CN116324527A - 用于非机械光学和光子波束转向的系统、方法和装置 - Google Patents

Abstract

示例系统包括高侧电极层，该高侧电极层具有与第二多个电气构件中的相邻电气构件交替并电气耦合到所述相邻电气构件的第一多个电气构件，其中第一多个电气构件或第二多个电气构件中的任一个是离散电极，并且第一或第二多个电气构件中的另一个是电阻器。因此，高侧电极层由交替的离散电极和电阻器形成。示例系统进一步包括低侧电极层和电光(EO)层，该电光(EO)层具有至少部分位于高侧电极层和低侧电极层之间的EO活性材料，从而形成EO层的多个活性单元。

Description

用于非机械光学和光子波束转向的系统、方法和装置

相关申请的交叉引用

本申请要求保护于2020年8月21日提交并且题为“SYSTEM，METHOD AND APPARATUSFOR NON-MECHANICAL OPTICAL AND PHOTONIC BEAM STEERING”的美国申请16/999,815(EXCT-0003-U01-G)的优先权，并且是其部分延续案。本申请要求保护于2020年6月30日提交并且题为“SYSTEM，METHOD AND APPARATUS FOR NON-MECHANICAL OPTICAL ANDPHOTONIC BEAM STEERING”的美国申请16/916,731(EXCT-0004-U01)的优先权，并且是其部分延续案。本申请要求保护于2020年12月9日提交并且题为“SYSTEM，METHOD，ANDAPPARATUS TO STEER AN ELECTROMAGNETIC BEAM UTILIZING STAGED STEERING”的国际申请第PCT/US2020/064071号(EXCT-0006-WO)的优先权，并且是其部分延续案。

于2020年8月21日提交的美国申请16/999,815(EXCT-0003-U01-G)是于2019年3月25日提交并且题为“SYSTEM，METHOD AND APPARATUS FOR NON-MECHANICAL OPTICAL ANDPHOTONIC BEAM STEERING”(EXCT-0003-WO)的国际申请第PCT/US2019/023915号的延续案。PCT/US2019/023915(EXCT-0003-WO)要求保护于2018年10月23日提交并且题为“SYSTEM，METHOD AND APPARATUS FOR NON-MECHANICAL OPTICAL AND PHOTONIC BEAM STEERING”(EXCT-0002-P01)的美国临时专利申请第62/749,487号的优先权。PCT/US2019/023915(EXCT-0003-WO)还要求保护于2017年10月27日提交并且题为“SYSTEM，METHOD ANDAPPARATUS FOR NON-MECHANICAL OPTICAL AND PHOTONIC BEAM STEERING”(EXCT-0001-U01)的美国专利申请第15/796,055号的优先权，并且是其部分延续案。

于2020年6月30日提交的美国申请16/916,731(EXCT-0004-U01)是于2019年10月23日提交并且题为“SYSTEM，METHOD AND APPARATUS FOR NON-MECHANICAL OPTICAL ANDPHOTONIC BEAM STEERING”(EXCT-0004-WO)的国际申请第PCT/US2019/57616号的延续案。PCT/US2019/57616(EXCT-0004-WO)要求保护于2019年6月28日提交并且题为“SYSTEM，METHOD AND APPARATUS FOR NON-MECHANICAL OPTICAL AND PHOTONIC BEAM STEERING”(EXCT-0005-P01)的美国临时专利申请第62/868,286号的优先权。PCT/US2019/57616(EXCT-0004-WO)还要求保护于2018年10月23日提交并且题为“SYSTEM，METHOD ANDAPPARATUS FOR NON-MECHANICAL OPTICAL AND PHOTONIC BEAM STEERING”(EXCT-0002-P01)的美国临时专利申请第62/749,487号的优先权。PCT/US2019/57616(EXCT-0004-WO)还要求保护于2019年3月25日提交并且题为“SYSTEM，METHOD AND APPARATUS FOR NON-MECHANICAL OPTICAL AND PHOTONIC BEAM STEERING”(EXCT-0003-WO)的PCT/US2019/023915的优先权，并且是其部分延续案。

PCT/US2020/064071(EXCT-0006-WO)要求保护于2019年12月9日提交并且题为“ELECTRO-OPTICAL(EO)BEAM STEERING TO A VERY WIDE ANGLE(>+/-60°)”(EXCT-0006-P01)的美国临时申请62/945，720的优先权。PCT/US2020/064071(EXCT-0006-WO)还要求保护于2020年8月21日提交并且题为“SYSTEM，METHOD AND APPARATUS FOR NON-MECHANICALOPTICAL AND PHOTONIC BEAM STEERING”的US 16/999,815(EXCT-0003-U01-G)的优先权，并且是其部分延续案。PCT/US2020/064071(EXCT-0006-WO)还要求保护于2020年6月30日提交并且题为“SYSTEM，METHOD AND APPARATUS FOR NON-MECHANICAL OPTICAL ANDPHOTONIC BEAM STEERING”的US 16/916,731(EXCT-0004-U01)的优先权，并且是其部分延续案。

前述申请中的每一个都出于所有目的以其整体通过引用并入本文。

背景技术

先前已知的波束转向系统和方法遭受许多缺点。机械转向的系统具有许多移动部件、制造成本和复杂性，并且在系统的响应时间方面具有限制，从而影响波束转向改变。附加地，机械系统遭受与机械故障相关的可靠性问题。先前已知的不具有机械转向的波束转向系统附加地遭受许多缺点，包括有限的转向能力、有限的转向效率以及在设备内发生的高电压差。

典型的先前已知的波束转向系统的操作被描述如下。先前已知的波束转向系统包括定位于接地电极与具有所施加电压的离散电极之间的光学活性材料的薄膜。电压从零开始，在多个电极上增加到设计电压，并且然后重置为零。离散电极以间隔距离分隔，该间隔距离贯穿孔口(即，跨整个薄膜)可以是相同的。设计电压将是V_lambda，或足以提供一个波长的一个光学路径差(OPD)的电压，并且将取决于薄膜的性质和被转向的入射波长。在相邻的离散电极之间施加的电压将是渐进的，这取决于除了重置电极之间之外有多少离散电极被用来从零电压渐进到V_lambda。在重置电极处，电压差将近似为V_lambda——具有在一个级数的最后一个离散电极上的V_lambda电压，以及在下一个级数的第一个离散电极上的近似零电压，其中在重置之前和重置之后的间隔为2πn。所施加的电场不被局限在每个离散电极和接地电极之间，并且进一步地，所施加的电场不平行于每个离散电极和接地电极之间的间隔之外。因此，先前已知的波束转向系统经历边缘效应和弥散场，从而导致重置位置处大的转向效率损失，在重置位置处，电压不能急剧地重置为0V。重置为零所需的距离是回扫距离，其在先前已知的波束转向系统中可以是大的，并且可以跨若干电极宽度延伸。

因此，合期望的是波束转向系统——包括具有有限或没有机械移动部件的系统——的改进。

发明内容

示例系统包括高侧电极层，该高侧电极层具有与第二多个电气构件中的相邻电气构件交替并且电气耦合到第二多个电气构件中的相邻电气构件的第一多个电气构件，其中第一多个电气构件或第二多个电气构件中的任一种是离散电极，并且第一或第二多个电气构件中的另一种是电阻器。因此，高侧电极层由交替的离散电极和电阻器形成。该示例系统进一步包括低侧电极层和具有EO活性材料的电光(EO)层，该EO活性材料至少部分地定位在高侧电极层和低侧电极层之间，由此形成EO层的多个活性单元。

下面描述了示例系统的某些另外的方面，在某些实施例中可以存在所述方面中的任何一个或多个。示例系统包括其中高侧电极层终止于该层的一端或两端处的电阻器，和/或其中高侧电极层终止于该层的一端或两端处的电极。示例系统包括控制器，该控制器具有：转向请求电路，其解释转向请求值；转向配置电路，其响应于转向请求值确定多个EO命令值，并且其中所述多个EO命令值对应于半波电压轮廓。所述示例控制器进一步包括转向实现电路，其响应于所述多个EO命令值提供多个电压命令。示例系统包括响应于所述多个电压命令的高侧电极层的电极。示例半波电压轮廓包括第一相位延迟级数的最后一个电极的第一电压值和第二相位延迟级数的第一个电极的第二电压值，其中第一电压值和第二电压值具有相反的符号。在另一个实施例中，第一电压值和第二电压值具有相等的量值。在某些实施例中，具有相等量值的电压值包括在噪声电压值内相差对应于π相位延迟和/或nπ相位延迟的电压差的电压值。示例nπ相位延迟包括n，n具有介于1和4(包括1和4)之间的整数值。示例系统包括相对于标称电压具有相反符号的电压值。示例系统包括关于0π相移对称分布的第一电压值和第二电压值。示例低侧电极层包括多个离散电极。示例低侧电极层包括连续电极。示例低侧电极层包括反射层——例如使用反射电极和/或使用耦合到低侧电极层的反射层形成。

一种示例装置包括具有高侧电极层的薄波束转向设备，所述高侧电极层包括与第二多个电气构件中的相邻电气构件交替并且电气耦合到第二多个电气构件中的相邻电气构件的第一多个电气构件。第一多个电气构件或第二多个电气构件中的一种是离散电极，并且第一多个电气构件或第二多个电气构件中的另一种是电阻器。所述薄波束转向设备进一步包括低侧电极层和EO层，所述EO层具有至少部分地定位在所述高侧电极层与所述低侧电极层之间的EO活性材料，由此形成所述EO层的多个活性单元。该示例装置包括在薄波束转向设备的第一侧上光学耦合到薄波束转向设备的凸透镜部分，以及在薄波束转向设备的第二侧上光学耦合到薄波束转向设备的凹透镜部分。

以下描述了示例装置的某些进一步方面，在某些实施例中可以存在这些方面中的任何一个或多个。一种示例装置包括控制器，所述控制器具有：转向请求电路，其解释转向请求值；以及转向配置电路，其响应于转向请求值确定多个EO命令值，其中所述多个EO命令值对应于半波电压轮廓。示例控制器进一步包括转向实现电路，其响应于多个EO命令值而提供多个电压命令。示例薄波束转向设备包括响应于所述多个电压命令的高侧电极。示例半波电压轮廓包括第一相位延迟级数的最后一个电极的第一电压值和第二相位延迟级数的第一个电极的第二电压值，其中第一电压值和第二电压值具有相反的符号。在另一个实施例中，第一电压值和第二电压值具有相等的量值。在某些实施例中，具有相等量值的电压值包括在噪声电压值内相差对应于π相位延迟和/或nπ相位延迟的电压差的电压值。示例nπ相位延迟包括n，n具有介于1和4(包括1和4)之间的整数值。示例系统包括相对于标称电压具有相反符号的电压值。示例系统包括关于0π相移对称分布的第一电压值和第二电压值。示例低侧电极层包括多个离散电极。示例低侧电极层包括连续电极。示例低侧电极层包括反射层——例如使用反射电极和/或使用耦合到低侧电极层的反射层形成。一种包括与鱼尾增强器耦合的薄波束转向设备的示例装置能够将入射EM波束转向至给定轴中的至少+/-20度的范围，和/或转向至给定轴中的至少+/-30度的范围。在某些实施例中，凸透镜部分和凹透镜部分由单独的衬底形成，和/或利用具有相似公差值的制造技术形成。在某些实施例中，凸透镜部分和凹透镜部分由共享的衬底形成。

示例系统包括定位在电磁(EM)源和第一体积全息图之间的极化双折射光栅(PBG)，定位在PBG和第二体积全息图之间的第一体积全息图，以及插入在第一体积全息图和连续转向元件之间的第二体积全息图。示例系统包括作为交替的电阻器实施例提供的连续转向元件，例如如前面的示例系统和装置中所阐述的那样，或者另外如贯穿于本公开所阐述的那样。示例PBG响应于来自EM源的入射波束的极化，以选择性地将入射波束转向至第一所选角度或第二所选角度，其中第一体积全息图响应于第一所选角度，并且其中第二体积全息图响应于第二所选角度。每个体积全息图响应于每个相应的所选角度而增加入射EM波束的转向角。在某些实施例中，利用离散或连续的转向元件替换PBG。在某些实施例中，利用一个或多个离散或连续的转向元件替换PBG和一个或两个体积全息图。

以下阐述了示例系统的某些另外的方面，在某些实施例中可以存在所述方面中的任何一个或多个。示例系统包括控制器，所述控制器具有：转向请求电路，其解释转向请求值；转向配置电路，其响应于转向请求值确定多个EO命令值，并且其中所述多个EO命令值对应于半波电压轮廓。示例控制器进一步包括转向实现电路，其响应于所述多个EO命令值而提供多个电压命令。示例系统包括响应于所述多个电压命令的高侧电极层的电极。示例转向配置电路进一步响应于转向请求值确定极化取向，并且选择性极化EM源以对应于第一所选角度的所选第一极化或对应于第二所选角度的所选第二极化向PBG(和/或第一转向层)提供入射波束。示例选择性极化EM源响应于极化取向。

示例半波电压轮廓包括第一相位延迟级数的最后一个电极的第一电压值和第二相位延迟级数的第一个电极的第二电压值，其中第一电压值和第二电压值具有相反的符号。在另一个实施例中，第一电压值和第二电压值具有相等的量值。在某些实施例中，具有相等量值的电压值包括在噪声电压值内相差对应于π相位延迟和/或nπ相位延迟的电压差的电压值。示例nπ相位延迟包括n，n具有介于1和4(包括1和4)之间的整数值。示例系统包括相对于标称电压具有相反符号的电压值。示例系统包括关于0π相移对称分布的第一电压值和第二电压值。示例低侧电极层包括多个离散电极。示例低侧电极层包括连续电极。示例低侧电极层包括反射层——例如使用反射电极和/或使用耦合到低侧电极层的反射层形成。示例系统包括与连续转向元件相关联的鱼尾增强器，作为波束转向系统的第二转向层。波束转向系统的示例第二转向层能够提供大于+/-25度的组合转向能力(例如，连续转向元件和鱼尾增强器一起)。例如包括第一转向层(例如，PBG和体积全息图，或其他转向布置)和第二转向层(例如，连续转向元件和鱼尾增强器)的示例波束转向系统包括大于+/-30度、大于+/-45度、在+/-45度至+/-60度之间和/或大于+/-60度的最终转向能力。

示例光学转向装置包括第一转向层，其调整EM波束在第二转向层上的入射角，其中第一转向层定位在EM源和第二转向层之间。提供示例第二转向层作为薄波束扫描设备的交替电阻器实施例，例如如前面的示例中所阐述的那样，或另外如贯穿于本公开所阐述的那样。

以下描述了示例光学转向装置的某些另外的方面，在某些实施例中可以存在所述方面中的任何一个或多个。示例第一转向层包括离散转向元件，其选择性地转向入射EM波束和所选的第一角度或第二角度。示例第一转向层进一步包括响应于所选的第一角度而将所选的第一角度增加到增大的第一角度的第一体积全息图，以及响应于所选的第二角度而将所选的第二角度增加到增大的第二角度的第二体积全息图。示例第一转向层包括例如响应于入射EM波束的极化而提供所选的第一角度或第二角度的PBG。示例光学转向装置进一步包括选择性极化EM源，其以所选的极化向第一转向层提供入射EM波束以选择第一角度或第二角度。

示例光学转向装置包括具有薄波束转向设备的第一转向层。该示例薄波束转向设备能够以所选角度提供入射EM波束——例如以激活第一体积全息图或第二体积全息图，和/或绕过体积全息图并提供入射到第二转向层上的所选角度。在某些实施例中，第一转向层包括薄波束转向设备，不存在体积全息图，和/或对于给定的转向轴不具有体积全息图。示例光学转向装置包括薄波束转向设备，其被包括在第一转向层和/或第二转向层中，操作半波电压轮廓。示例光学转向装置包括具有相关联的鱼尾增强器的第二转向层的薄波束转向设备。示例薄波束转向设备包括具有诸如以下各项的布置的薄波束转向设备：城堡布置设备；城堡pro布置设备；象棋布置设备；象棋pro布置设备；和/或交替电阻器布置设备。

附图说明

图1示出了描绘模2π相移以创建波束转向的图。

图2示出了描绘与先前已知的电光薄膜扫描仪相关联的相位轮廓上的弥散场效应的图。

图3是先前已知的体波束转向系统的平面图。

图4是先前已知的2维体波束转向系统的平面图。

图5是减少弥散场效应的单层活性EO材料和绝缘体材料的平面图。

图6是描绘使用导电性电极的其间具有重置的两个相位延迟级数的步长增量的图。

图7是具有倾斜电极和绝缘体以减少弥散场效应的实施例的平面图。

图8是描绘使用电阻性或倾斜电极的其间具有重置的两个相位延迟级数的步长增量的图。

图9是具有反射层的单层活性EO材料和绝缘体材料的平面图。

图10是具有带反射层的倾斜电极和绝缘体的实施例的平面图。

图11是具有多个活性单元的EO活性层的示意性绘图，所述活性单元具有离散的低侧电极。

图12描绘了具有公共或连续低侧电极的两层实施例的实施例。

图13描绘了具有公共或连续低侧电极的四层实施例的实施例。

图14描绘了具有共享的公共或连续低侧电极的两层实施例的实施例。

图15描绘了具有共享的公共或连续低侧电极的四层实施例的实施例。

图16描绘了具有公共或连续低侧电极的两层实施例。

图17描绘了具有共享的公共或连续低侧电极的两层实施例。

图18描绘了具有公共或连续低侧电极和带有变化的厚度的活性单元的单层活性EO材料。

图19是用于使入射EM波束转向的控制器的示意图。

图20是用于提供EM波束转向命令的控制器的另一个实施例的示意图。

图21是用于使具有不同波长值的入射EM波束转向的过程的示意性流程图。

图22是用于在多于一个轴或极性上使入射EM波束转向的过程的示意性流程图。

图23是用于使入射EM波束转向的过程的示意性流程图。

图24是用于制造和使用EM波束转向设备的过程的示意性流程图。

图25是用于操作EM波束转向设备的过程的示意性流程图。

图26是波束转向设备的示意图。

图27描绘了波束转向设备的单个活性层的实施例。

图28描绘了波束转向设备的单个活性层的另一个实施例。

图29是用于使入射EM波束转向的控制器的示意图。

图30是描绘使用半波电压轮廓的示例相位轮廓的图。

图31是用于操作EM波束转向设备的过程的示意性流程图。

图32是利用零功率弯月形透镜的波束转向设备的示意图。

图33是利用零功率弯月形透镜的波束转向设备的示意图。

图34是用于使EM波束转向的系统的示意性描绘。

图35-37是针对连续转向元件的转向能力的示意性描绘。

图38是与鱼尾增强器相关联的薄波束转向设备的示意性描绘。

图39是用于使EM波束转向的系统的示意性描绘。

图40是与鱼尾增强器相关联的连续转向元件的转向能力的示意性描绘。

图41描绘了在高转向角下的反射损失的说明性数据。

图42是用于使EM波束转向的控制器的示意性框图。

图43是用于使EM波束转向的过程的示意性流程图。

图44是用于使EM波束转向的过程的示意性流程图。

图45描绘了波束转向设备的单个活性层的实施例。

图46是描绘使用交替的电阻器-电极元件的其间具有重置的多个相位延迟级数的步长增量的图。

图47是根据本公开的转向系统的转向能力的说明性描绘。

具体实施方式

出于促进对本公开原理的理解的目的，现在将参考在附图中图示并在以下书面说明书中描述的实施例。应理解，并不意图由此限制本公开的范围。应进一步理解，本公开包括对所图示实施例的任何更改和修改，并且包括本公开所属领域的技术人员通常将想到的本文公开的原理的进一步应用。

本公开涉及光学波束转向领域，并且在某些实施例中包括模2πn和体活性层波束转向方法，具有减少数量的移动部件和/或没有移动部件。更特别地，本公开教导了一种独特的、新的、基于衍射的波束转向设备，其由电光晶体、液晶、量子点材料或者其折射率可以动态改变的任何其他材料制成。示例设备将不具有移动部件。在某些实施例中，电活性材料中的分子移动，诸如在向列型液晶中移动。

