之间；
其中，所述第四电压能被改变以施加波束形成相移。
15.根据权利要求12所述的固态变焦透镜，其中，
所述第一多个同心环与所述第二多个同心环之间的距离是所述第一多个同心环的远焦距与所述第二多个同心环的近焦距的总和；或
所述第一多个同心环与所述第二多个同心环之间的距离是所述第一多个同心环的近焦距与所述第二多个同心环的远焦距的总和。
16.根据权利要求12所述的固态变焦透镜，还包括：
固态光学倾斜相控阵列元件，该固态光学倾斜相控阵列元件光学耦合到所述第二多个同心环以提供不具有移动零件的固态平移-倾斜-缩放结构，其中所述固态光学倾斜相控阵列元件被布置为提供对平移和倾斜角度的转向，而所述第一多个同心环和所述第二多个同心环布置为提供缩放特征。
17.根据权利要求16所述的固态变焦透镜，其中，所述固态光学倾斜相控元件还包括：
电光材料的主体，其中，所述电光材料的主体包括掺杂氢的相变金属氧化物的种类中的任何材料；
第三透明电阻片，位于所述电光材料的主体的第一面上，其中，所述第三透明电阻片沿着所述第一面延伸；以及
第四透明电阻片，位于所述电光材料的主体的第二面上，其中，所述第四透明电阻片沿着所述第二面延伸，并且其中，所述第二面与所述第一面相对；
第三电压，耦合在所述第三透明电阻片的第一端与第二端之间；以及
第四电压，耦合在所述第四透明电阻片的第一端与第二端之间；
其中，所述第三透明电阻片的所述第一端和所述第二端彼此相对；
其中，所述第四透明电阻片的所述第一端和所述第二端彼此相对；
其中，所述第三电压在第一方向上偏置所述第三透明电阻片；以及
其中，所述第四电压在第二方向上偏置所述第四透明电阻片。
18.根据权利要求17所述的固态变焦透镜，其中，所述第二方向正交于所述第一方向。
19.根据权利要求17所述的固态变焦透镜，其中，
所述第三电压和所述第四电压是直流(DC)电压。
20.根据权利要求12所述的固态变焦透镜，包括：
其中所述第一多个第一同心环在第一径向上彼此相邻布置；并且
其中所述第二多个第二同心环在第二径向上彼此相邻布置。
21.一种提供固态电动可变焦距透镜的方法，包括：
提供电光材料的多个同心环，其中，所述电光材料包括掺杂氢的相变金属氧化物的种类的任何材料，并且其中，提供各个相应的同心环还包括：
在所述相应的同心环的第一面上提供透明电阻片，其中，所述透明电阻片沿着所述第一面延伸；以及
提供第一电压，该第一电压耦合在所述透明电阻片的第一端与第二端之间；
其中，所述第一电压能被改变以选择光束偏转角度。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，
所述电光材料包括NdNiO3、SmNiO3、PrNiO3、EuNiO3或GdNiO3，或者NdNiO3、SmNiO3、PrNiO3、EuNiO3和GdNiO3的任意组合。
23.根据权利要求21所述的方法，还包括：
提供菲涅尔透镜，该菲涅尔透镜耦合到所述固态可变焦距透镜并与其相邻；
其中，所述菲涅尔透镜具有多个菲涅尔环，并且其中，所述多个菲涅尔环中的每个相应的菲涅尔环具有与所述多个同心环中的相应的同心环匹配和对齐的半径。
24.根据权利要求21所述的方法：
其中所述电光材料的多个同心环在径向上彼此相邻布置。
25.一种提供固态变焦透镜的方法，包括：
提供第一电光材料的第一多个第一同心环，其中，所述第一电光材料包括掺杂氢的相变金属氧化物的种类的任何材料，并且其中，提供各个相应的第一同心环还包括：
在所述相应的第一同心环的第一面上提供第一透明电阻片，其中，所述第一透明电阻片沿着所述第一面延伸；以及
提供第一电压，该第一电压耦合在所述第一透明电阻片的第一端与第二端之间；并且
其中，所述第一电压能被改变以选择波束偏转角度；以及
提供第二电光材料的第二多个第二同心环，其中，所述第二电光材料包括掺杂氢的相变金属氧化物的种类的任何材料，并且其中，提供各个相应的第二同心环还包括：
在所述相应的第二同心环的第一面上提供第二透明电阻片，其中，所述第二透明电阻片沿着所述第一面延伸；以及
提供第二电压，该第二电压耦合在所述第二透明电阻片的第一端与第二端之间；
其中，所述第二电压能被改变以选择波束偏转角度；并且
其中，所述第一多个同心环光学耦合到所述第二多个同心环。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，
所述第一电光材料包括NdNiO3、SmNiO3、PrNiO3、EuNiO3或GdNiO3，或者NdNiO3、SmNiO3、PrNiO3、EuNiO3和GdNiO3的任意组合；并且
所述第二电光材料包括NdNiO3、SmNiO3、PrNiO3、EuNiO3或GdNiO3，或者NdNiO3、SmNiO3、PrNiO3、EuNiO3和GdNiO3的任意组合。
27.根据权利要求25所述的方法，还包括：
提供固态光学倾斜相控阵列元件，该固态光学倾斜相控阵列元件光学耦合到所述第二多个同心环以提供不具有移动零件的固态平移-倾斜-缩放结构，其中所述固态光学倾斜相控阵列元件被布置为提供对平移和倾斜角度的转向，而所述第一多个同心环和所述第二多个同心环布置为提供缩放特征。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，提供所述固态光学倾斜相控元件还包括：
提供电光材料的主体，其中，所述电光材料的主体包括掺杂氢的相变金属氧化物的种类中的任何材料；
在所述电光材料的主体的第一面上提供第三透明电阻片，其中，所述第三透明电阻片沿着所述第一面延伸；以及
在所述电光材料的主体的第二面上提供第四透明电阻片，其中，所述第四透明电阻片沿着所述第二面延伸，并且其中，所述第二面与所述第一面相对；
提供第三电压，该第三电压耦合在所述第三透明电阻片的第一端与第二端之间；以及
提供第四电压，该第四电压耦合在所述第四透明电阻片的第一端与第二端之间；
其中，所述第三透明电阻片的所述第一端和所述第二端彼此相对；
其中，所述第四透明电阻片的所述第一端和所述第二端彼此相对；
其中，所述第三电压在第一方向上偏置所述第三透明电阻片；
其中，所述第四电压在第二方向上偏置所述第四透明电阻片；并且
其中，所述第二方向正交于所述第一方向。
29.根据权利要求25所述的方法，
其中所述第一多个第一同心环在第一径向上彼此相邻布置；并且
其中所述第二多个第二同心环在第二径向上彼此相邻布置。
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