在没有移动部件的情况下使光学波束转向需要与进入设备的相前相比改变离开光学设备的相前的能力。波束正在行进的方向可以垂直于波束的相前。传统上，通过移动镜面或具有不同于空气的折射率的透明光学元件来改变光学波束的相前和波束正在行进的方向。本文描述了跨光学波束创建相位差从而产生转向波束的两种基本非机械方法。一种方法是创建光学路径延迟(“OPD”)，其等同于某一波长的相位延迟，并且另一种方法是直接创建相位延迟。由S.Pancharatnam在<<Proceedings of the Indian Academy ofSciences>>(vol XLI，no.4，sec.A，137，1955)论文中阐述了直接相位方法的示例公开。在Paul F McManamon、Philip J Bos、Michael J Escuti、Jason Heikenfeld、Steve Serati、Huikai Xie、Edward A Watson的“A review of phased array steering for narrow-band electro-optical systems”中讨论了本公开的一些背景。在下文中可以称为“参考文献1”的Pancharatnam论文讨论了这些技术，并且出于所有目的以其整体通过引用并入本文。

在没有机械运动的情况下使光转向的另一示例方法包括写入棱镜。该方法的某些挑战包括难以创建写入相当宽的完整棱镜将需要的那么大的OPD。例如，转向30度的10cm宽的孔口将需要在棱镜的厚侧上的>5em的OPD。然而，对于窄的波长，有利的是，光是正弦波。

对于正弦波，是否存在0、2π、4π或2nπ相移并不重要。展开的相位轮廓是相同的。因此，当跨棱镜的宽度移动时，可以创建OPD，每当相位达到2π时，该OPD减去2π的相位或一个波长，从而产生锯齿OPD和锯齿相位轮廓。当相位轮廓展开时，其对于设计波长与由行进通过棱镜的光产生的轮廓相同。展开相前意味着添加相位或OPD重置回棱镜中。可以使用2π的任何倍数或一个波长的任何倍数的重置。如果完美地创建了重置，则设计波长处的展开相位看起来像是由通过棱镜的传播将产生的相位轮廓，并且以与由光行进通过棱镜所产生的相移相同的方式使光转向。

模2π相位轮廓应当被解释为意味着2πn相位轮廓，具有OPD的一个波长的任何倍数的重置。离散增量模2π波束转向如图1中所示。在图1所示的示例中，使用离散步长来构建高达一个波长(或波长的倍数，2πn)或2π相移。例如，可以使用0度、30度、60度、90度、120度、150度、180度、210度、240度、270度、300度和330度的离散步长，并且然后重置(例如在位置108处)回到0度而不是去到360度，因为0度和360度在正弦波中是相同的。这是个体电极在材料上施加折射率改变而忽略任何弥散场效应将产生的结果。使用模2π相位轮廓的益处在于，所需的OPD可以很小，在单个波长(或该波长的小倍数)的量级上。在图1的示例中，利用多个相位延迟级数级(例如，组102)来构建2πn相移，并且在每个相位延迟级数级102之间执行重置108。描绘了展开的相位轮廓104，其是传入的未受干扰的相前106(由EM波束限定，并且与位置轴共同定位)的等效相移。将理解，可以利用任何数量的相位延迟级数级102，每个相位延迟级数级102具有任何数量的离散步长来构建它们。附加地，相位延迟级数级102可以不是离散的，而是可以如贯穿于本公开所描述的那样是连续的或部分连续的。附加地，每个相位延迟级数级102可以不同于一个或多个其他相位延迟级数级102，例如，其中第一级102提供2π相移，并且其中第二级102提供4π相移(例如，利用沿着位置轴的距离的两倍，从而提供所设计的展开相位轮廓104)。附加地或替代地，相位延迟级数级102不需要在同一平面中——例如，其中入射EM波束在第一平面上遇到相位延迟级数级102中的一个，并且在第二平面上遇到相位延迟级数级102中的第二个(例如，参考图12)。

对于模2πn波束转向，最大所需OPD(即，在最大相移位置处的电光(EO)材料的最小厚度)近似等于被转向的光的波长。在某些实施例中，可以利用更厚的EO材料，诸如被转向的光的波长的倍数。模2π转向方法使得波束转向器遭受波长依赖性或色散的影响。波长依赖性导致被转向变化角度的变化波长。这种波长依赖性在如下中被讨论：P.F.McManamon、E.A.Watson、T.A.Dorschner、L.J.Barnes的“Nonmechanical beam steering for activeand passive sensors”(SPIE 1417，110，1991，p194)。在下文中可以被称为“参考文献2”的McManamon的论文“Nonmechanical beam steering...”，出于所有目的以其整体通过引用并入本文。波长依赖性在如下中被进一步讨论：P.F.McManamon、J.Shi和P.Bos的“Broadband optical phased-array beam steering”(Opt.Eng.44，128004，2005)。可以被称为“参考文献3”的McManamon论文“Broadband optical phased-array beam steering”出于所有目的以其整体通过引用并入本文。

贯穿于本公开，在记载了波长(例如，光、EM辐射和/或光学或光子波束的波长)的任何地方和/或在记载了λ的地方，将理解，波长(或λ)可以是标称波长、特定波长和/或有效波长。例如，标称波长可以是在真空中、空气中或在所选条件下的目标或所考虑的EM辐射频率的波长。在另一示例中，特定波长可以是在特定条件下——诸如在所选电压值下通过EO活性材料(例如，由此对于该EM辐射频率在所选折射率下)——的目标或所考虑的EM辐射频率的波长。在另一示例中，有效波长可以是EO活性材料中的EM辐射频率的原位波长、某些值的平均值(例如，给定活性单元中的高和低相位延迟值的平均值等)，和/或一个或多个活性单元可以被配置用于不同的λ值，甚至用于EM辐射的特定频率(例如，取决于一个或多个活性单元的当前、预期或设计的光学条件)。因此，贯穿于本公开，λ应当被理解为指示这些用途中的任何一种。受益于本公开和在设想特定系统和/或该系统的方面时通常可用的信息的本领域技术人员可以容易地确定λ的哪个用途对于该特定系统和/或该系统的方面是相关的。用于确定λ的哪一个或多个用途适用于特定系统或该系统的方面的某些考虑包括但不限于：系统的(一种或多种)EO活性材料的光学特性；为系统计划的相位延迟级数；系统的电压轮廓和/或光学特性轮廓；系统的效率考虑包括功率成本、与旁瓣相关的风险、和/或与系统相关部分中不期望的热生成相关联的成本；操作条件的占空比(例如，功率吞吐量、转向方向和量值和/或接通时间)；和/或要由所述系统支持的转向能力(例如，转向程度、转向轴的数量和/或转向的极性的数量)。

波束转向的一个重要参数是转向效率。如本文所使用的，术语转向效率应当被广泛地理解。贯穿于本公开描述的各种选项和配置影响转向效率的不同方面，并且因此，受益于本公开的本领域技术人员将理解如何确定本公开的哪些方面对于变化的实施例是重要的。在没有限制的情况下，转向效率可以被理解为包括能量输运考虑、成本考虑、风险考虑和/或能力考虑。在没有限制的情况下，转向效率可以被理解为以下各项中的任何一个或多个：到达目标位置的波束转向设备上的EM的入射能量的量；相对于入射EM波束和/或相对于理想化的棱镜到达目标时所转向的EM波束的相位轮廓的相似性；未到达目标位置的入射EM波束的能量的量(例如，旁瓣和/或加热损失)；创建不合期望的效应(例如，集中的旁瓣)的入射EM波束的能量的量；作为热量消散的入射EM波束的能量的量和/或热量消散的位置；用于实现给定转向能力的电光(EO)层的数量；特定设计的制造成本(例如，材料、装配、测试等)；较低系统能力的机会成本(例如，转向量、所支持的波长、轮廓一致性等)；更高系统能力的资本和/或操作成本；和/或特定转向设备的风险成本(例如，由于旁瓣和/或旁瓣的特定布置、可能具有变化的风险的波长选择、和/或可能将某些应用置于风险中的系统可靠性或功耗)。

确定哪些转向效率因素对于特定应用是重要的某些考虑包括但不限于：波束转向设备的利用环境，包括对旁瓣的鲁棒性；待利用的EM波长值；资本成本灵敏度；操作成本灵敏度；使用中的波束转向设备的功率成本和可用性；使用中的波束转向设备的计算能力的成本和可用性；用于制造的成本、可用性和能力，包括材料和装配；用于特定应用的关键任务方面，诸如瞄准能力、响应时间和相位轮廓要求的相似性；和/或波束转向设备的部件的灵敏度和/或利用环境加热和/或来自波束转向操作的旁瓣能量。受益于本文的公开和在设想特定系统时通常可用的信息的本领域的技术人员，可以容易地确定哪些转向效率确定因素对于特定实施例是重要的，并且进一步确定贯穿与本公开描述的系统和/或技术的哪些特征与那些转向效率因素相关。上文阐述了对于某些系统的某些考虑的示例，并且贯穿于本公开阐述的任何其他考虑也可以用于配置本公开的特定实施例。

术语光学光、光学、EM辐射、EM波束、光、光子波束以及贯穿于本公开使用的其他相似术语应当被广泛理解。本公开设想取决于应用和可用材料来转向任何类型的EM辐射。在某些实施例中，本文所利用的EM辐射设想了光学光或可见光谱内的光。在某些实施例中，光附加地包括紫外光谱的至少一部分和/或红外光谱的至少一部分。在某些实施例中，光学光和/或EM辐射包括一个或多个设想的波长和/或EM谱的部分，并且不包括EM谱的在特定系统上下文之外的可以另外被认为是“光学光”的部分。应当理解，本文设想了各种感兴趣的电磁波长，包括不可见的和/或典型地不被描述为光学波长或“光”的波长。在没有限制的情况下，如本文所使用的术语“光学”和“光”包括至少红外、可见和紫外频率，并且在某些实施例中可以包括在这些范围之外的电磁频谱的频率。受益于本公开和在设想特定系统时通常可用的信息的本领域技术人员可以容易地确定系统的EM辐射、光学光、光和/或EM波束参数。在确定系统的EM辐射、光学光、光和/或EM波束参数时的某些考虑包括但不限于：用于装配EO层、衬底、反射材料和/或电极的可用材料；材料在感兴趣的频率下的透射率和/或光学改变特性；应用的EM频率要求(例如，眼睛安全、分辨率要求和/或可用的EM源)；和/或所装配的材料的可用厚度(例如，限制EM辐射的可转向波长，诸如在更长的波长处)。

影响转向效率的任何模2π波束转向系统的一个问题是“回扫”，其是指将OPD减小2πn波长所需的空间距离(例如“重置”，诸如从近似一个波长的倍数或2πn相移到接近零)。将OPD从导致2πn相移的值减小到零意味着从近似2πn减小到近似为零。存在各种实施例和技术用于指定重置从其减去OPD的精确OPD水平。尽管这些技术中的每一个对于设计波长将OPD在相位上减少了2πn，但它们并不都精确地开始于等于2πn相移的OPD，而是可以开始于接近2πn的稍微更高或更低的值，并且可以结束于比零稍微更高或更低的值。例如，参考图2，相移曲线200描绘了示例重置部分202。理想重置202将示出相移曲线200从跟随理想棱镜轮廓的相移轮廓垂直下降到与所选重置状态偏移2πn的值(其可以是非零电压值)，并且在下一级中以理想棱镜角度再次渐进。然而，先前已知的模2π波束转向系统具有如图2中所描绘的显著回扫效应，其中预先重置轮廓在到达重置部分之前从理想棱镜轮廓脱离，并且在返回到棱镜曲线之前并不一直下落到设计的重置值。回扫效应导致转向效率的损失，其中入射EM波束的一部分未被转向至期望位置，并且进一步可能随着EM波束的不正确转向的能量在系统或环境的另一部分中消散而导致加热、旁瓣或其他不期望的效应。

本文的某些实施例利用极化双折射光栅(PBG)。PBG选择性地将入射波束向左或向右转向所选固定角度，其中方向取决于传入光的极化。如本文所利用的PBG可以参考双折射光栅(例如，锯齿双折射光栅)，但是也可以参考双折射棱镜。PBG可以响应于圆/椭圆极化或线性极化。PBG以固定的量调整转向角，并且通常能够进行几度的转向。转向更大角度的PBG(没有如本文所阐述的其他元件)需要多个级，并且因此每级累积效率损失，并且对于基于棱镜的PBG，双折射棱镜的厚度要求可能足够大(例如，在0.2双折射率的情况下为20°转向以及5cm的孔口将为8cm厚)，其除了走离复杂性(例如，其中所转向的波束至少部分地撞击在光学路径、转向设备等的侧壁上)之外，还可能驱动大小、成本及重量问题。附加地，对使用PBG的多个级以及多于一个转向方向(例如，方位角和仰角)的转向的利用可能导致用于极化管理的附加级(例如，半波板等)，从而导致附加的效率损失。PBG能够使正常波束(例如，初始入射EM波束，和/或来自目标观察位置的所接收的EM辐射)转向，和/或附加地转向至已经被转向一定程度的波束。因此，如贯穿于本公开所阐述的，PBG具有为某些实施例提供益处的特征，并且被包括在本公开的某些实施例中，用于至少某些转向层。在某些实施例中，本公开的高能力和高效率波束转向设备不包括PBG。

本文的某些实施例利用体积全息图。体积全息图可以以本领域已知的任何材料实现，但是一个示例包括光-热玻璃。利用一个或多个参考波束创建体积全息图，从而提供信号波束(例如，来自EM源的入射波束和/或来自观察位置的接收EM辐射)以离散角度的转向。体积全息图响应于以特定角度(和/或以多个特定角度)的入射EM波束，并且将以特定角度接收的入射EM波束转向离散的所选角度。因此，体积全息图为入射EM波束提供了方便的离散转向步长——例如，以第一角度(例如，偏离中心2度)接收入射EM波束，并将其转向第二角度(例如，在该示例中，转向5度，或偏离中心7度)。体积全息图不为入射EM辐射提供不处于所选角度之一(例如，法向(垂直)入射EM波束)的转向动作。因此，体积全息图支持如下的实施例，其中入射到体积全息图的波束可控地处于(一个或多个)所选的角度，或者不处于所选的角度，并且其中期望在体积全息图级处施加离散的转向角。体积全息图通常是高效的，在写入到单件玻璃中的单个全息图的情况下效率超过99％，并且在写入到单件玻璃中的两个全息图的情况下效率仍大约为98％。体积全息图能够维持高的功率吞吐量。然而，体积全息图的限制(包括仅衍射适当波长和入射角的光，以及以固定转向角发射光)引入了可能导致增加的损失、成本等的复杂性。例如，在多个级中转向高角度、在两个轴(例如，仰角和方位角)上转向以及在多个方向上转向(例如，左和右各40°)可能导致大量的体积全息图级，以提供用于应用的充足的转向能力。每一级对于衍射考虑是高效的，但是引入了散射、反射和吸收损失，并且许多级一起可能导致显著的损失。附加地，在体积全息图的多个级的情况下，走离考虑可能限制一些应用，和/或对于波束转向设备导致大小、重量等的增加。附加地，对于特定入射光角度的体积全息图的要求以及体积全息图的离散转向性质可能导致管理这些能力的附加开支，诸如在体积全息图之前(例如，为体积全息图提供所选的入射角度)和体积全息图之后(例如，提供到期望位置的转向)使用连续转向设备。因此，如贯穿于本公开所阐述的，体积全息图具有为某些实施例提供益处的特征，并且被包括在本公开的某些实施例中，用于至少某些转向层。在某些实施例中，本公开的高能力和高效率波束转向设备不包括体积全息图。

为了本公开的清楚性，本文的实施例涉及入射EM波束的转向。贯穿于本公开所描述的实施例附加地设想了光学引导路径(例如，“波束转向设备”、“光学转向设备”、“光学转向装置”和/或其他术语)从观察区(例如，目标区域、对象、扫描区域等)至目标位置(例如，光子阵列、传感器、相机和/或其他光学观察设备)的转向。为了描述的清楚性和方便性，实施例对由EM源提供的EM波束进行转向。

本文的实施例涉及“薄”波束转向设备。某些示例进一步包括模2πn转向设备、具有象棋布置的设备、具有城堡布置的设备、具有象棋pro布置的设备、具有城堡pro布置的设备、和/或利用半波电压轮廓的设备。在不限制本公开的任何其他方面的情况下，本文设想了如在美国PCT申请PCT/US2019/023915中阐述的这些术语的任何描述(该美国PCT申请通过引用并入本文，并且本公开要求保护对其的优先权)。本文的实施例可以被称为薄波束转向设备、薄波束转向扫描仪和/或其他相似术语。

本文的实施例涉及“体”转向设备，包括具有凸形发射面的体转向设备。在不限制本公开的任何其他方面的情况下，在本文中设想了如在美国PCT申请PCT/US19/57616中阐述的这些术语的任何描述(该美国PCT申请通过引用并入本文，并且本公开要求保护对其的优先权)，包括至少如在图33—53、59—61、64、66—69和74以及相关描述中所表示的那些。

在不限制本公开的任何其他方面的情况下，示例薄波束转向设备包括交替的电阻器-电极实施例，例如利用在电极高侧层上的交替的电阻器和电极。交替的电阻器-电极实施例提供了跨波束转向设备的宽度(例如，垂直于入射EM波束)的线性化相位延迟级数，从而改进转向效率，在转向操作之后忠实地重构波前，并且减少所转向的能量至不合期望的位置的损失(例如，被转向至非意图的某处的波束能量，和/或可能引起加热或其他不期望的相互作用的对转向设备侧壁或组件的撞击)。

本文的实施例涉及“鱼尾增强器”、“弯月形透镜”和/或相似术语。在不限制本公开的任何其他方面的情况下，本文设想了如在美国PCT申请PCT/US19/57616中所阐述的任何描述，包括在至少图62-63和相关描述中所表示的那些。

图1的示例描绘了不具有回扫效应的理想化模2πn系统，同时图2的示例描绘了具有标称回扫效应的示例先前已知模2πn系统。已经发现贯穿于本公开的各种特征极大地减小了回扫效应，所述特征包括但不限于绝缘体的利用、相邻相位延迟级数级(例如，参考图12和图18)之间的垂直空间改变、重置位置处的增强绝缘、和/或电极的控制或调制。在某些实施例中，贯穿于本公开描述的用于执行模2πn波束转向的系统和/或方法可以近似图1中描绘的展开相位轮廓104。

图6是真实相位轮廓602的示例描绘，根据建模和计算，相信使用本公开的各个方面可实现该真实相位轮廓602。图6的示例利用导电性电极。图6的表示是非限制性的：某些系统可以具有比图6中所描绘的更不理想的相位轮廓602，并且仍然实现本公开的某些益处，并且某些系统可以具有比图6中所描绘的更理想的相位轮廓602，诸如通过组合本公开的方面、利用更高能力的材料、更精薄的电极配置、可控电极、倾斜或波状电极、和/或通过增加相位延迟级数中的一个或多个中的步数。

图8是真实相位轮廓802的示例描绘，根据建模和计算，相信使用本公开的各个方面可以实现该真实相位轮廓802。图8的示例利用电阻性电极。图8的表示是非限制性的：某些系统可以具有比图8中所描绘的更不理想的相位轮廓802，并且仍然实现本公开的某些益处，并且某些系统可以具有比图8中所描绘的更理想的相位轮廓802，例如通过组合本公开的方面、利用更高能力的材料、更精薄的电极配置、可控电极、倾斜或波状电极、和/或通过增加相位延迟级数中的一个或多个中的步数。

本文公开的是示例模2πn活性材料转向方法，其中模2πn活性材料的厚度将从亚微米级厚度到数十甚至数百微米厚。所教导的某些示例模2πn活性材料波束转向方法使用重置来限制活性层的厚度。一个示例实施例利用在穿过活性材料的电极之间具有薄绝缘体的活性单层。本文所述的某些特征诸如使用对传入光透明和/或以配置的方式具有相应折射率(诸如相似折射率)的绝缘体、光学活性材料和/或衬底，提高了效率吞吐量。电极之间的绝缘体可以或可以不是一路穿过活性层。在某些实施例中，绝缘体可能对于传入光不透明。

如本文使用的术语“透明”应当被广义地理解，并且至少包括允许所选波长的电磁辐射的如下透射的材料：至所选程度、实际上完全地、高于阈值水平和/或足以执行底层任务。受益于本公开的本领域技术人员应当理解，透明的透射量例如足以执行底层任务。在没有限制的情况下，确定透明的透射量的某些考虑包括：制造材料的成本和可用性；装配给定设备的成本；设备的利用，包括所需的分辨率、检测阈值以及诸如此类；设备相对于设备的系统或应用的关键程度；设备的散热约束和/或考虑；和/或处理资源的可用性，以在通过设备的透明组件的电磁辐射透射减少的情况下增强设备的能力。在特定设备或系统的整个上下文中对于一个实施例透明的透射水平在另一设备或系统的整个上下文中可能被认为是不透明的——例如，对于一个设备透明的相同绝缘体组件在另一设备的上下文中可能是反射性的或不透明的。

在某些实施例中，贯穿于本公开的材料被描述为具有接近的光学值或特性(和/或相似的光学值或特性)，诸如双折射和/或折射率。接近的光学值取决于特定的系统。在某些实施例中，提供穿过其中的足够光透射并且不干扰EM波束使得可以满足目标转向能力和/或转向效率的光学值在如本文所理解的接近光学值的范围内。在某些实施例中，EO活性材料具有变化的光学特性，而绝缘体、衬底和/或电极材料具有不变的(或无意变化的)光学特性，并且由此静态光学特性与变化的光学特性相匹配(“接近”)。在某些实施例中，静态光学值被选择为变化的光学特性的范围之间的值。在某些实施例中，静态光学值被选择为变化的光学特性范围的更重要部分附近的值，例如接近于未转向值、接近于最大转向值和/或接近于频繁出现的转向值。在某些实施例中，静态光学值可以在变化的光学特性的范围之外，但是仍然接近于如本文所设想的变化的光学特性。在某些实施例中，可以认为材料在感兴趣的EM频率下具有接近或相似的光学特性，即使它们在远离感兴趣的EM频率时不具有相近或相似的光学特性。在某些实施例中，如贯穿于本公开所描述的，除了利用具有接近匹配的光学特性的材料之外，或者作为其替代，可以利用抗反射材料。具有接近光学特性的材料的示例和非限制性范围包括：相同的材料(例如，尽管人们可以将所施加的变型作为EO材料)，和/或在指定条件下(例如，在所选转向操作期间)在指定范围(例如，足以支持转向效率目标)内的所选波长或波长范围(例如，9.4μm的折射率)具有所选光学特性的材料。受益于本公开和在设想特定系统时通常可用的信息的本领域技术人员可以容易地确定对于该系统具有接近的光学特性的材料。用于确定材料是否具有接近光学特性的某些考虑包括但不限于：合适材料的成本和可用性(包括材料成本和/或装配考虑)；所转向的EM波束的(一个或多个)感兴趣频率；目标转向效率值；目标转向能力；用于应用的转向的占空比(例如，预期转向值的范围，和/或在每个转向值处的时间或功率吞吐量)；和/或用以补偿光学差异的系统缓解技术的可用性(例如，恢复转向效率的电极配置、活性元件的层数量、活性和非活性元件的厚度和/或“象棋”、“城堡”或其他配置的利用)。

一个设计考虑是活性材料之间的绝缘体的薄度。较厚的绝缘体通常提供相位延迟级数级之间的改进隔离，并减少重置位置处的回扫。较薄的绝缘体通常提供增强的活性填充。取决于用于活性材料、绝缘体和衬底的材料，较薄或较厚的绝缘体可能增加波束转向设备的总成本，包括对材料成本和/或装配成本的影响。

在某些实施例中，接地(或低侧)电极可以是连续的(例如，参考图9、10或12)，并且可以是反射性的，或者对于传入光是透明的。在某些实施例中，电热电极(或高侧)是离散的。在某些实施例中，电热电极对于传入光是透明的。可替代地或附加地，一个或多个离散电极可以嵌入有反射层或嵌入在反射层之后。在某些实施例中，离散电极是导电的。

示例第二实施例包括电阻性的离散电极。某些实施例减小了弥散场效应。具有导电性电极的实施例(至少在没有如本文所述的进一步调整的情况下)通常将遭受量化损失。在某些实施例中，在使用或不使用电阻性电极的情况下，利用倾斜和/或轮廓化电极可以减少或消除量化损失。在某些实施例中，电阻性电极可以减少或消除量化损失。在某些实施例中，倾斜和/或轮廓化电极与导电性和/或电阻性电极的组合可以用于支持量化损失、诸如电损失的其他系统损失的减少或消除，和/或支持各种装配技术。在具有电阻性电极的示例实施例中，两个电压被施加到电阻性电极，导致倾斜(或渐进)的电场和倾斜(或渐进)的指数改变。具有电阻性电极的示例实施例例如通过实现具有更少电极或甚至具有单个电极的相位延迟级数级102来减少量化损失。在某些实施例中，跨电极在所选位置处施加两个或更多个电压(例如，使用电气耦合到电极的各种定位的固态设备)。多个电压的使用可以实现电压的非线性斜率，例如以实现跨EO材料的线性OPD改变或响应于非线性电极电阻率轮廓。

另一个示例实施例包括插入在两个衬底600、605之间的至少两个光学活性行630，如图12所示。图12的示例利用两层或两层的倍数，使透明绝缘体与透明活性层交替，从而提供能够引起辐射中的OPD改变的活性电光(EO)材料的100％填充因子(或任意接近于100％，如果期望的话)。可以利用图12的示例或相似布置来避免诸如图6或8中所描绘的展开相位轮廓中的轮廓间隙，所述轮廓间隙贡献于转向效率损失(例如，通过具有增加的活性层填充因子)。图13的示例描绘两层的倍数，尽管可以利用任何数量的层。应当理解，在入射EM波束具有与不同数量的层相交的部分的情况下(例如，具有奇数个具有交替单元的活性层的实施例，其中第一部分与两个活性层相交并且第二部分与三个活性层相交)，可以操控一个或多个层中的OPD(例如，使用变化的电压和/或电极配置)以确保入射EM波束的所有被转向部分被转向至相同的程度。图12的示例可以利用导电性电极或电阻性电极。图12的示例减少了由于弥散场而造成的损失。

另一示例实施例包括电阻性电极和在一侧上的两个或更多个电压(和/或电压级数)，以减少或消除量化损失。该另一示例实施例包括有效的100％填充因子、可忽略的弥散场损失和可忽略的量化损失。例如，参考图12和13，利用电阻性电极可以减少或消除活性单元中的量化损失。图13的示例示出了4个设备层，但是在某些实施例中，可以使用更多设备层。

图7的示例示出了倾斜电极50。通过跨活性单元创建电压变化，倾斜电极50可以具有与电阻性电极相似的效果。在某些实施例中，倾斜电极50可能更难装配，并且倾斜电极50的倾斜量可能在运行时是不可调整的。然而，在某些实施例中，构造倾斜电极50可以提供场变化，其比电阻性电极实施例更可靠地实现了设计变化，和/或在磨损和老化影响电极的电阻轮廓时提供改进的操作。附加地或可替代地，示例实施例包括对倾斜电极50的调整，诸如为每个活性单元提供多于一个的倾斜电极50，其中对倾斜电极50中的活性电极的选择提供了电场的运行时调整。倾斜电极50被描绘为线性倾斜，但是电极的渐进以及高侧电极和低侧电极之间的间隔可以是任何形状，例如以计及电极中的非线性EO活性材料响应和/或非线性电阻。在某些实施例中，给定的活性单元可以包括倾斜电极50和/或电阻性电极。在某些实施例中，第一活性单元可具有第一倾斜电极50和/或电阻性电极配置，并且第二活性单元可以具有第二倾斜电极50和/或电阻性电极配置。在某些实施例中，利用倾斜电极50可以产生与图8中所描绘的相似的相位轮廓802。

图7的示例描绘了倾斜电极50以所选轨迹穿过EO活性材料10。将理解，倾斜电极50可以在EO活性材料10的第一侧上，例如具有成形的活性单元，而不是使倾斜电极50穿过EO活性材料10。图7的示例描绘了处于重置位置的活性单元之间的绝缘体20，其可以被配置成贯穿本公开描述的任何绝缘体，包括完全划分的活性单元、部分划分的活性单元和/或作为衬底的一部分的绝缘体20(图7中未示出)。图7的示例描绘了公共接地电极40，尽管贯穿本公开描述的任何接地电极配置都可以与倾斜电极50一起利用。

又一示例实施例包括由连续接地电极分隔的至少两个光学活性行，例如与图14中对两个光学活性行的描述一致，以及与图15中对多于2个光学活性行的描述一致。示例实施例包括具有活性单元阵列的每个活性层。在示例中，活性单元是位于连续接地电极和离散电极之间的EO活性材料，并且绝缘体单元位于每两个活性单元之间。

参考图11，EO活性层3位于一行离散的低侧电极4和对应的一行离散的高侧电极2之间，并且位于衬底1内。图11的示例利用EO活性材料作为活性单元之间的绝缘间隙，并且利用衬底1作为高侧电极之间的绝缘间隙，其中活性单元是电极对4、2之间的EO活性层3部分。可以看出，图11的实施例虽然不一定按比例描绘，但可以具有相对低的活性填充因子，其中入射EM波束的很大一部分不穿过活性单元。在某些实施例中，诸如图11中所描绘的实施例中的转向效率损失仍然是可接受的。在某些实施例中，诸如图11中所描绘的实施例可以另外包括具有EO活性材料、高侧电极和低侧电极的另一转向层(其可以与不同的转向层共享)。图11中的高侧电极2可以是导电性的或电阻性的。在某些实施例中，诸如图11中描绘的配置不足以能够为某些应用提供具有可接受的转向效率的EM波束转向。

参考图12，示例波束转向设备包括多个活性单元630，每个活性单元位于离散的高侧电极660和低侧电极650、670之间。图12的示例中的低侧电极650、670是公共接地电极，对于每个活性层610、620具有一个公共接地电极650、670。在图12的示例中，提供了上衬底600和下衬底605，它们可以在结构上限定波束转向设备。在某些实施例中，衬底600、605之一可以是反射性的和/或包括反射层。在某些实施例中，接地电极670可以是反射性的和/或包括反射层。示例波束转向设备进一步包括多个绝缘体640，绝缘体640位于每个相邻的活性单元630之间。绝缘体640可以是透明材料，和/或可以具有接近活性单元630的光学特性的光学特性。在某些实施例中，绝缘体640可以是空气。在某些实施例中，活性单元630被布置成对入射EM波束施加渐进相位延迟，例如在单元630内(例如，利用电阻性电极或其他方面来施加跨单元的电压梯度)，和/或跨几个活性单元630，其中活性单元630形成相位延迟级数级。可以看出，相位延迟级数可以从第一活性层610中的活性单元630开始，并且继续到第二活性层620中的活性单元630。在图12的示例中，重置可以发生在每个活性单元630处(例如，下一个单元将相位延迟重置2nn)，或者在形成相位延迟级数级的几个活性单元630的边界处的相邻单元630之间。在某些实施例中，创建在高侧电极660之间的距离的活性单元630的几何形状以及波束转向设备的绝缘体640两者协作以提供急剧重置，这极大地减少了回扫效应和随后的转向效率损失。

参考图13，描述了具有多个活性层680、685、690、695的示例波束转向设备。每个活性层680、685、690、695包括活性单元740，活性单元740包括位于离散的高侧电极760和低侧电极之间的EO活性材料。图13的示例中的低侧电极730是公共接地电极，为每个活性层680、685、690、695提供一个公共接地电极。示例波束转向设备进一步包括衬底710、720和绝缘体750。图13的示例波束转向设备描绘了多个堆叠的活性层680、685、690、695，从而允许设备具有更大的转向能力和/或更大的转向效率。

参考图14，描绘了具有两个活性层770、775的示例波束转向设备。每个活性层770、775包括活性单元790，活性单元790包括位于离散的高侧电极810和低侧电极之间的EO活性材料。图14的示例中的低侧电极1402是公共接地电极，其中两个活性层770、775共享公共接地电极。示例波束转向设备包括在波束转向设备入射侧的第一衬底805，以及在波束转向设备相对侧的反射层820。反射层820的使用提供了附加的转向能力，实质上使活性层770、775的有效转向能力加倍。

参考图15，描绘了具有四个活性层830、840、850、860的示例波束转向设备。每个活性层830、840、850、860包括活性单元790，活性单元790包括位于离散的高侧电极810和低侧电极之间的EO活性材料。图15的示例中的低侧电极1502、1504是公共接地电极，其中两个活性层(分别为830、840和850、860)各自共享公共接地电极。示例波束转向设备包括在波束转向设备入射侧的第一衬底870，以及在波束转向设备相对侧的第二衬底875上的反射层890。

又一示例实施例包括由连续接地电极分隔的至少两个光学活性行(或活性层)，具有电阻性高侧电极和跨活性单元上提供的两个或更多个电压(和/或电压梯度)。具有由连续接地电极分隔的至少两个光学活性行的某些实施例具有100％的有效填充因子(例如，被引导到至少一个活性层中的活性单元中的入射EM波束的量)，和/或任意接近100％的有效填充因子，包括大于90％、大于95％、大于97％或大于99％。在某些实施例中，可忽略的弥散场损失和/或可忽略的量化损失。在某些实施例中，存在偶数个活性行，每个活性行包括活性单元阵列，其中绝缘体单元位于每两个活性单元之间。附加地或替代地，受益于本公开的本领域技术人员将会理解，在某些实施例中可以存在奇数个行。示例实施例包括相邻行中相对的活性单元和绝缘体单元的位置。在某些实施例中，响应于下一行中对应绝缘体单元的大小来选择每个活性单元的大小和位置——例如定为大小相同且对齐。在某些实施例中，层内的活性单元和/或不同层中的活性单元在大小和/或厚度方面可以变化。

在某些实施例中，活性单元、活性单元的厚度、电极和施加的电压被配置为使得所选波长(或频率)的入射EM波束跨EM波束的区域上经历相同或足够相似(例如，与波束转向设备的设计转向效率一致)的相位延迟级数，使得EM波束以所选的转向效率被转向到期望的度。在某些实施例中，活性单元、活性单元的厚度、电极和施加的电压被配置为使得EM波束的转向部分(例如，不是由于小于100％的有效填充因子而损失的部分)跨EM波束的区域上经历相同或足够相似(例如，与波束转向设备的设计转向效率一致)的相位延迟级数。在某些实施例中，活性单元、活性单元的厚度、电极和施加的电压被配置为使得多个所选波长(或频率)之一的入射EM波束和/或这种入射EM波束的转向部分在每个所选频率处经历相同或足够相似(例如，与波束转向设备的设计转向效率一致)的相位延迟级数。例如，但不限于，示例波束转向设备包括一个或多个活性层，其被配置为转向第一所选频率并对其他所选频率透明(或足够透明)，并且进一步包括一个或多个其他活性层，其被配置为转向第二所选频率并对第一所选频率透明(或足够透明)。在某些实施例中，活性层可以被配置为转向多于一个的频率，例如，在被转向的频率是相同波长的倍数的情况下，例如当活性单元的厚度与较高波长相同，并且是(例如)较低波长厚度的两倍时。

在贯穿本公开的某些实施例中，相邻层中的活性单元以交替模式彼此偏移(例如，参考图12-15)。出于本公开的目的，这种布置可以被称为象棋扫描仪或象棋图案。具有电阻性离散的高侧电极和象棋图案布置的某些实施例可被称为象棋扫描仪Pro(或象棋图案Pro)。图12至图15的实施例描绘了两个活性层协作以提供象棋图案中的波束转向设备的活性填充区域，但是将理解，可以布置三个或更多层和/或随机化或伪随机化层来提供波束转向设备的有效填充区域。象棋扫描仪或象棋扫描仪Pro实施例的术语是为了本文描述的方便和清楚而使用的。将理解，在某些实施例中，单元的大小、对齐和/或布置可以变化，使得活性单元和绝缘体单元的布置不像棋盘。非限制性地，大小、对齐和/或布置的变化可以包括具有单元的光学区域的不完全覆盖，倾斜的、弯曲的或其他非垂直的单元布置，和/或具有非正方形形状和/或变化的形状和大小的单元。

在某些实施例中，衬底、活性材料和/或绝缘体对于要被扫描仪偏转的传入光波是透明的，和/或在两种材料之间具有相似的折射率。将理解，透明度和/或折射率相似性可以改进设备的吞吐量。在某些实施例中，材料可以是不透明的、在所选波长下透明的等等。示例实施例包括添加的可选反射层，该反射层可以是扫描仪的最后一层(和/或扫描仪的最后一个光学活性层)。反射层可以是最后一层，和/或可以在波束转向设备的透明最后一层之后。在某些实施例中，某些实施例中的连续接地电极和/或某些实施例中的最后接地电极可以是反射性的。包含反射层使得光波第二次穿过扫描仪，有效地使活性层的厚度加倍，并且增加了转向能力和/或转向效率。

每个光学活性行包含由电光活性材料制成的一系列单元，诸如EO晶体(其可以是KTN、PMN-PT、BaTIO₃、SBN或某种其他晶体材料)、量子点材料、液晶和/或任何其他光学活性材料。在某些实施例中，不同的层和/或层内不同的单元可以包括来自设备中其他层或单元的不同材料。折射率可以动态改变的每种材料被夹在两个电极层之间。一层可以接地，并且一层可以施加除接地以外的电压。替代地，两层都可以施加不同于零的电压。在某些实施例中，使用单种以上的活性材料类型可能是有利的。

示例电极对于传入波是透明的，并且可以是仅使用一个施加电压的导电性的，或者是使用两个或更多个施加电压的电阻性的，同时在施加两个电压的位置之间创建线性或非线性的电压斜坡。电阻层将提供变化的电压，从施加到电极的最低电压到最高电压。在某些实施例中，高侧电极的部分可以是电阻性的，而高侧电极的其他部分可以是导电性的。在某些实施例中，高侧电极的电阻可以是可控的——例如，利用跨高侧电极提供的多个电阻元件，其中控制器可以在波束转向设备的操作期间配置电阻性布置。在另外的示例中，固态开关、齐纳二极管、运算放大器和/或其他固态设备可以用于提供对高侧电极电阻的适当控制，其响应时间被配置为满足波束转向设备的功能。

在某些实施例中，电极由透明导体材料制成，例如铟-锡氧化物或铟-锡合金。如果在一侧使用反射层，那么该侧可以由对光辐射不透明的导体制成。导电率水平可以是多种水平中的任何一种。接地(或低侧)电极可以是连续的或离散的，但是施加空间变化电压的高侧电极是离散的和/或由绝缘体单元和/或提供绝缘功能的几何间隔分隔开。在某些实施例中，绝缘体单元由与衬底相同的材料制成，或者由与衬底具有相似折射率的某种其他材料制成。作为替代，绝缘体材料可以是空气。

在某些实施例中，衬底、活性材料和/或绝缘体的折射率具有相似的光学属性，和/或在出现材料不连续的地方可以使用抗反射涂层。利用材料中相似的光学属性可以改进波束转向设备的吞吐量。使用抗反射涂层可以改进转向效率。在某些实施例中，绝缘体单元位于每个光学活性单元之间。在一个实施例中，EO单元和绝缘体的布置在每行中是相反的。在某些实施例中，其折射率可以被电子修改的活性单元具有与下一行中的对应绝缘体相同的大小。替代地，可以使用多个活性单元，使得单元的宽度总和与绝缘体的宽度相同。在某些实施例中，绝缘体和衬底由相同的材料制成，诸如SrTiO3或红外玻璃，以不仅在不同电压下分隔电极，而且还传输传入EM波。作为替代，绝缘体中的一个或多个或全部可以是空气。在某些实施例中，上方或下方的透明绝缘体和活性区大小相同，并且下一对绝缘体/活性区材料大小不同。

为了改进吞吐量，衬底、活性和绝缘体单元的折射率应该接近，和/或可以在出现材料不连续的任何边缘上使用抗反射涂层，以改进转向效率。理想的转向设备将重定向100％的照射光。在一个实施例中，高效率的波束转向可以重定向>90％的照射到设备上的光以转向角射出。各种波束转向应用可以利用不同水平的转向效率。在一个实施例中，光波可以处于可见至长波红外。在一个实施例中，衬底、绝缘体和电极的表面图应该至少是传入波波长的1/50，在UV、光学或红外实施例中，入射波的波长可以是0.25至12微米的波长。在某些实施例中，光学活性单元提供至少近似一个波长的相位延迟，并且因此具有至少一个波长除以折射率改变率的深度或层厚度。在某些实施例中，具有反射层的波束转向设备包括提供至少近似二分之一波长的相位延迟的光学活性单元，并且因此具有至少二分之一波长除以折射率改变率的深度或层厚度。在某些实施例中，光学活性单元的厚度随着相变延迟而渐进，和/或可以进一步包括确保跨活性单元阵列的单个方向上出现转向的特征(例如，通过对阵列面向的机械控制，和/或在这种控制可能的情况下对入射EM波束的控制)。可以选择每个活性单元的宽度来调整扫描仪的偏转角，并且进一步取决于特定波束转向设备的相位延迟级数方案。

在一个实施例中，如果扫描仪被设计成用1.5微米波长的光将波转向到高达30度的角度，则每个EO单元(或活性单元)的宽度将为3微米或更小。如果EO单元具有变化的大小，那么最大的单元将具有3微米的宽度。在该示例中，每两个EO单元之间的绝缘体单元的大小与下一行中对应的活性单元相同。

一个示例包括扫描仪的第二光学活性行，其类似于第一行，除了活性单元和绝缘体单元的位置相反。两行中电极和绝缘体的对齐对于为整个传入波提供最佳相位延迟非常重要。在传入的光波或光子波穿过两层后，完整的波将已经经历相位延迟，具有基于两层总移位的离散相移。层1将在其活性区中移位光波或光子波，然后在层1具有绝缘体的情况下，层2将在其活性区中移位波，并且该移位将以这种方式跨波束转向设备上继续。

使用电阻器而不是导体的那些活性折射率改变层可以以匹配由施加一系列离散的折射率改变阶跃而产生的波形倾斜的方式变化跨活性单元的电压。以这种方式，如参考文献1和2中所解释的，可以减少或消除量化损失，并且可以在单个电阻性电极宽度中提供近似一个波长的OPD，以将传入光偏转到最大角度。

在一个实施例中，每个电极层可以在一行中具有数千个离散的电极，并且每个相位重置可以包含一个或多个电极。较大的偏转角在重置之间需要较少的特定宽度的电极，因为重置之间的空间周期较小。在电阻性电极的情况下，重置周期可以与一个电阻性电极宽度一样小。在具有导电性电极的情况下，对于一个实施例，重置周期可以包括用于最大角度的离散数量的导电性电极，以及用于较小角度的更多电极。如参考文献1中解释的，八单元配置将把由于量化所致的损失限制为5％。取决于期望的转向效率，某些实施例可以具有少至三单元的配置，尽管在每个重置周期之前可以提供任意数量的单元，包括六个、八个、十个、十五个或二十个单元。由于光学活性单元对光波或光子波的调制是累积的，因此可以添加可选的反射层作为扫描仪的最后一层，以通过使光波或光子波第二次穿过相位延迟区域来提供更大的偏转角或更小的单元厚度。

一个示例实施例包括由插入在两个衬底之间的至少两个光学活性层制成的扫描仪。每个光学活性行包含单元阵列，其折射率可以在一个或两个极化下改变，诸如液晶、量子点或EO晶体，诸如SBN、PMN-PT、KTN和/或BaTiO₃。一个示例实施例包括夹在导电性或电阻性的电极之间的每个活性单元。在示例实施例中，在每行中的每个光学活性单元之间存在绝缘体单元，并且光学活性单元和绝缘体单元的布置在每行中是相反的。在一个实施例中，不同行中的任何对应单元的宽度完全相同，因此对于每对活性层/绝缘体区段，光经历与一个活性层相关联的OPD。对应的单元是对齐的，因此在一个单元对中，一层提供OPD，其对于给定的波长对应于给定的相移，并且在第二单元对中，第二层提供OPD或相移。

在某些实施例中，绝缘体单元和衬底由具有相同或相似折射率的材料制成，并且对于传入光波是透明的(或足够透明的)。在一个实施例中，扫描仪的所有层都被平面化到入射EM波波长的十五分之一(1/15)或更好的表面平坦度。衬底、活性材料和绝缘体单元的折射率应该相似，或者在材料之间的每个不连续处施加抗反射涂层以增加转向效率将是有利的。如果最后一个电极是反射性的，或者反射层被涂覆在一个衬底上，则透射光学或光子束扫描仪可以被制成反射性的。在某些实施例中，例如，在对于特定应用不需要转向EM波束的准确光学质量的情况下，绝缘体单元、衬底和/或活性单元可能具有不相似或显著不同的光学特性。

在本公开的另一个实施例中，扫描仪可以由两个或任意偶数个光学活性行构成。在示例实施例中，每两个光学活性行被插入在两个衬底之间，和/或多个光学活性行被波束转向设备的相对端处的两个衬底层界定。每两行通过公共的连续透明接地电极彼此分隔开。每行包括夹在导电性或电阻性的两个电极之间的光学活性单元阵列，并且绝缘体单元位于相邻的EO单元之间。在示例实施例中，EO单元和绝缘体的布置在每行中是相反的，并且每行中的活性单元的大小将与下一行中的对应绝缘体单元的大小相同。

在某些实施例中，绝缘体单元和衬底由具有相同折射率的材料制成，并且对于传入的光波或光子波是透明的，如IR玻璃或SrTiO₃。EO单元由其折射率可以在一个或两个极化下电子改变的任何材料制成，如液晶、量子点或EO晶体，如SBN、PMN-PT、KTN、BaTiO₃。在某些实施例中，扫描仪的层被平面化到所选的表面平坦度，以实现期望的光学质量和/或转向效率。示例且非限制性的表面平坦度值包括目标波长的十分之一、二十分之一、四十分之一和/或五十分之一或更好的表面平坦度。衬底、活性和绝缘体单元的折射率接近，否则在出现材料不连续的每个边缘上可能需要抗反射涂层。如果反射层被涂覆在一个衬底上和/或公共接地电极上，则该灵活透射光学或光子波扫描仪可以被实现为反射性的。

在Gregor Thalhammer，Richard W.Bowman，Gordon D.Love，Miles J.Padgett和Monika Ritsch-Marte的“Speeding up liquid crystal SLMs using overdrive withphase change reduction”(28January 2013/Vol.21，No.2/OPTICS EXPRESS p 1779-1797)中给出了一种确定从中减去OPD的值(例如，用于重置)的方法。出于各种目的，Thalhammer的论文通过引用以其整体并入本文。精细的角度波束转向也可能导致从一个值中减去重置，该值不正好是2πn相移的增量。Burrell R.Hatcher的文章“Granularity ofbeam positions in digital phased arrays”(Proceedings of the IEEE(Volume：56，Issue：11，Nov.1968)教导了使用相控阵进行非常精细的角度转向，但是开始从不是OPD一个波长的整数倍或相位的2πn的值中减去OPD一个波长的倍数。Hatcher的文章——在下文中可被称为“参考文献5”——出于所有目的通过引用以其整体并入本文。回扫效应是设备不能在两组电极之间瞬间改变其电压轮廓的结果，这在图2中示出。图2中的回扫区是针对其OPD或相位随着距离增加而减小的区。

许多模2π转向实施例(诸如液晶或电光晶体)由于在设备中施加电场或E场而创建一个极化下的折射率改变，如图11中所示。其他材料(诸如量子点)在施加电压时可以改变两种极化下的折射率。通过在那些电极上施加电压，将在介质上施加外部电场。外部电场在一种或多种极化下操控介质的折射率。该介质对于传入光必须是透明的(或者足够透明)，并且可以是液晶、电光晶体、量子点材料或者其折射率可以通过施加外部电场来操控的任何其他材料。如果提供锯齿相位轮廓，则单色光可以被偏转。由于弥散效应而无法精确控制那些电场导致类似的无法快速改变相移，并且无法创建急剧的折射率改变和急剧的OPD改变，因此无法快速改变OPD。回扫区降低了光栅的填充因子，其中填充因子被定义为在期望方向上被转向的波束的百分比。

弥散场是回扫区大于零的主要原因。对于液晶而言，也可能存在液晶无法快速改变取向的情况，但是弥散场通常是更具限制性的影响。图2示出了在相位轮廓的回扫部分期间，波束在错误的方向上转向。下式给出了由于回扫效应所致的效率。

等式1.

在等式1中，η是效率，Λ_F是回扫区的宽度，并且Λ是重置之间的宽度。等式1摘自P.F.McManamon，T.A.Dorschner，D.C.Corkum，L.J.Friedman，D.S.Hobbs，M.K.O.Holz，S.Liberman，H.Nguyen，D.P.Resler，R.C.Sharp和E.A.Watson的“Optical Phased ArrayTechnology”(Proc.IEEE 84(2)，268-298，1996)。McManamon参考文献“Optical PhasedArray Technology”—-在下文中可被称为“参考文献4”——通过引用以其整体并入本文。这是弥散场限制的转向效率。

以下等式提供了回扫距离对照转向效率，因为转向效率受到回扫的限制。

等式2.

图2示出了弥散场使得在传统的薄转向设备中不可能施加导致一个电极或更小、宽的重置的电场，同时使用小电极并利用具有正常折射率改变率的商业上可获得的材料转向大的角度。根据经验，重置的最窄宽度大约是电极和接地平面之间的设备层的厚度，如X.Wang，B.Wang，P.F.McManamon，J.J.Pouch，F.A.Miranda，J.E.Anderson，P.J.Bos的“Spatial resolution limitation of liquid crystal spatial light modulator”(Liquid Crystal Conference，Great Lakes Photonics Symposium，Cleveland，OH June7-11，2004)中所讨论的。Wang的参考文献“Spatial resolution limitation...”通过引用以其整体并入本文。

弥散场对目前已知的模2π波束转向设备具有显著的限制影响。对于透射波束转向，单元必须至少近似获得OPD的一个波长或生成2π相位所需的那么厚。0.3的双折射意味着单元必须是一个波长的大约3.3倍的厚度。表1给出了对使用透射波束转向的0.35折射率改变的转向效率的弥散场效应。对于折射率改变低于0.35的电光活性材料，转向效率值将低于表1中所描绘的值。

表1.对于先前已知的模2π波束转向设备，效率对照受弥散场效应限制的角度

角度(deg)	角度(rad)	折射率	效率
				20	0349	035	0.0％
15	0262	035	63％
				10	0.175	035	250％
5	0.087	035	56.5％
				2.5	0.044	035	76.4％
1.5	0.026	0.35	85.7％
				1	0.017	0.35	90.5％
0.625	0.011	0.35	93.8％
				0.25	0.004	0.35	97.7％
0.15	0.003	0.35	98.3％
				0.1	0.002	0.35	98.9％

表1示出，对于先前已知的模2π波束转向，在显著的转向角下，效率迅速下降。如果期望高效率，那么用于先前已知的模2π波束转向设备的转向角必须限制在非常小的角度。弥散场效率损失发生在每次转向事件中——例如，如果在方位角和仰角方向上均执行1度转向，则实现的效率将为(.905)^2，或大约82％的最终效率。符合本公开的示例模2π转向设备利用反射波束转向，光进入该设备中，从反射表面弹射并返回。结果，活性设备层的厚度减半，并且回扫区的宽度减半，从而增加了转向效率。

在某些实施例中，光学相控阵(OPA)非机械波束转向包括非常精确地指向小于衍射极限角光斑大小的1/100的能力。对于许多应用，包括高能应用和/或在敏感区域中执行的操作，转向期望角度的能力非常重要。使用OPA技术的模2π波束转向可以实现非常精确的转向，例如如参考文献5中所解释的。

另一个因子是由于量化所致的转向效率，其在来自参考文献3的下式中描述：

等式3.

/>

在等式3中，η是转向效率，并且q是转向设备的每个2π相移级数的步数。因此，八(8)步导致来自量化的95％的转向效率，并且十(10)步导致96.8％。与来自弥散场的损失相比，任何量化损失都是附加损失。由于一些所选步值的量化所致的实际损失将如表2中所示：

表2，量化损失

步数	效率
		2	41％
3	68％
		5	88％
6	91％
		8	95％
10	96.8％
		12	97.7％
16	98.7％
		20	99.2％

另一个背景问题是放大的效果。当放大时，有小波束通过它的波束偏转器将减小转向角，如下式中所示：

等式4.

在等式4中，θ_f是最终转向角，M是放大倍数，θ_i是初始转向角。例如，5mm宽的波束通过晶体并被放大到100mm宽的波束需要20的放大因子。因此，对于其中放大20倍的该示例，10度的转向角减小到半度。

参考图3，描绘了先前已知的体波束转向设备，以说明相对于本公开中的各种系统和方法的某些差异。在体波束转向中，光通过EO晶体，并被转向。在目前的实践中，通过施加电场，在正确方向上具有线性极化的入射光被偏转，并且转向角被变化。常规的体波束偏转器的偏转角计算如下：

等式5.

在等式5中，θ_f是偏转角，Δn是由施加的电压引起的折射率改变，并且L和W是矩形波束偏转器的长度和宽度。

先前已知的体波束转向设备遭受许多缺点。例如，当波束比晶体大时，波束被聚焦到晶体中，并且之后被扩展。这需要很大的放大倍数，这就减少了前面讨论过的有效转向角。附加地，先前已知的体波束转向设备需要在晶体内产生相当大的电压，该电压可能为数千伏。这些高电压是不合期望的，并且在操作设备的管理、材料选择和设备设计以及潜在的安全问题方面引入了许多挑战。由诸如图3中的体波束转向设备转向的波束在它穿过晶体时将有可能被准直。

图4描绘了先前已知的体波束转向设备，其使用两个体晶体以及其间的半波片来执行二维波束转向。除了需要半波片来将入射光的极化方向旋转90度之外，在两个晶体之间可能还需要一些透镜来确保波束进入第二晶体。

如图4中所见，有可能在一个晶体中首先将转向一个维度，并且然后有可能在第二晶体中将转向另一个维度。在一个维度上偏转的线性极化光行进通过第二晶体，在其极化方向被半波片旋转之后，在另一个维度上被转向。因此，当波束离开第一晶体时，它被偏转到某一角度。该波束方向在第二晶体中维持。这种几何形状的一个困难是偏转角必须保持得小，否则波束将会碰到第二晶体的侧壁。波束在晶体内部的偏转——导致撞击壁的可能性——通常被本领域技术人员称为波束走离。

参考图11，示例模2πn扫描仪包括由夹在两组透明离散电极之间的EO层3(例如，响应于施加的电压改变光学特性的EO活性层)制成的活性行。EO材料可以是响应于施加的电压而改变光学特性的任何类型的材料，至少包括EO晶体、晶体层、多个晶体层、EO晶体层、多个EO晶体层、液晶、聚合物、量子点设备、响应于施加的电场而具有线性折射率改变的晶体、和/或响应于施加的电场而具有二次折射率改变的晶体。响应于施加电压而改变的光学特性包括响应于施加电场的双折射和/或折射率的改变。在某些实施例中，该改变可能取决于转向EM波束的波长、极化和/或传播方向。在某些实施例中，该改变可以是线性的或非线性的。不限于本公开的任何其他方面，将理解的是，利用EO活性层、活性层、EO材料和/或晶体的描述可以附加地或替代地包括贯穿本公开描述的任何其他EO活性材料。

受益于本文公开内容的本领域技术人员可以容易地为特定系统选择适当的EO材料。对材料选择的某些考虑包括但不限于：材料的成本、转向能力(例如，所需的电场和/或光学改变量)、材料在改变光学特性时的响应时间、材料的成本、材料的制造考虑(例如，包括可用的制造方法、材料实现特定设计状态的制造过程的能力、和/或制造过程的成本)、在波束转向设备中配置的材料的物理强度、和/或材料的热能力(例如，承受热量生成和/或支持排热的能力)。当设想特定材料时，系统的某些考虑包括但不限于：所期望的转向量；资本成本对照运营成本的权衡；应用的能量吞吐量；EM波束方向、极化和/或波长选项的可用配置；波束转向方向、能量传递和/或转向波束的光学特性的期望准确度和精度；设备中或设备可访问的计算能力的可用性，以提供对设备中的电气组件和/或光学组件的补偿、控制和/或分析；和/或波束转向设备的大小(例如，影响每层的大小、层数和/或制造层的几何配置)。

在图11的示例中，上电极2是构成高侧电极层的高侧电极，并且下电极4是构成低侧电极层的低侧电极。在该示例中，下电极4可以处于接地状态电压，或者另一个低电压或基线电压值。上电极2可以处于所选的电压，从而跨EO层3的部分上提供所选的电压差，从而创建EO层3的活性单元。在图11的示例中，EO层3插入在两个衬底1之间。对上电极2和下电极4的描述是电气描述，而不是几何描述，并且上电极2可以在EO层3的垂直上侧或垂直下侧，或者a侧、倾斜或任何其他布置。在某些实施例中，一个或多个下电极4可以取而代之是连续或均匀的电极，诸如均匀的接地电极(例如，参考具有接地电极670的图12)。在某些实施例中，下电极4(和/或均匀接地电极670)可以是透明的、在所选的EM波长下足够透明的、反射性的、和/或包括反射层或与反射层耦合。在某些实施例中，衬底1是透明的，在所选的EM波长下足够透明，和/或包括反射层或与反射层耦合。在图11的示例中，光通过EO晶体层3垂直于衬底1传播，并且可以首先前进通过上电极2或下电极4，并且然后其次通过上电极2或下电极4中的另一个。

参考图5，本公开的实施例包括位于EO活性层10相对侧的一组透明离散电极30和接地电极40。接地电极对于传入光可以是反射性的或透明的。离散电极30可以是导电性的或电阻性的。在一些实施例中，离散电极可以代替统一接地电极40。光垂直于EO晶体层10传播，或者相对于接地电极40成一定角度通过EO晶体层10而朝向离散电极传播。

注意，术语“晶体”、“EO晶体”、“晶体层”和“EO晶体层”在本文中可互换使用，并且指代其折射率或双折射可以通过施加电场而改变的任何介质。本公开的晶体可以包括具有的折射率相对于施加场而线性或二次改变的晶体。术语“晶体”还可以包括液晶，或者其折射率可以通过施加电场而改变的任何介质。如果在图5中所示结构的两侧都使用透明电极，那么为了实现更大的转向角，一个实施例可以使用多个堆叠结构。

在图5中，接地电极40可以是透明的或反射性的。在具有透明接地电极40的情况下，它可以是如所示的单个电极，或者可以是类似于位于EO晶体层10另一侧的离散电极30的一系列电极。如果接地电极40是一系列电极，那么即使使用术语接地，所述一系列电极40也不必全部设置为零电压。

在电极30之间使用绝缘体20减少了针对模2π波束转向设备在背景部分中讨论的回扫。这将允许以高效率转向更大的角度，因为这将减少对电场的弥散场效应。在某些实施例中，绝缘体20可以是介电材料，和/或包括介电材料或层作为绝缘体20的一部分。在先前已知的模2π波束转向设备中，存在被称为弥散场的电场的显著扩展，这是回扫效应的主要原因。在电极30之间具有绝缘体20的图5的示例实施例减少了电极之间的电场扩散。透明离散电极30可以是导电性的或电阻性的。在这两种情况下，回扫距离将显著减小，但是无论是导电性的还是电阻性的，相位图都将不同。如前所述，图6示出了当离散电极30是导电性的时提供的示例相位图和急剧重置，并且图8示出了当离散电极30是电阻性离散电极和/或被配置为跨活性单元上提供最佳电压组的电极时提供的相位图和急剧重置。

在一个实施例中，晶体层10可以具有可能比绝缘体20低得多(例如1/100那么低)的电阻率。这被估计为将绝缘体20中的弥散电场扩散效应降低至例如近似1/100。绝缘体20的宽度可以影响弥散场的减少量。绝缘体的质量也可能影响弥散场的减少量，其中较小导电性的绝缘体提供更多的弥散场减少。绝缘体20可以完全延伸通过晶体层10，晶体层10的折射率可以被电场改变，或者绝缘体20可以仅部分延伸通过晶体层10。例如，绝缘体20可以延伸通过晶体层10从小于10％到大于80％的任何地方，或者它可以一直延伸通过晶体的100％。结果，当OPD在重置期间从近似一个波的倍数或一个波长的倍数减小到近似为零时，实现了更急剧的重置。因此，具有更急剧的重置结果的OPD轮廓和更高的转向效率得以实现。

将图2与图6相比较示出了电场将以比没有绝缘体20分隔离散电极30的情况更多的离散步进增量而增加，而不是被弥散场平滑，并且重置将更急剧得多。示例实施例利用绝缘体20对晶体层10的部分穿透来保持和/或配置增加的相位斜坡上的弥散场的一些平滑。示例实施例利用绝缘体20对晶体层10的部分穿透作为在晶体层10内创建绝缘体20的实际考虑——例如，以使得波束转向设备能够更容易制造和/或改进的机械结构。在某些实施例中，在重置位置处提供的绝缘体20被增强(例如，更高的电阻和/或阻抗、更大的厚度和/或晶体层10的更大的穿透性)，从而在重置位置处具有更大弥散场电阻的增加的相位斜坡部分上提供平滑效果。

参考图7，本公开的另一实施例包括倾斜电极50，而不是EO晶体层10表面上的电极。该实施例将减少或消除构建电场中的步长的量化效应。该实施例进一步包括EO晶体层10、接地电极40和绝缘体20。接地电极40包括但不限于透明接地电极。透明接地电极40可以是如所示出的单个电极，或者可以是一系列电极。同样，绝缘体20可以完全或部分延伸穿过EO晶体层10。倾斜电极50可以以任何配置的方式前进通过EO晶体层10，如贯穿本公开所描述的。

对于图7中所示的倾斜电极实施例，通过使用固定倾斜角减小离散电极50和接地电极40之间的距离，使相邻离散倾斜电极50上的电场连续或接近连续。虽然固定的电极倾斜角可能并非对于所有转向角都是理想的，但是它将在大范围的转向角上降低量化效应。如图8中所示，所施加电压的增加被距离改变补偿，以在重置之前在任何相邻的离散倾斜电极50处提供连续的或接近连续的电场。

使用绝缘体的另一个实施例(未示出)将使用液晶实现模2π波束转向，以引起折射率的改变。任何可以在一个极化下具有折射率改变的材料都可以与导电性或电阻性电极之间的绝缘体一起使用。绝缘体也可以位于电极之间，具有在0到液晶厚度之间的深度，这取决于期望的转向效率。

如图9和图10中所见，可以在接地电极层40之后和/或作为衬底上的一层添加镜面层60。如果使用结构的堆叠，则镜面层将在设备层的整个堆叠之后。这将通过减小所需的单元厚度和回扫区距离来增加在一定转向效率下允许的偏转角。

下面描述与图12的描绘一致的示例实施例。实施例包括插入在两个衬底600、605之间的两个光学活性行610、620。每行包含活性单元630的阵列，这些活性单元通过绝缘体单元640彼此分隔开。活性单元630由光学活性材料制成，并且夹在连续接地电极650和离散电极660之间。离散电极可以是导电性的或电阻性的。每行中活性单元630和绝缘体单元640的布置是相反的。行610、620中的活性单元630的大小与下一行中对应的绝缘体单元640的大小相同。最后一个接地电极670对于要被扫描仪偏转的传入光可以是反射性的或透明的。

下面描述与图13的描绘一致的示例实施例。图13中描绘的实施例类似于图12中所示的实施例，但是包括四个活性行680、685、690和695。四个活性行680、685、690和695插入在两个衬底710和720之间。该实施例可以包括任意偶数个活性行，和/或可以包括奇数个活性行，例如具有一个或多个重复行。每个活性行包括接地电极730，其中最后一个接地电极700对于要被扫描仪偏转的传入光是反射性的或透明的。类似于图12中所示的实施例，每个活性行包含活性单元740的阵列。活性单元通过绝缘体单元750彼此分隔。活性单元740由光学活性材料制成，并夹在连续的接地电极700、730和离散电极760之间，离散电极760可以是导电性的或电阻性的。在另一个实施例中，接地电极可以在离散元件中。活性单元740和绝缘体单元750的布置在每行中是相反的。行680、685、690和695中的活性单元740的大小与下一行中对应的绝缘体单元750的大小相同。虽然图13示出了两对行，总共4行，但是行数可以是任何数量，包括两行的任何倍数或其他布置。

下面描述与图14的描绘一致的示例实施例。扫描仪的实施例包括由公共透明连续接地电极780分隔的两个光学活性行770、775。活性行770、775中的每一个都插入在两个衬底805、807之间。每行包含活性单元790的阵列。活性单元790通过绝缘体单元800彼此分隔。活性单元由光学活性材料制成，并夹在连续的接地电极780和离散电极810之间，离散电极810可以是导电性的或电阻性的。活性单元790和绝缘体单元800的布置在每行中是相反的。行770、775中的活性单元790的大小与相邻行中对应的绝缘体单元800的大小相同。反射层820可以位于衬底805的表面上，以使扫描仪具有反射性。

下面描述与图15的描绘一致的示例实施例。图15中所描绘的扫描仪的实施例类似于图14中所示的实施例，但是包括四个活性行830、840、850和860，而不是仅仅两个活性行。该实施例可以包括任意偶数个活性行，和/或可以包括奇数个活性行，例如具有一个或多个重复行。每两行被透明的连续接地电极780分隔开，并且每对行被两个衬底插入。更具体地，如图15中所示，第一对行插入在衬底870和872之间，并且第二对行插入在衬底872和875之间。每行包含活性单元790的阵列。活性单元790通过绝缘体单元800彼此分隔。活性单元由光学活性材料制成，并夹在连续的接地电极780和离散电极810之间，离散电极810可以是导电性的或电阻性的。活性单元790和绝缘体单元800的布置在每行中是相反的。一行中的活性单元790的大小与相邻行中对应的绝缘体单元800的大小相同。反射层890可以位于衬底870的表面上，以使扫描仪具有反射性。虽然图15示出了两对行，总共4行，但是行数可以是任何数量，包括两行的任何倍数或其他布置。

在图12-15中，光初始垂直于衬底朝向离散电极传播通过活性单元，或者与垂直线成某个初始输入角度。在图12-15中，离散电极可以是导电性的或电阻性的。在导电性离散电极的情况下，同一时间只有一个电压施加在每个离散电极上，并且重置通常将包含八个或更多离散电极，以便基于量化损失实现95％或更好的转向效率。在电阻性电极的情况下，可以在每个离散电极上同时施加两个或多个不同的电压，并且重置可以仅包含一个或多个离散电极。此外，在图12-15中所描绘的实施例中，活性单元由任何透明材料制成，其折射率可以通过在离散电极上施加电压来改变。这种透明材料包括但不限于EO晶体，如PMN-PT、KTN、SBN、PBN、PZT、BaTiO₃、液晶和/或量子点材料。

参考图16，描绘了波束转向设备的示例实施例。图16的示例包括两个活性层，其中EO活性材料1606提供多个活性单元，每个活性单元位于多个离散的高侧电极1610之一和低侧电极1612(在图16的示例中描绘为公共接地电极)之间。该示例波束转向设备包括位于每个高侧电极1610之间的绝缘体1608，以及设置在活性层每一侧的衬底1602、1604。图16的示例可以另外包括更多的活性层，并且衬底1602、1604可以位于每个活性层之间和/或在活性层间首尾穿插。图16的示例类似于象棋图案波束转向设备，在相邻的活性层中具有偏移的活性单元，使得入射EM波束穿过一个或另一个活性层。图16包括EO活性材料1606跨绝缘区(1608)的桥接部分1614，其可以提供渐进相位延迟的斜坡平滑，和/或可以提供波束转向设备的更容易的制造和/或改进的机械属性。

参考图17，描绘了波束转向设备的示例实施例。图17的示例包括两个活性层，其中EO活性材料1706提供多个活性单元，每个活性单元位于多个离散的高侧电极1710之一和低侧电极1712(图17的示例中的共享公共接地电极)之间。该示例波束转向设备包括位于每个高侧电极1710之间的绝缘体1708，以及设置在活性层每一侧的衬底1702、1704。图17的示例进一步包括反射层1716。图17的示例可以另外包括更多的活性层，并且衬底1702、1704可以位于每个活性层之间和/或在活性层间首尾穿插。图17的示例类似于象棋图案波束转向设备，在相邻的活性层中具有偏移的活性单元，使得入射EM波束穿过一个或另一个活性层。图17包括EO活性材料1706跨绝缘区(1708)的桥接部分1714，其可以提供渐进相位延迟的斜坡平滑，和/或可以提供波束转向设备的更容易的制造和/或改进的机械属性。

参考图18，描绘了波束转向设备的示例实施例。图18的示例包括一个活性层，在单个活性层内提供近似100％的填充效率。图18的示例包括提供多个活性单元的EO活性材料1806，每个活性单元位于多个离散的高侧电极1810、1811之一和低侧电极1812(图18的示例中的公共接地电极)之间。该示例波束转向设备包括衬底1804——在图18的示例中，衬底1804为活性层提供绝缘功能，并且位于高侧电极1810之间的衬底1804的部分可以被认为是绝缘体，如贯穿本公开所述。图18的示例进一步包括与衬底1804相对的衬底1802，以及耦合到衬底1804的反射层1816。图18的示例包括由单个活性EO衬底1806形成的多个活性单元，具有不同的厚度1818、1820。该示例波束转向设备包括第一厚度1818，该第一厚度1818为目标EM波束的波长、目标EM波束的波长的一半(例如，在具有反射层1816的实施例中)，和/或为目标EM波束的离散数量的波长和/或半波长。该示例波束转向设备进一步包括第二厚度1820，其至少比厚度1818大半个波长，或者比厚度1818大一个全波长。在某些实施例中，厚度1818是一个波长(λ)，并且厚度1820是两个波长(2λ)。在某些实施例中，调整跨每个活性单元上施加的电压以提供期望的相位延迟轮廓，和/或变化具有不同厚度1818、1820的活性单元的宽度以提供期望的相位延迟轮廓。在某些实施例中，在单个活性层内具有两个(或更多个)活性厚度的波束扫描仪(诸如图18中所描绘)被描述为城堡扫描仪和/或城堡图案。在某些实施例中，其中电阻性高侧电极1810、1811与城堡图案一起利用，这样的波束扫描仪被描述为城堡扫描仪Pro或城堡图案Pro。为了本文描述的方便和清楚，使用了城堡扫描仪或城堡扫描仪Pro实施例的术语。图18的示例在本公开的某些实施例中提供了许多优点，包括对于给定的转向能力，波束转向设备的制造的简化、波束转向设备的机械完整性的增强和/或扫描仪的更小的垂直覆盖区(例如，沿着入射EM波束的传播轴)。

为了描述清楚起见，本公开全文提供了具体的示例，并示出了本公开的各种特征的互操作性。根据特定系统所期望的能力，所描述的实施例可以整体或部分组合，和/或可以省略某些所描述的特征。例如，在任何描述的实施例中，电阻性电极可以用于一些或所有的高侧电极。在任何所描述的实施例中，活性单元厚度可以在任何活性层中或者在活性层之间渐进并且可以变化。绝缘体可以作为显式设备提供(例如，如图12或16中)和/或可以作为气隙或衬底部分被包括(例如，如图18中)。低侧电极可以处于任何电压值，包括基线或零参考电压、低于高侧电极的任何电压(在转向操作期间)，和/或负参考电压。电极可以作为倾斜或波状电极提供在波束转向设备的一个或多个部分中，或贯穿波束转向设备。波束转向设备的全部或部分可以被提供为象棋布置、城堡布置或贯穿本公开描述的任何其他布置。

本公开描述了转向入射EM波束的活性层。应理解，EM波束的转向可以在单一方向上(例如，X或Y、方位角或仰角等)和/或用于EM波束的单极性，并且可以提供附加层以包括在其他方向上、在另一极性上的附加转向，和/或为第一方向和/或极性提供增量转向。

参考图19，示意性地描绘了被构造为执行用于转向多个EM波长的某些操作的示例控制器1902。为了描述清楚起见，控制器1902被描绘为单个设备，尽管控制器1902的各方面可以跨多个设备上分布，以硬件和/或作为存储在计算机可读介质上的指令、作为系统中存在的传感器或致动器和/或通过网络通信和/或远程处理能力来实现。

示例控制器1902包括被构造为在功能上执行控制器1902的某些操作的多个电路。具体参照图19描述了某些操作，但是贯穿本公开的任何操作、过程或技术都可以由诸如控制器1902之类的控制器来实现或执行。示例控制器1902包括确定入射EM波束的波长值1906的入射波长电路1904、响应于入射EM波束确定第一EO层命令值1910和第二EO层命令值1912的转向配置电路1908。给定的系统可以包括任意数量的EO层，和/或EO层可以是一个或多个物理层内的活性单元的逻辑布置，例如，其中活性单元的区域跨构成EO层的多个物理层上分布。EO层命令可以包括要提供给多个电极的多个命令，包括给高侧电极的电压命令，和/或给低侧电极的下拉命令(例如，在转向操作期间一个或多个低侧电极被拉至较低电压)，使得当执行EO层命令时，跨EO层上提供所选的相位延迟级数。在某些实施例中，EO层命令进一步包括协调EO层的定时值，例如当控制器1902以顺序和/或脉宽调制(PWM)操作转向多个EM波长时。示例控制器1902进一步包括转向实现电路1914，其向转向控制模块1916提供第一EO层命令值1910或第二EO层命令值1912中的至少一个。

控制器1902的操作可以在运行时或设计时间期间或者在这些的组合期间执行。例如，在要被转向的入射EM波束的波长是预定的情况下，入射波长电路1904的操作可以在设计时执行，例如在活性单元的材料选择和配置、活性单元的几何形状、EO层的厚度、反射层的利用(或不利用)、绝缘体的所选参数以及电极(高侧和/或低侧)的设计电压中。在该示例中，EO层命令1910、1912可以针对所选波长预定，并且转向配置电路1908的操作包括提供EO层命令1910、1912的查找(例如，考虑波长值1906、系统中一个或多个EO层的配置和/或所命令的转向的量和方向)。在该示例中，当入射EM波束活动时，转向实现电路1914在所选的操作周期期间和/或连续地向转向控制模块1916提供EO层命令1910、1912。在该示例中，转向控制模块1916响应于由转向实现电路1914提供的命令来控制电极电压以实现EO层命令1910、1912。

在另一个示例中，诸如当入射EM波束的波长在波束转向设备的初始构造之后是可配置的、可选择的和/或变化的(例如，用单个硬件设备支持多个转向配置，和/或用单个硬件设备转向多个EM波束波长)，入射波长电路1904的一个或多个操作可以在运行时执行。在该示例中，入射波长电路1904在运行时确定波长值1906，例如使用本领域中已知的任何感测技术，和/或通过确定另一系统参数指示正在利用特定波长值1906(例如，网络参数、由另一控制器提供的参数、特定EM源的活动状态等)。在该示例中，转向配置电路1908确定EO层命令1910、1912(例如，考虑波长值1906、系统中一个或多个EO层的配置和/或被命令的转向的量和方向)。在该示例中，转向控制模块1916响应于由转向实现电路1914提供的命令来控制电极电压以实现EO层命令1910、1912。

为了本描述的清楚起见，提供了控制器1902的操作的某些示例。将理解，控制器1902的操作可以在设计时和/或运行时操作的任何组合中提供，并且进一步地，控制器1902的操作可以响应于系统的操作条件、包括控制器1902的波束转向设备的应用的改变(例如，转向波长的改变、期望的转向能力的改变和/或多层转向操作的定时的改变)和/或响应于波束转向设备的硬件配置的改变(例如，EO层、系统电压和/或EM源波长的改变)而被调整。

示例转向控制模块1916响应于第一EO层命令值1910或第二EO层命令值1912中的至少一个，向第一高侧电极层或第二高侧电极层中的至少一个提供所选电压。示例转向控制模块1916进一步包括固态电路，该固态电路向第一高侧电极层和第二高侧电极层的每个电极施加所选电压。示例固态电路进一步选择性地将电源耦合到第一高侧电极层和第二高侧电极层的每个电极，和/或使用脉宽调制(PWM)操作选择性地耦合电源。在某些实施例中，转向控制模块1916包括被配置为执行操作以实现EO层命令值1910、1912的硬件元件，例如响应于来自转向实现电路1914的命令的固态开关。在某些实施例中，转向控制模块1916可以是智能控制器，其被构造为提供命令来实现由转向实现电路1914所提供的EO层命令值1910、1912。在某些实施例中，转向控制模块1916的方面可以在控制器1902上实现。因此，将看到，EO层命令值1910、1912可以变化，从低级硬件命令(例如，开/关，或者源自控制器1902或从控制器1902切换的电压值)到高级转向命令(例如，对于EO层2在X轴上转向5度，和对于EO层3在Y轴上转向7度)，这些的组合，和/或这些之间的中间参数(例如，指示转向量和/或要控制的层的电压值，转向控制模块1916被配置为响应于的简单状态值等)。在某些实施例中，转向控制模块1916可以接收EO层命令值1910、1912作为物理值(例如，电压、频率、压力或另一物理值)，作为来自控制器1902的网络通信参数，和/或作为由转向控制模块1916从控制器1902存储器中检索的参数(例如，在由转向实现电路1914填充的所选存储位置中)。示例转向控制模块1916硬件和操作示例是非限制性的，并且是为了本描述的清楚而提供的。

在某些实施例中，具有厚元件和薄元件的EO活性层在本文中被称为城堡配置。在某些实施例中，城堡配置包括构成波束转向设备的活性单元的厚元件和薄元件(例如，具有相关联的离散高侧电极)两者。在某些实施例中，城堡配置包括具有交替的厚元件和薄元件的波束转向设备的相邻物理层，诸如图16中所描绘的。在某些实施例中，具有一个或多个电阻性高侧电极的城堡配置中的波束转向设备在本文中可以称为城堡pro配置。

在某些实施例中，具有交替活性单元的EO活性层在本文中被称为象棋配置。在某些实施例中，象棋配置包括交替的波束转向设备的相邻物理层，使得入射EM波束从一个EO活性层穿过一个或另一个活性单元。在某些实施例中，象棋配置包括大小相同(例如，厚度、宽度或两者)的来自相邻层的活性单元。在某些实施例中，具有一个或多个电阻性高侧电极的象棋配置中的波束转向设备在本文中可以被称为象棋pro配置。

参考图20，示例装置1902包括解释EM波束值2004(例如，波束转向设备的入射EM波束的波长和/或频率)的入射波束电路2002、解释转向轮廓值2008的转向请求电路2006、以及响应于转向轮廓值2008确定多个电压值2010的转向配置电路1908。在某些实施例中，转向请求电路2006响应于EM波束值2004和/或转向请求值2012来确定转向轮廓值2008。示例转向轮廓值2008包括转向指令(例如，要转向的波长和/或极性，以及可以响应于转向目标位置和/或转向量而确定的转向方向)。示例转向配置电路1908响应于转向轮廓值2008确定多个电压值2010，例如确定提供波束转向设备的活性单元的配置以按照与转向轮廓值2008一致的方式转向入射EM波束的电压值2010。

在某些实施例中，多个电压值2010对应于EO材料的多个活性单元，其中多个电压值2010包括至少一个级数电压值和电压重置值(例如，跨一个或多个活性单元的电压轨迹，以及在每个活性单元处和/或在所选数量的活性单元之后重置的电压重置值)。示例装置1902进一步包括转向实现电路1914，其响应于多个电压值2010提供EO命令值1910。

下面描述了示例装置1902的某些其他方面，这些方面中的任何一个或多个可以存在于某些实施例中。示例装置1902包括，其中电压重置值包括多个活性单元中的两个相邻活性单元之间的电压调整，以在活性单元中相邻活性单元中的第一个和活性单元中相邻活性单元中的第二个之间施加2πn相移，其中n包括小的正整数值。示例转向轮廓值2008对于EM波束的所选极性包括：EM波束的目标位置；EM波束的目标转向角；EM波束的第一转向轴的第一目标转向角和EM波束的第二转向轴的第二目标转向角；和/或前述的任何一种。示例EM波束值2004包括至少一个EM波束值，诸如：入射EM波束的波长值、入射EM波束的存在以及入射EM波束的特性(例如，极性、能量水平、定时值、入射角等)。示例装置1902包括转向配置电路1908，其进一步确定EO材料的多个活性单元层的多个电压值2010。在某些实施例中，转向实现电路1914向设备提供(一个或多个)EO命令值1910以实现波束转向，例如向转向控制模块1916。

以下描述参考了根据本公开的某些过程和操作的示意性流程图和示意性流程描述。任何这样的过程和操作可以与本公开的任何系统一起利用和/或由本公开的任何系统来执行，并且与贯穿本公开描述的其他过程和操作一起利用。操作的任何分组和排序都是为了描述的方便和清楚，并且除非另外明确指出，否则所描述的操作可以被全部或部分地省略、重新排序、分组和/或划分。

参考图21，示例过程2100包括在多层波束转向设备处接收入射电磁(EM)波束的操作2102、确定入射EM波束的波长值的操作2104、以及响应于所确定的入射EM波束的波长值利用多层波束转向设备的第一层或第二层选择性地转向EM波束的操作2106。

下面描述了示例过程的某些其他方面，其中的任何一个或多个可以存在于某些实施例中。示例过程进一步包括操作2106，以通过以下操作来选择性地转向：将所选的电压施加到第一层或第二层中所选的一层，跨第一层或第二层中所选的一层上施加电压梯度，和/或通过以所选的间隔跨第一层或第二层中所选的一层上施加重置。示例过程进一步包括确定感兴趣的选择频率的操作2108，以及以至少等于感兴趣的选择频率的频率交替入射EM波束的波长值的操作2110。

参考图22，示例过程2200包括：操作2102，以在电光(EO)材料的多个活性单元处接收入射电磁(EM)波束；操作2202，以向多个活性单元施加电压，从而选择性地调整多个活性单元中的每一个的光学特性；以及操作2204，以重置多个活性单元中的至少两个相邻活性单元之间的电压，从而转向入射EM波束。在某些实施例中，重置操作2204之间的活性单元的数量是单个活性单元，例如，其中电阻性高侧电极、倾斜电极和/或贯穿本公开描述的其他配置提供了可以跨单个活性单元上施加电压梯度的配置。在某些实施例中，即使在可以跨单个活性单元上施加电压梯度的情况下，重置电压的操作2204也可以在大于一(1)个单元的活性单元的数量之后执行，例如，在电压梯度延续到第二单元的情况下(例如，为了减少跨波束转向设备上的重置次数，为了将跨单个单元上的电压梯度保持在所选值以下，为了将跨单个单元上的电压梯度保持在线性或导电性电阻器的其他所选区内，等等)。

下面描述示例过程2200的某些其他方面，其中的任何一个或多个可以存在于某些实施例中。示例过程包括重置电压的操作2204，该操作包括以下各项中的一个或多个：将电压重置一定量，以在多个活性单元中的第一个和多个活性单元中的相邻的第二个之间施加2π相移；将电压重置一定量，以在所述多个活性单元中的第一个和所述多个活性单元中的相邻的第二个之间施加2πn相移，其中n包括小的正整数值；和/或将电压重置为施加负相移的值。示例过程2200进一步包括操作2202，以将电压施加到多个活性单元，以：将渐进相移施加到入射EM波束；和/或通过向多个活性单元中的相邻活性单元施加渐进电压，并以多个活性单元的所选间隔重置渐进电压，来施加渐进相移。在某些实施例中，重置之间的多个活性单元的所选间隔包括每个所选间隔中的多个活性单元中的至少六(6)个。在某些实施例中，向多个活性单元施加电压的操作2202包括：向多个活性单元中的每一个施加均匀电压，并且进一步向多个活性单元中的相邻活性单元施加不同的均匀电压；向多个活性单元中的每一个施加电压梯度；和/或向多个活性单元中的相邻活性单元施加不同的电压梯度。

示例过程2200进一步包括操作2206以将对应于多个活性单元中的第一个的第一高侧电极与对应于多个活性单元中的第二个的第二高侧电极绝缘，其中多个活性单元中的第一个与多个活性单元中的第二个相邻。在某些实施例中，操作2206包括响应于多个活性单元中的第一个和包括对应于重置电压的多个活性单元中的至少两个的活性单元中的第二个来增强绝缘(例如，在具有最大相移/电压的第一渐进相位延迟级的最终活性单元和具有最小相移/电压的第二渐进相位延迟级的初始活性单元之间提供增强的绝缘)。示例过程2200进一步包括操作2208，以在第一轴上转向入射EM波束，从而提供第一轴转向的EM波束。在某些实施例中，过程2200进一步包括操作2210，以确定入射EM波束的附加轴和/或附加极性是否要被转向，并重复操作2102、2202、2204和2206，从而在第二轴和/或第二极性上转向。例如，过程2200进一步包括，响应于操作2210确定为是，操作2102在EO材料的第二多个活性单元处接收第一转向EM波束(例如，来自过程2200的先前迭代)，操作2202向第二多个活性单元施加电压，从而选择性地调整第二多个活性单元中的每一个的光学特性；和/或操作2204以重置第二多个活性单元中的至少两个相邻活性单元之间的电压，从而在不同于第一轴(和/或第一极性)的第二轴(和/或第二极性)上转向入射EM波束。在某些实施例中，过程2200进一步包括将对应于第二多个活性单元中的第一个的第一高侧电极与对应于第二多个活性单元中的第二个的第二高侧电极绝缘的操作2206，其中第二多个活性单元中的第一个与第二多个活性单元中的第二个相邻。可以看出，示例过程2200的操作提供了双轴转向和/或双极性转向的EM波束。

参考图23，示例过程2300包括解释电磁(EM)波束值的操作2302、解释转向轮廓值的操作2304和响应于转向轮廓值确定多个电压值的操作2306。多个电压值对应于EO材料的多个活性单元，并且多个电压值包括至少一个级数电压值和电压重置值。在某些实施例中，渐进电压值可以在活性单元内，和/或在活性单元之间步进。示例过程2300进一步包括操作2308，以响应于多个电压值提供EO命令值。

下面描述示例过程的某些其他方面，其中的任何一个或多个可以存在于某些实施例中。示例过程2300进一步包括：其中电压重置值包括多个活性单元中的两个相邻活性单元之间的电压调整，以在活性单元中相邻活性单元中的第一个和活性单元中相邻活性单元中的第二个之间施加2πn相移，其中n包括小的正整数值。示例转向轮廓值包括EM波束的目标位置和/或EM波束的目标转向角；其中转向轮廓值包括EM波束的第一转向轴的第一目标转向角和EM波束的第二转向轴的第二目标转向角；其中转向轮廓值包括针对EM波束的第一极性的第一目标转向角和针对EM波束的第二极性的第二目标转向角；和/或其中EM波束值包括至少一个EM波束值，诸如：入射EM波束的波长值、入射EM波束的存在以及入射EM波束的特性。示例过程2300进一步包括操作2306，以确定EO材料的多个活性单元层的多个电压值。

参考图24，示例过程2400包括提供包括EO活性材料的EO层的操作2402，以及形成EO层的多个活性单元的操作2404，其中所述形成包括：将包括多个离散电极的高侧电极层操作性地耦合到EO层的第一侧；以及将低侧电极层操作性地耦合到EO层的第二侧。示例过程2400进一步包括操作2406，以将绝缘体操作性地耦合到EO层的多个活性单元，其中绝缘体至少部分地位于活性单元中的第一个和活性单元中的第二个之间。

下面描述示例过程2400的某些其他方面，其中的任何一个或多个可以存在于某些实施例中。示例过程2400进一步包括：操作2402包括以城堡配置提供EO层；操作2402包括以象棋配置提供多个EO层；操作2404包括通过提供多个离散电极作为电阻性电极来操作性地耦合高侧电极层；操作2404包括通过提供多个离散电极作为倾斜电极来操作性地耦合高侧电极层；和/或操作2404包括通过提供多个离散电极作为具有所选几何布置的电极来操作性地耦合高侧电极层。示例过程2400进一步包括：操作2402包括通过提供多个EO层来提供EO层，并且操作2404进一步包括通过将多个高侧电极层中的每一个操作性地耦合到多个EO层中对应的一个来形成EO层的多个活性单元；和/或操作2404进一步包括通过操作性地耦合低侧电极层来形成EO层的多个活性单元，使得低侧电极层由多个EO层中的相邻EO层共享。示例过程2400进一步包括：操作2402进一步包括通过利用用于EO层的EO材料的邻接衬底来提供EO层；操作2406进一步包括通过利用用于绝缘体的绝缘体材料的邻接衬底操作性地耦合绝缘体；操作2404进一步包括通过利用反射性低侧电极层操作性地耦合低侧电极层；操作2404进一步包括通过提供多个离散电极作为具有可选电阻轮廓的电阻性电极来操作性地耦合高侧电极层；和/或操作2404进一步包括通过提供多个离散电极作为固态电极来提供多个离散电极作为具有可选电阻轮廓的电阻性电极。

参考图25，用于实现改进的模2πn电光或光子束转向扫描仪的示例过程2500包括提供模2πn电光或光子束转向扫描仪的操作2502、将光束引入扫描仪的至少一个活性EO晶体层的操作2504、以及将一个或多个电压施加在扫描仪的导电性或电阻性离散电极上以使折射率改变得足以引起行进通过扫描仪的光束的OPD改变的操作2506。

不限于本公开的任何其他方面；可与过程2500一起使用的第一示例改进的模2πn电光或光子束转向扫描仪包括至少一个活性EO层，其具有第一侧和相对的第二侧；沿着第一侧布置的至少一个导电性或电阻性离散电极；沿着第二侧布置的至少一个接地电极，以及布置成至少部分延伸到活性EO层中的至少一个绝缘体；以及可与过程2500一起使用的第二示例改进的模2πn电光或光子束转向扫描仪包括布置在两个衬底之间的至少两个活性行，衬底对于入射光或光子波是透明的，每个活性行具有第一侧和相对的第二侧，其中每个活性行包括由至少一个绝缘体单元分隔的至少两个活性单元，布置在至少两个活性行中的两个之间的至少一个接地电极；所述至少两个活性行中的每一个都具有至少一个离散的导电性或电阻性电极，它们沿着与所述至少一个接地电极相对的每个活性行的第一侧或第二侧布置；并且其中在至少两个活性行中的一行中的至少两个活性单元和绝缘体单元的布置与在至少两个活性行中的另一行中的至少两个活性单元和绝缘体单元的布置相反。

参考图26，描绘了示例波束转向设备。示例波束转向设备包括具有波束转向组件的硬件层2602，包括高侧电极层2606、低侧电极层2610和多个活性单元2608。活性单元2608位于高侧电极层2606和低侧电极层2610之间，并且包括响应于施加的电压或电场而改变光学特性的EO活性材料。示例波束转向设备可以包括构成活性单元2608的衬底的EO活性材料，该衬底作为EO活性材料的离散元件，或者作为单片衬底来提供，其中插入在高侧电极层2610的多个离散电极中的每个离散电极之间的单片衬底的部分各自形成一个活性单元。在某些实施例中，EO活性材料的片段可以形成几个活性单元2608，其中EO活性材料形成在多于一个的片段中以创建活性单元层。

示例波束转向设备进一步包括响应于电压命令、转向命令或其他类似命令结构的电压控制器2612，其中电压控制器2612提供高侧电极层2606和/或低侧电极层2610的元件的电压控制，从而控制跨活性单元2608上的电压差和/或电场。在某些实施例中，电极层2606、2610的电压控制包括升高高侧电极层2606和/或高侧电极层2610的个体离散电极的电压，并且可以进一步包括降低低侧电极层2610和/或低侧电极层2610的个体离散电极的电压(和/或连接至地)。在某些实施例中，示例波束转向设备的硬件层2602可以包括贯穿本公开的任何波束转向设备的任何特征和/或元件，包括但不限于：插入(至少部分地)一个或多个活性单元2608之间的绝缘体；作为离散或连续电极层提供的电极(例如，其中高侧电极层2606或低侧电极层2610中的至少一个被提供为离散电极，和/或其中每个活性单元2608在高侧或低侧被提供有离散电极，以为该活性单元提供个体电压差控制)；倾斜的和/或成几何轮廓的电极；在城堡布置、象棋布置或这些布置的组合中提供的活性单元；反射层或反射元件(例如，作为反射层提供的衬底或接地电极，和/或与这些之一相关联的反射层)；和/或在硬件层2602中的层界面的至少一部分上提供的抗反射涂层。在某些实施例中，硬件层2602包括多层活性单元，这些活性单元被构造为协作以提供以下各项中的一个或多个：针对多于一个极性的转向；多于一个轴；入射EM波束2604的多于一个目标波长；附加转向能力；和/或在活性单元的不同硬件层之间协作，以便转向特定的波长、极性和/或轴。

在某些实施例中，离散电极2606被定大小为使得个体离散电极2606的长度(例如，离散电极2606的左右距离)与活性单元2608的厚度相同或相似。在某些实施例中，个体离散电极2606的长度与活性单元2608的厚度之比被称为纵横比。已经发现，具有与活性单元2608的厚度相同的离散电极2606(例如，提供大约1的纵横比)最小化了(但没有消除)电极2606之间的弥散场。在某些实施例中，并且非限制性地，与活性单元2608的厚度相同或相似的离散电极2606的长度(例如，具有大约1的纵横比)包括：长度和厚度标称上相同(例如，允许因制造和组装过程的变化和公差，以及部件间的变化)；选择长度和厚度，使得弥散场在最小弥散场值的所选量(例如，比率、偏移值、低于最大阈值等)内；从标称上可获得部件可获得的长度和厚度之间最紧密的匹配(例如：现成的或商业上可获得的电极和/或EO材料；与已投入生产的其他系统中的可获得电极和/或EO材料最紧密的匹配；和/或电极和/或EO材料的最紧密匹配，所述EO材料选自为其他考虑而设计的一系列材料(例如：波束转向设备的大小；渐进相位延迟级的数量和每个阶段中的相位延迟步的数量；波束转向设备的机械完整性；和/或波束转向设备的热量传递环境和/或排热环境)。在某些实施例中，某些电极2606可以具有与活性单元的厚度相同或相似的长度，并且其他电极2606可以不具有与活性单元的厚度相同或相似的长度。例如，位于重置位置处的电极2606(例如，第一级的最后一个电极，和/或第二级的第一个电极)可以被定大小为相对于同一波束转向设备中的其他电极2606更接近与活性单元的厚度相同的长度。在另一个示例中，某些电极2606可以由绝缘体(和/或能力更强的绝缘体)分隔，而其他电极2606不被绝缘体(和/或能力更弱的绝缘体)分隔，非绝缘电极2606分隔具有接近1的纵横比，并且绝缘电极2606分隔具有远离1的纵横比。可以看出，电极2606的长度和/或活性单元的厚度2608可以被调节，以提供跨波束转向设备的期望弥散场轮廓，例如利用弥散场来平滑相位轮廓(例如，参考图8)，同时诸如在像重置位置的高损失区处最小化弥散场损失。

鉴于本公开的各种实施例，可以看出，在某些实施例中，诸如λ、1/2λ和/或1/4λ以及这些长度的整数倍的电极2606长度可能是合期望的，以匹配活性单元2608的变化的厚度，或者在波束转向设备内，在波束转向设备层内(例如，其中不同的层被提供来转向不同的波长)，或者在不同的设备之间。例如，在转向效率是首要考虑的波束转向设备中，可以提供电极2606长度与活性单元2608厚度的紧密匹配，并且在期望平滑相位延迟轮廓的波束转向设备中，电极2606长度与活性单元2608厚度的匹配可以放宽一一即使在波束转向设备以其他方式被配置为将相同波长的入射EM波束转向到相同转向方向能力的情况下。

示例波束转向设备进一步包括向硬件层2602提供转向命令的转向控制器2616。电压控制器2612响应于转向命令来提供电极层2606、2610的元件的电压控制，从而将入射EM波束2604作为转向EM波束2614引导到期望的位置。在某些实施例中，转向控制器2616和/或电压控制器2612包括任何方面，和/或被配置为执行如贯穿本公开所提及的任何操作以执行波束转向操作。不限于本公开的任何其他方面，转向控制器2616和/或电压控制器2612可以包括控制器1902的任何方面或执行控制器1902的任何操作，和/或可以执行参考图21—25的公开内容中所记载的任何操作，和/或参考图31的公开内容中所记载的任何操作。

参考图27，示例波束转向设备包括高侧电极层2606、低侧电极层2610和活性单元2608。在图27的示例中，高侧电极层2606被提供为多个离散电极，低侧电极层2610被提供为公共接地电极，并且活性单元2608包括位于每个离散高侧电极和公共低侧电极的对应部分之间的单片EO活性衬底层的部分。在图27的示例中，波束转向设备不包括活性单元和/或离散的高侧电极之间的绝缘体，但是在某些实施例中，图27的波束转向设备被配置为使用被配置为减少弥散场损失的转向控制器2616和/或电压控制器2612来管理对转向效率的弥散场损失。在某些实施例中，图27的波束转向设备以半波电压轮廓实现，例如如参考图29-31的公开内容中所述。在某些实施例中，图27中的示例波束转向设备的一个或多个部分被提供有1或大约1的纵横比。

参考图28，描绘了示例波束转向设备，类似于图27中描绘的波束转向设备。图28的示例中的波束转向设备包括离散的高侧电极2801和相对的离散的低侧电极2803。波束转向设备包括形成活性单元2608的EO活性层，其中每个活性单元2608由相对电极2801、2803之间的EO活性层的一部分形成。在某些实施例中，一个或多个电极可以省略其间的绝缘体，和/或图28的波束转向设备可以在半波电压轮廓中操作。在某些实施例中，例如取决于硬件和电极类型以在电极上实现期望的电压轮廓，离散的低侧电极2803的利用可以提供对电压轮廓的更方便的开发，诸如通过操控低侧电极2803上的单独电压。

在某些实施例中，例如，在提供1或大约1的纵横比促使设计减少每次重置的电极数量(例如，由于孔口和/或波束转向设备的大小)的情况下，半波电压轮廓可以与电阻性电极组合，从而提供量化损失的一些减少，同时实现弥散场损失的半波电压轮廓优点。如将在参考图30的公开内容中描述的，半波电压轮廓实施最大弥散场区(回扫距离)，其等于离散电极之间的距离。为了比较，城堡布置实施最大回扫距离，该距离是一个离散电极的宽度，并且象棋布置实施最大回扫距离，该距离是零的理论值(例如，其中每个电极被绝缘体包围，从而限制了电极范围处的边缘效应)。某些另外的考虑包括：对于波束转向设备的半波电压部分，期望纵横比为大约1；对于波束转向设备的城堡布置部分，期望衬底和EO活性材料之间的光学属性匹配；以及对于波束转向设备的象棋布置部分，期望绝缘体和EO活性材料之间的光学属性匹配。受益于本文公开内容的本领域技术人员可以容易地确定利用本文描述的各种特征的波束转向设备的布置，所述特征包括：绝缘体的使用；象棋布置；城堡布置；所选的纵横比；包括半波电压轮廓的所选电压级数；EO活性层、衬底和/或(一个或多个)绝缘体的所选光学属性；和/或反射层的利用。在确定对于特定波束转向设备利用哪些特征时的某些考虑包括但不限于本公开的任何其他方面：期望的设备转向能力；转向效率；提供的电压及其控制；制造考虑因素；和/或波束转向设备的期望大小。

参考图29，示例转向控制器2616和电压控制器2612被配置为减少波束转向设备中的弥散场损失，包括具有或不具有绝缘元件的波束转向设备。示例转向控制器2616包括转向请求电路2006，其确定(一个或多个)转向值2012，例如转向方向、目标位置、转向效率值等。在某些实施例中，(一个或多个)转向值2012包括入射EM辐射的所选波长或频率、所选极性、所选转向轴或其他参数。示例转向控制器2616进一步包括确定(一个或多个)EO命令值1910的转向配置电路1908，所述(一个或多个)EO命令值1910可以包括响应于(一个或多个)转向请求值2012的贯穿波束转向设备的期望光学特性(例如，OPD改变)。在某些实施例中，针对波束转向设备中的一个或多个各种层、例如响应于所选波长、极性、效率、转向轴等的层，确定(一个或多个)EO命令值1910。在某些实施例中，转向配置电路1908利用半波电压轮廓2908来确定(一个或多个)EO命令值1910，该(一个或多个)EO命令值1910可以用于波束转向设备中的一个或多个EO活性层，和/或一个或多个EO活性层的部分。可以看出，在某些实施例中，波束转向设备的一层或多层可以利用半波电压轮廓2908，而波束转向设备的其他层可以被配置为利用另一电压轮廓。示例转向控制器2616进一步包括转向实现电路1914，其响应于(一个或多个)EO命令值1910向电压控制器2612提供命令。在某些实施例中，(一个或多个)EO命令值1910与贯穿波束转向设备的各种活性单元的所选电压之间的转化可以由转向实现电路1914(例如，将电压命令直接传递到电压控制器2612)或由电压控制器2612(例如，将(一个或多个)EO命令值1910转化成波束转向设备中电极的(一个或多个)电压值2010)来执行。示例电压控制器2612通过直接操作电压控制硬件(例如，固态开关、PWM设备、继电器等)，或者通过将(一个或多个)电压值2010提供给响应于(一个或多个)电压值2010的硬件层，从而以在波束转向设备的活性单元中实现(一个或多个)EO命令值1910的方式激励电极，来将(一个或多个)电压值2010提供给电极(高侧电极，或者高侧和低侧电极两者)。

图30是实际相位轮廓2808的示例描绘，根据建模和计算，相信使用本公开的各个方面——包括诸如图29中描绘的转向控制器2616和电压控制器2612和/或使用诸如图31中描绘的过程，可实现该相位轮廓2808。在图30的示例中，OPD级数2806被描绘为高于和低于标称电压2804，具有相对于标称电压的正电压和负电压，并且可以被称为半波电压轮廓。附加地，在图30的示例中，纵横比被提供有大约1的值。在图30的示例中，重置发生在正电压电极和负电压电极之间。已经发现，诸如图30中描绘的电压轮廓结合大约1的纵横比提供了电压的快速重置，其中弥散场区被限制到电极之间的距离，即使不利用绝缘体亦如此，从而在重置时弥散场损失方面提供显著降低。图30的示例描绘了电阻性电极，尽管也可以利用导电性电极。因为EO活性层中的最大电压是标称电压相位延迟轮廓(例如，从2π延迟电压重置到零延迟电压)中的电压的一半，所以使用半波电压轮廓的EO活性层的厚度可以是标称电压相位延迟轮廓所用厚度的一半。附加地，添加反射层(例如，反射衬底、反射接地电极或专用反射层)可以提供标称电压相位延迟轮廓所用厚度的四分之一的厚度。

在某些实施例中，超薄EO活性层(例如，1/4λ，对于某些转向波长，其可以是500nm或更小)的利用提供了附加的能力。例如，小的物理覆盖区和制造的简易性提供了额外层的容易添加，以转向附加波长、递增的转向能力和/或附加极性的转向和/或转向轴。在另一个示例中，超薄层提供增加的能量吞吐量能力，因为薄层吸收较低部分的能量流通作为热量，并且具有更有利的排热环境(较低的能力，和较短的热量传导路径)，其服从有源或无源冷却系统(例如，与反射层热接触的冷却层)。

在图30的示例中，相位延迟级数的高电压2802可以与π相位延迟一致，并且低电压2806可以与-π相位延迟一致，使得在重置位置108处施加2π(或2πn)重置，但是系统中的总电压是相对于标称电压2804。因此，可以看出，在图30的示例中，由任何活性单元施加的相位延迟(和对应的电压)的最大量值是π(或者+/-π)，并且因此，活性单元所需的最大厚度可以低至λ的一半，而不是λ，当在单个活性单元内施加量值2π的相位延迟时一般需要λ。

图30的示例描绘了对称的电压轮廓(例如，高电压值2802和低电压值2806均距标称电压值2804相同的距离)，尽管电压轮廓可能是不对称的。附加地，半波电压轮廓仍然可以以超过+/-π的最大量值相位延迟(这可以是对称的)进行利用。

参考图31，示意性地描绘了使用半波电压轮廓来转向入射EM波束的示例过程3100。过程3100包括接收入射EM波束的操作2102，以及确定入射EM波束的转向请求值的操作3104。示例过程3100进一步包括操作3106，以确定响应于转向请求值的半波电压轮廓，例如在响应于转向请求值和入射EM波束的波束转向设备的EO活性层上提供OPD轮廓。示例过程3100进一步包括操作3108，以响应于半波电压轮廓提供电压命令，从而配置EO活性层并引导入射EM波束。示例操作3108包括提供跨EO活性层上的电压级数，并提供重置位置，在该重置位置，第一延迟级的最后一个电极(或电容器)的功率与第二延迟级的第一电极(或电容器)的功率近似相等且符号相反。示例操作3108包括提供电压，使得与第二延迟级的第一电极的负电压相比，第一延迟级的最后一个电极具有近似相等的正电压。

参考图32，描绘了包括薄波束转向设备3206的示例波束转向设备。示例薄波束转向设备3206可以是任何模2π相移设备，包括多个具有电压重置的活性单元，如贯穿本公开(例如在图5-31和/或图44以及相关描述中)所描述的。在某些实施例中，薄波束转向设备3206可以是以城堡配置、城堡pro配置、象棋配置、象棋pro配置和/或交替电阻器电极配置。在某些实施例中，薄波束转向设备3206可以包括薄波束转向设备的一层或多层。图32的示例附加地包括凸透镜部分3202和凹透镜部分3204。在某些实施例中，入射EM波束在凸透镜部分3202处进入波束转向设备，穿过薄波束转向设备3206，并从凹透镜部分3204的表面射出。在某些实施例中，图32的实施例被称为零光焦度弯月形透镜实施例，因为透镜部分3202、3204与无光焦度透镜一起操作。凸透镜部分3202会聚被转向的EM波束，并且凹透镜部分3204放大EM波束的转向，同时发散被转向EM波束(被凸部分的会聚抵消)。虽然图32的实施例可以利用无光焦度透镜，但是在某些实施例中，所利用的一个或多个透镜部分可以替代地(或附加地)包括有光焦度透镜，诸如变焦透镜(例如，参考美国PCT申请PCT/US19/57616的图54-56和相关描述)。基于计算和建模，相信诸如图32和33中所描绘的波束转向设备能够将入射EM波束转向到超过+/-20°和/或超过+/-30°的角度。

参考图33，描绘了波束转向设备的另一实施例，其中对于凸透镜部分3302和凹透镜部分3304具有分隔的组件。在某些实施例中，透镜部分3302、3304的分隔可以提供制造的简易性、冷却的简易性和/或与薄波束转向设备3206的电气连接，和/或透镜部分3302、3304作为不同设备和/或具有不同操作配置的分隔。在某些实施例中，例如在透镜部分3302、3304是集成组件(例如，如图32中)和/或由相同工艺制造的情况下，透镜部分中的像差可以被可接受地抵消。在某些实施例中，可以利用制造公差来确保透镜部分3302、3304的可接受的性能。

参考图34，描绘了本公开的示例系统3400。示例系统3400包括使用本公开的多个方面的具有广角能力并保持转向效率的波束转向设备。图3400的具体实现是为了说明而提供的，并且该示例的组件不限于本公开。示例系统3400包括将被引导至所选位置(例如，目标区域、扫描期间的扫描区域等)的入射波束3412。示例波束转向设备3400可以附加地或替代地将光路引导至目标位置、观察位置等，以在检测阵列、光子阵列、传感器等处接收EM波束3412(例如，将接收到的EM波束从目标位置转向检测器，而不是从EM源转向目标位置，和/或这些的组合——例如，将EM波束从EM源引导至目标位置，并接收来自目标位置的被转向检测器的返回)。示例系统3400包括初始转向层3402，其能够将EM波束3412转向所选角度。示例初始转向层3402包括PBG，但是可以附加地或替代地是任何转向设备，诸如薄波束转向设备、体波束转向设备、离散转向设备(例如，能够在多个离散转向角之间转向)、和/或连续转向设备(例如，能够在转向设备的能力范围内的所选角度、任意角度、和/或对于系统3400的应用和/或目的足以被认为是“连续”的大量离散角度进行转向)。

示例初始转向层3402包括极性双折射光栅、双折射棱镜等。在初始转向层3402是PBG的示例中，示例系统3400包括将入射波束3412转向偏移角的PBG 3402，该偏移角可基于入射波束3412的极化来选择。示例系统100进一步包括第一体积全息图3404和第二体积全息图3406。体积全息图3404、3406为以特定角度接收的光(例如，在第一体积全息图3404处接收的上波束3414，或在第二体积全息图3406处接收的下波束3416)调整入射EM波束3412的角度(例如，转向)，并穿过以另一角度接收的光(例如，在第二体积全息图3406处接收的上波束3414，或在第一体积全息图3406处接收的下波束3416)。示例系统3400包括薄波束转向设备3410，其提供最终发射波束(例如，3414或3416)的连续转向。最终转向设备3410可以是离散转向设备、连续转向设备、薄波束转向设备和/或体波束转向设备。为了描述的清楚，本文的示例描述了最终的转向设备3410。在某些实施例中，薄波束转向设备3410提供了某些优点，这些优点取决于特定的系统和应用可能是有用的，例如，提供了整个系统3400的小轴向跨度以容纳最终的转向设备3410，并且提供了增强的入射面积，从而允许仍然撞击薄波束转向设备3410的活性转向部分的大范围的转向能力。

可以看出，薄波束转向设备3410相对于进入薄波束转向设备3410的入射角进行转向，并且近似增加入射光的可用角度。例如，如果初始转向层3402和(一个或多个)体积全息图3404、3406的组合能够达到+/-20度(例如，对于上部路径3414为“上”或“左”20度，并且对于下部路径3416为“下”或“右”20度)，则能够转向+/-20度的薄波束转向设备3410导致波束转向设备3400能够转向+/-40度。图34的示例描绘了在给定轴(例如，仰角、方位角或其他所选轴)上的转向。可以看出，可以提供附加的转向层(例如，(一个或多个)初始转向层3402、体积全息图3404、3406、薄和/或体转向设备3410等)以在附加的轴上转向。在某些实施例中，包括极化管理等可以根据层中设备(例如，PBG、体积全息图等)在入射波束3412渐进通过系统3400时对入射波束3412的极化的响应而提供在转向层之间。

图34的具体示例提供了许多益处。例如，PBG 3402的利用提供了对所选转向角的方便应用、例如由(一个或多个)体积全息图3404、3406利用，以及由体积全息图3404、3406高效离散转向到扩展角，从而提供了由薄波束转向设备3410发射的系统3400的基线转向能力的增强。图34的示例的实施例可以容易地构造成提供+/-60度的转向能力，具有超过90％的总转向效率。将注意到，在60度转向下，具有平坦发射表面(例如，图1描绘中的薄波束转向设备3410的右手面)的几何效率(或“余弦效率”)将为0.5(或COS 60°)，这是对任何波束转向设备的物理约束。利用弯曲的发射表面可以增加几何效率，例如在利用鱼尾增强器(或弯月形透镜)的本公开实施例中所阐述的，诸如在图32和相关公开中所阐述的。

将理解，将调整跨连续转向元件3410上的相位延迟级数轮廓，以计及光的入射角(例如，来自图34中的左侧)，从而实现期望的转向角和光学特性。例如，当先前的转向元件3402、3404、3406是活动的时，入射波束3412的相位波前不垂直于薄波束转向设备3410。因此，相位延迟级数(例如，参考图6、8、30和46)可以被调整以提供发射波束3414、3416的所选转向、相位轮廓等，和/或配置接收的EM辐射(例如，补偿转向元件3402、3404、3406(例如，它们是接收的EM辐射的下游而不是上游转向元件)回到接收EM辐射3412的EM检测器——未示出)。

下面描述图34的某些附加和/或可选特征，这些特征不限于本公开中设想的实施例。示例系统包括连续转向设备(例如，薄波束转向设备、体转向设备等)，它或者在初始转向层3402的位置处，和/或替换初始转向层3402、第一体积全息图3404和/或第二体积全息图3406的全部或一部分。附加地或替代地，可以提供体积全息图3404、3406的附加级，例如在附加的方向上转向，以在连续转向元件3410之前提供附加的离散转向，等等。在某些实施例中，一个或多个离散的转向元件3402、3404、3406可以提供在连续转向元件3410的下游。

参考图35-37，描绘了连续转向元件3410和/或转向系统3400的示例转向操作。图35-37中描绘的示例转向操作是示例说明性转向数据，其代表根据本公开的薄和/或体转向设备的连续转向元件3410。图35-37中描绘的转向能力与本文阐述的其他转向元件(例如，3402、3404、3406)提供的偏移转向协作。示例且非限制性的连续转向元件3410能够转向超过20度的角度，同时维持>90％的效率(例如，在图37的示例中，在92.3％效率下为20度)。图35-37所描绘的性能至少可通过利用半波电压轮廓的薄波束转向设备来实现。

参考图38，描绘了具有相关联的鱼尾增强器3802(和/或弯月形透镜)的示例薄波束转向设备110。在某些实施例中，鱼尾增强器3802被提供有零光焦度，或者鱼尾增强器3802保持入射波束3412的会聚/发散特性。为了本描述的清楚起见，入射波束3412被描绘为垂直于薄波束转向设备3410，但是将理解的是，入射波束3412可以以某个角度被转向(例如，如图34中所描绘)。鱼尾增强器3802扩展了薄波束转向设备3410的转向能力。例如，根据本公开的实施例的薄波束转向设备3410、诸如利用半波电压轮廓的薄波束转向设备3410可以以高效率实现大约30度的转向(参考图40)。具有相关联的鱼尾增强器3802的示例薄波束转向设备3410可以转向大约20度(设备3410的能力)，被增强到大约28.5度而不会损失转向效率。在某些实施例中，鱼尾增强器3802还可以适度地减少余弦损失，例如减小发射表面和转向光束3414之间的几何角度。可以使用透镜部分的厚度、透镜部分的曲率半径和/或用于弯月形透镜的透镜材料的折射率来操控鱼尾增强器3802的光焦度(例如，会聚/发散特性)。在某些实施例中，前部部分(例如，在入射波束3412侧)、后部部分(例如，在发射波束3414侧)或两者可以实现为变焦透镜(VFL)。透镜动作可以用集成透镜主体提供(例如，如图32、38和39中所描绘)，其中透镜部分提供在薄波束转向设备3410的每一侧(例如，如图33中所描绘)，和/或对一个或两个透镜部分利用VFL。这些布置中的任何一种在本文都可以被称为鱼尾增强器3802和/或弯月形透镜。具有鱼尾增强器3802的示例薄波束转向设备3410包括钽酸钾铌铁矿(KTN)作为薄波束转向设备的活性材料(或EO材料)，并且能够从薄波束转向设备偏转(转向)高达+/-15-25度，对于波长为1550nm的转向波束，利用鱼尾增强器3802部分偏转高达+/-30度。可以看出，+/-30度的最终转向能力为具有完全覆盖的系统3400提供了高达+/-60度的总转向，利用了高达+/-30度的预转向(无论是离散的还是连续的)。在某些实施例中，例如在入射波束3412可以以垂直于薄波束转向设备3410的取向提供的情况下，中间转向区的覆盖可以由薄波束转向设备3410在没有辅助的情况下转向来执行，并且可用的转向范围可以进一步扩展。示例实施例包括能够转向+/-30度的薄波束转向设备3410(可能具有相关联的鱼尾增强器3802)，其中向每一侧的转向增强高达30度，从而提供高达完全+/-90度的转向覆盖。因此，本公开的实施例可以提供具有高达+/-90度的任意范围限制的完全转向覆盖，这是平坦发射表面的理论极限。将理解，余弦损失在高转向角下显著增加，例如，余弦损失在60度下为50％，并且在90度下为100％，因此非常高的转向能力对于许多应用而言可能是不必要的。因此，本文的实施例能够支持期望从平坦发射表面进行波束转向的任何应用，唯一的限制是对于给定的应用而言保持可接受的余弦损失。

参考图39，示例波束转向系统3900包括多个转向层，以及具有相关联鱼尾增强器3802的薄波束转向设备3410。示例波束转向系统3900包括第一转向层3902，其选择性地在第一或第二方向上使入射波束3412转向(例如，第一方向转向发射波束3414，并且第二方向转向发射波束3416)。第一转向层3902可以是离散的转向元件(例如，PBG)或连续的转向元件(例如，体转向设备、薄转向设备等)。示例波束转向系统3900包括第一体积全息图3904和第二体积全息图3906，第一体积全息图3904响应于第一入射角以在渐进到薄波束转向设备3410之前进一步增加转向角，第二体积全息图3906响应于第二入射角以在渐进到薄波束转向设备3410之前进一步增加转向角。将会看到，体积全息图3904、3906可以用作离散转向角加强器，以扩展薄波束转向设备3410的转向范围。在某些实施例中，入射波束3412可以在没有来自第一转向层3902的转向的情况下被提供，例如在当前操作条件下薄波束转向设备3410的自然转向能力能够转向转向目标值的情况下。在某些实施例中，例如在第一转向层3902是连续转向元件的情况下，入射波束3412可以被转向到不是体积全息图3904、3906的编码角度之一的角度，其中入射波束3412将穿过体积全息图3904、3906，而没有来自体积全息图3904、3906的转向角增强，例如以提供从第一转向层3902到薄波束转向设备3410的微小转向增强。图39的示例包括在示例配置中描绘的可选鱼尾增强器3802。由第一转向层3902执行的转向可以通过操控入射波束3412的极化、控制第一转向层3902中的相位延迟级数(例如，控制转向设备的电压轮廓，该转向设备可以是薄波束转向设备和/或体波束转向设备)等来控制。在某些实施例中，可以完全省略体积全息图3904、3906，例如在第一转向层3902能够为应用的转向窗口提供足够的转向增强而没有由(一个或多个)体积全息图3904、3906提供的离散增强的情况下。图39的示例描绘了在给定轴上但是可以被调整的转向，如贯穿本公开所阐述的，以还提供在第二轴上的转向。在提供双轴转向的情况下，并且对于贯穿本公开的实施例，针对每个转向轴的转向层可以是不同的(例如，针对每个转向轴的不同组和/或顺序的转向元件)，和/或针对每个转向轴的转向能力可以是不同的。

(例如，薄波束转向设备3410的)示例薄膜扫描仪充当可变闪耀光栅。一般地，入射角和衍射角之间的关系(例如，3414/3416进入和离开薄波束转向设备3410的轨迹)可以在等式6中近似：

等式6.薄膜扫描仪的入射角和衍射角之间的关系

在等式6中，θ_i是入射角，并且θ′_d是光栅内部的偏转角，k_i＝n_i2π/λ是入射波数，并且n_i是入射侧介质的折射率。n_i被认为近似为1，因为假设光从空气中进入，但是如本领域技术人员将理解的，对于其他介质，该参数可以被修改。k_d被定义为k_d＝n_d2π/λ，其是偏转波数，并且n_d是偏转侧的介质的折射率，Q是衍射级。K是光栅波数，其如等式7中定义：

等式7.光栅波数的定义

在等式7中，Λ是重置周期。

在透射偏转器的情况下，当光从光栅材料出射到空气中时，光将被折射。根据Snell定律(等式8)：

n_dsinθ′_d＝sinθ_d

等式8Snell定律，基于折射率比确定偏转角(针对空气假设为1)

在等式8中，θ_d是空气中的偏转角。因此，透射光栅的光栅公式将由等式9来近似：

等式9.透射光栅的光栅公式

等式9中的公式示出，如果入射角选择正确，那么对于非法向入射光可以实现更宽的偏转角。对于法向(垂直)入射，偏转角将由公式10近似：

等式10.法向入射的EM波束的偏转角

注意，如果sinθ_d>1，波可能不会出现在远场。因此，对于给定的期望角度，已经发现优选的是

在完美闪耀光栅的情况下，最大强度将是q＝±1。因此，对于法向入射，sinθ_i＝0，其中薄波束转向设备近似完美闪耀光栅，偏转角将由等式11近似：

等式11.法向入射EM波束的偏转角估计

对于最大设计角度，Λ优选是最小值，并且反之亦然。例如，如果薄膜被设计成将1550nm的法向入射光偏转±20°，则最小重置周期(Λ)将近似为4.5m。

在某些实施例中，转向设备被配置为使得只有±1的阶幸存；否则，衍射效率将显著降低，因为很大一部分光将被发送到与更高阶衍射相关联的其他角度，其中|qλ/Λ|＜1。

一般地，如果

则对于q＝±1，最终转向角可以通过等式12估计：/>

等式12.非垂直入射EM波束的偏转角

例如，对于

最小角度近似为0°，并且最宽角度将为/>

对于/>

最小角度将近似为0°，并且最宽角度将为/>

因此，通过提供为

的入射角，光可以被转向/>

参数

是薄膜扫描仪(例如，薄波束转向设备110，和/或相关联的鱼尾增强器502)在法向入射EM波束的情况下设计的最大角度的正弦值。因此，除了在非典型情况下，Λ可能是薄膜扫描仪可以提供的最小重置周期。通过使用配备有鱼尾增强器的半波电压法，法向入射(sinθ_i＝0)的光可以被转向高达±30°。如果±1阶的密度最大化，那么

参数Λ是在纵横比(例如，活性单元的厚度与长度之比——参见美国申请16/999,815的图26和相关描述)仍为1的情况下可用的最小重置周期。在示例中，如果sinθ_i＝±0.5，则光可以被转向近似±90°。

在示例中，其中q＝±1，那么

示例波束转向系统利用薄波束转向设备110，诸如基于半波电压的设备，而没有相关联的鱼尾增强器。示例系统可以容易地被配置用于薄波束转向设备110部分，以具有至±20°的无辅助高效转向能力。因此，对于这种系统：

并且其遵循最终增强的转向能力近似±43°(例如，其中q＝±1，则/>

因此，利用本文所阐述的入射角调整来提供增强的转向，利用设计用于将法向入射光转向

的薄膜扫描仪，针对/>

和/>

入射角生成的转向能力可以转向/>

下面描述能够转向±60°的示例波束转向系统，并且其不限于本公开的任何其他方面。示例波束转向系统与图34中描绘的示例一致。该示例波束转向设备包括设计用于将法向入射光转向高达±25.6°的薄波束转向设备、PBG和插入在PBG和薄波束转向设备之间的两个体积全息图。在示例中，与PBG相配合，体积全息图被配置为将法向入射波束作为以+25.6°或-25.6°到薄波束转向设备上的入射波束提供到PBG上。例如，PBG可以被配置为向入射波束提供第一或第二角度，诸如响应于入射波束的极化，其中第一角度与第一体积全息图所响应的所选角度相匹配，并且其中第二角度与第二体积全息图所响应的所选角度相匹配。在某些实施例中，示例中的PBG可以用诸如连续转向元件的不同类型的转向元件替换，所述转向元件是可控的来为体积全息图提供(一个或多个)所选角度。在示例中，PBG(或其他引导转向元件)将入射波束转向(一个或多个)所选角度，第一体积全息图将光转向

第二体积全息图将光转向/>

薄波束转向设备被设计成将法向入射波束转向/>

并且波束转向系统的总转向能力为/>

如本文所述，本公开的实施例包括入射EM波束的转向，其中在至少某些操作条件期间，入射到最终转向层(例如，薄波束转向设备)的EM波束不是法向入射角。因此，在某些实施例中，由于高入射角，可以考虑在波束转向系统的布置中考虑一阶反射，并且可以被认为是转向效率的损失。参考图41，对于给定波束转向设备的说明性操作图。在图41的示例中可以看出，低的并且通常不显著的反射发生在高达大约θ_i18度。在图41的示例中，甚至30度的入射角——足以支持可以提供+/-60度转向的许多布置——导致大约5％的反射损失。在许多应用中，相对于先前已知设备的转向效率和能力，给定本公开的+/-60度衍射有效的波束转向设备的能力，5％的反射损失可能是可容易接受的。图41的示例是针对典型的扫描仪材料和EM波束轮廓(例如，波长、强度等)确定的。受益于本公开的本领域技术人员可容易地获得图41中描绘的数据类型，以及在设想特定系统时通常可获得的信息，诸如扫描仪材料、EM波束特性、表面条件(例如，抗反射涂层的可用性和/或利用率、表面特性等)。可以看出，对于图41中的说明性数据，直到θ_i大约为60度时，反射损失才达到10％。本公开不限于特定的θ_i值，包括超过60度的值，但是注意，给定波束转向设备可以任意地能够以显著低于60度的θ_i值(例如，转向高达+/-90度)。因此，本公开阐述了能够转向到任意能力的波束转向系统，其转向效率对于广泛的应用保持较高。在某些实施例中，在高θ_i值下发生的反射损失可以仍然是可接受的，例如，在θ_i的高值为给定系统提供超过构想应用的反射损失的益处的情况下，诸如降低对薄波束转向设备3410的能力要求，消除其他组件(例如，鱼尾增强器3802)，将一些转向任务转移到高效率组件(例如，体积全息图)，在波束转向设备内的所选位置和/或组件之间操控热量生成和/或排出，等等。

以下描述了体积全息图的几个设计考虑，这些考虑是说明性的而非限制性的。示例体积全息图将入射EM波束转向一个角度，诸如

或/>

示例体积全息图的作用类似于具有厚度的衍射光栅，并且由在z＝0(例如，体积全息图活性介质的一侧)和z＝Δ(例如，体积全息图活性介质的相对侧)的平面之间延伸的记录介质(例如，光热玻璃)制成。等式13阐述了x、y和z坐标中的体积全息图的干涉图案：

等式13.示例体积全息图的干涉图案

在等式13的示例中，I_r和I_o是参考和物体波束的强度，并且k_r和k_o分别是物体和参考波矢。在示例中，光栅矢量k_g＝k_o-k_r和周期的正弦模式为L＝2π/|k_g|。如果参考波点与物波之间的角度为Θ，则光栅周期为|k_g|＝2ksinΘ/2，并且周期将近似为

在示例中，平行板被记录并形成厚的衍射光栅——其称为体积全息图。当用波照射体积全息图时，光栅的平行平面仅当满足布拉格条件/>

时才反射波；否则，光将被透射。

角是光栅平面和入射参考波之间的角度，其近似是参考波和物波之间角度的一半。对于提供/>

入射角的示例体积全息图和提供/>

的第二示例体积全息图，则入射光与第一和第二体积全息图中光栅的平行平面之间的角度分布优选为

和/>

以满足布拉格条件。

表3总结了如所描述的将光转向所选宽角度的示例布置。转向扫描仪布置可实现的角度能力可能受到第二转向层(例如，薄波束扫描设备、连续转向设备等)的全内反射角的限制)，这将限制可以用于增强转向能力的第二转向层上的撞击角度。示例实施例可以利用PBG和/或体积全息图(VH)在第二转向层之前提供初始转向，但是初始转向可以替代地或附加地由任何其他转向元件提供，诸如连续或离散转向设备、任何类型的薄波束转向设备和/或与一个或多个VH组合的转向设备

/>

表3.转向所选角度的波束转向系统的示例布置

参考图42，示意性地描绘了被构造为执行用于转向EM波束(无论是发射的还是接收的)的某些操作的示例转向控制器4202。为了描述清楚起见，转向控制器4202被描绘为单个设备，尽管转向控制器4202的各方面可以跨多个设备上分布，以硬件和/或存储在计算机可读介质上的指令来实现，作为存在于包括转向控制器4202的系统中的传感器和/或致动器，和/或通过网络通信和/或远程处理能力来实现。

示例转向控制器4202包括被构造为在功能上执行转向控制器4202的某些操作的多个电路。参考图42描述了某些操作，但是贯穿本公开的任何操作、过程或技术可以由诸如转向控制器4202的控制器实现或执行。示例转向控制器4202可以形成贯穿本公开而公开的任何系统、装置、设备或其他实施例的一部分。不限于本公开的任何其他方面，包括诸如参考图42描述的一个或多个方面的转向控制器4202可以存在于具有一个或多个可控设备的系统中，所述可控设备诸如但不限于连续转向元件(例如，薄波束转向设备和/或体波束转向设备)、PBG(例如，与能够提供可选择极化的EM源组合)和/或体积全息图(例如，控制上游设备以所选的入射角向体积全息图提供入射波束，该入射角包括被选择来激活和/或绕过体积全息图的活动转向的角度)。

示例转向控制器4202包括转向请求电路4204，转向请求电路4204解释转向请求值4206(例如，向所选位置和/或以所选一个或多个角度引导发射波束；和/或从所选位置和/或以所选一个或多个角度将接收到的EM辐射引导至EM接收设备，诸如检测器阵列、传感器、光子阵列、光学设备等)。示例转向控制器4202进一步包括转向配置电路4208，其确定多个电光命令值4210(例如，薄波束转向设备的活性层的值，和/或体转向设备的电极的值，从而配置转向设备的转向操作、相位延迟级数，和/或补偿光学特性以计及其中EM辐射要被转向的转向设备上的EM辐射的入射角θ_i)。包括转向控制器4202的示例系统包括连续转向元件(例如，薄波束转向设备和/或体转向设备)，该连续转向元件响应于多个EO命令值4210来提供所选的转向操作(例如，利用跨连续转向元件上的对应相位延迟级数)。示例转向控制器4202进一步包括其中转向配置电路4208响应于转向请求值4206(例如，利用与转向目标相关联的转向机制等)确定极化取向4212(例如，为将从PBG在所选方向上转向的入射波束提供EM源)。包括转向控制器4202的示例系统包括选择性极化的电磁源(未示出)，该电磁源以对应于第一角度的第一极化或对应于第二角度的第二极化中的所选一个向PBG提供入射波束，并且其中选择性极化的电磁源响应于极化取向4212。

参考图43，示意性地描绘了用于将EM波束转向宽角度(例如，>+/-30度，>+/-45度，高达+/-60度，和/或高达+/-90度的任意角度，和/或充分远离90度，这取决于应用，被转向波束的余弦损失在可接受的参数内)的示例过程4300。示例过程4300包括将入射电磁(EM)波束引导至第一所选角度或第二所选角度中的所选角度的操作4302(例如，利用连续转向元件和/或响应于入射EM波束的极化的PBG)，以及利用响应于第一所选角度或第二所选角度中的所选角度的体积全息图来增大第一所选角度或第二所选角度中的所选角度的操作4304。示例过程4300进一步包括利用连续转向元件(例如，薄波束转向设备和/或体波束转向设备)将入射EM波束转向最终转向角的操作4306。

参考图44，示意性地描绘了用于将EM波束转向宽角度的示例过程4400。示例过程4400包括操作4402，以调整要被转向的EM波束的入射角，从而撞击在最终转向设备(例如，连续转向元件、薄波束转向设备和/或体波束转向设备)上。示例操作4402包括但不限于以下各项中的一个或多个：调整PBG的发射角(例如，PBG发射到体积全息图，和/或直接到最终转向设备)；调整初始转向设备(例如，连续转向元件、薄波束转向设备和/或体波束转向设备，其中初始转向设备向体积全息图和/或直接向最终转向设备发射)的发射角度；和/或增强中间波束的角度以形成撞击在最终转向设备上的波束(例如，在撞击在最终转向设备上之前，利用体积全息图来增加中间波束的转向角)。示例过程4400进一步包括操作4404，以操作最终转向设备，从而根据转向目标值来转向EM波束(例如，命令连续转向元件，诸如薄波束转向设备、体波束转向设备和/或与鱼尾增强器相关联的转向设备)。示例操作4402可以包括选择用于EM波束在第二转向层(例如，连续转向元件)上的撞击的角度，并且利用第一转向层(例如，离散或连续转向元件)来转向EM波束，从而以所选角度撞击在第二转向层上。第二转向层上的初始撞击角度受到第二转向层的全内反射角、例如入射EM波束将被第二转向层的光学材料拒绝的角度的限制，并导致扫描仪4500的最小转向效率。

参考图45，描绘了示例薄波束扫描仪4500，其在EO层10的第一侧具有高侧电极层，并且在EO层10的第二侧具有低侧电极层40。低侧电极层可以是连续的低侧电极层(例如，如所描绘的)、离散低侧电极层或这些的组合。

示例扫描仪4500中的高侧电极层由与电阻器4502交替的高侧电极30形成。高侧电极层的交替电阻器实施例提供了沿着EO层10的线性相位延迟级数，从而改进转向效率，降低转向EM波束的损失，并且改进发射的转向波束的质量，作为EM源波束(和/或接收的EM波束)的更好的匹配表示。例如，参考图46，描绘了利用交替电阻器布置的扫描仪4500的说明性相位延迟级数轮廓4600。示例相位延迟级数轮廓4600包括多个线性上升部分4602一一对应于与电阻器相关联的EO层10内的相位延迟级数，以及多个平坦化部分4604——对应于与电极30相关联的EO层10内的相位延迟级数。电阻器4502的线性化撞击到与电极30相关联的EO层10的部分中，使得平坦化部分4604的宽度将小于电极30的宽度，从而相对于转向之前的原始波前改进波前的整体拟合。图46的示例描绘了重置部分4606、例如在模2πn转向设备中所利用的重置部分，扫描仪4500可以作为该重置部分操作。在某些实施例中，扫描仪4500可以作为半波电压轮廓设备操作，例如具有负和正电压部分，其在转向操作期间减小扫描仪4500中最大电压的量值。示例半波电压轮廓描述是非限制性的，并且可以利用本文所阐述的任何半波电压轮廓和/或本文所阐述的任何模2πn或模πn配置。

在某些实施例中，薄波束扫描仪4500可以包括反射层，例如耦合到低侧电极层的层，和/或作为反射层包括的电极层30、40之一。在某些实施例中，扫描仪4500可以用作根据贯穿本公开阐述的任何其他实施例的薄波束扫描仪。不限于本公开的任何其他方面，扫描仪4500可以与鱼尾增强器一起利用(例如，参考图32、33、38、39和相关描述)；作为第一转向层，以调整第二转向层上的撞击角和/或向体积全息图提供所选角度以加强所选角度(例如，参考图34、39和相关描述)；作为第二转向层，以向转向的EM波束提供最终转向(例如，参考图34、39和相关描述)；和/或这些的组合。

在某些实施例中，薄波束扫描仪4500可以用于本文所阐述的任何系统、装置、转向设备和/或扫描仪，包括利用离散转向设备、连续转向设备和/或薄波束转向设备的任何实施例。在某些实施例中，薄波束扫描仪4500可以用于本文的任何过程或操作中，和/或可以包括、操作性地耦合和/或响应于本文所阐述的任何控制器、电路、处理器、控制设备等。

参考图47，示出了与45中描绘的实施例一致的扫描仪4500的远场图案的说明性描述。图47的示例是说明性的，并且基于模拟和经验描绘了对于具有1.06μm波长的EM波束的+/-30度的典型能力(例如，在所选转向轴上总共60度的转向能力)。

本文所述的方法和系统可以部分或全部通地过具有计算机、计算设备、处理器、电路和/或服务器的机器进行部署，所述机器执行计算机可读指令、程序代码、指令和/或包括配置为在功能上执行本文所述方法和系统的一个或多个操作的硬件。如本文使用的术语计算机、计算设备、处理器、电路和/或服务器(“计算设备”)应该广义地理解。

示例计算设备包括任何类型的计算机，其能够访问与其通信存储的指令，诸如存储在非暂时性计算机可读介质上的指令，因此计算机在执行指令时执行计算设备的操作。在某些实施例中，这样的指令本身包括计算设备。附加地或替代地，计算设备可以是单独的硬件设备、跨硬件设备分布的一个或多个计算资源，和/或可以包括诸如以下各项的方面：逻辑电路、嵌入式电路、传感器、致动器、输入和/或输出设备、网络和/或通信资源、任何类型的存储器资源、任何类型的处理资源、和/或被配置为响应于确定的条件来功能性地执行本文的系统和方法的一个或多个操作的硬件设备。

网络和/或通信资源在没有限制的情况下包括局域网、广域网、无线网络、互联网或任何其他已知的通信资源和协议。示例和非限制性硬件和/或计算设备在没有限制的情况下包括通用计算机、服务器、嵌入式计算机、移动设备、虚拟机和/或仿真计算设备。计算设备可以是作为几个设备的一个方面而被包括的分布式资源，作为执行计算设备的所述功能的可互操作的资源集而被包括，使得分布式资源一起运转以执行计算设备的操作。在某些实施例中，每个计算设备可以在单独的硬件上，和/或一个或多个硬件设备可以包括多于一个计算设备的方面，例如作为存储在设备上的单独可执行指令，和/或作为可执行指令集的逻辑分区方面，其中一些方面包括第一计算设备之一的一部分，并且一些方面包括另一个计算设备的一部分。

计算设备可以是服务器、客户端、网络基础设施、移动计算平台、固定计算平台或其他计算平台的一部分。处理器可以是能够执行程序指令、代码、二进制指令等的任何种类的计算或处理设备。处理器可以是或包括信号处理器、数字处理器、嵌入式处理器、微处理器或任何变体，诸如可以直接或间接地促进存储在其上的程序代码或程序指令的执行的协处理器(数学协处理器、图形协处理器、通信协处理器等)等。此外，处理器可以使能多个程序、线程和代码的执行。线程可以被同时执行，以增强处理器的性能，并且促进应用的同时操作。借助于实现，本文描述的方法、程序代码、程序指令等可以在一个或多个线程中实现。该线程可以产生已经分配有与其相关联的优先级的其他线程；处理器可以基于优先级或者基于程序代码中提供的指令的任何其他次序来执行这些线程。处理器可以包括存储器，该存储器存储如本文和其他地方描述的方法、代码、指令和程序。处理器可以通过接口访问存储介质，该存储介质可以存储如本文和其他地方描述的方法、代码和指令。与处理器相关联的用于存储能够由计算或处理设备执行的方法、程序、代码、程序指令或其他类型指令的存储介质可以包括但不限于CD-ROM、DVD、存储器、硬盘、闪存驱动器、RAM、ROM、高速缓存等中的一个或多个。

处理器可以包括一个或多个内核，其可以增强多处理器的速度和性能。在实施例中，该过程可以是组合了两个或更多个独立的核(称为管芯)的双核处理器、四核处理器、其他芯片级多处理器等。

本文所述的方法和系统可以部分或全部地通过在服务器、客户端、防火墙、网关、集线器、路由器或其他此类计算机和/或网络硬件上执行计算机可读指令的机器进行部署。计算机可读指令可以与服务器相关联，该服务器可以包括文件服务器、打印服务器、域服务器、互联网服务器、内联网服务器和其他变型，诸如辅助服务器、主机服务器、分布式服务器等。服务器可以包括以下各项中的一个或多个：存储器、处理器、计算机可读暂时性和/或非暂时性介质、存储介质、端口(物理的和虚拟的)、通信设备和能够通过有线或无线介质访问其他服务器、客户端、机器和设备的接口等。如本文和其他地方描述的方法、程序或代码可以由服务器执行。此外，执行如本申请中描述的方法所需的其他设备可以被认为是与服务器相关联的基础设施的一部分。

所述服务器可以向其他设备提供接口，所述其他设备在没有限制的情况下包括客户端、其他服务器、打印机、数据库服务器、打印服务器、文件服务器、通信服务器、分布式服务器等。附加地，该耦合和/或连接可以促进指令跨网络的远程执行。这些设备中的一些或全部的联网可以促进在一个或多个位置并行处理程序代码、指令和/或程序，而不脱离本公开的范围。此外，通过接口附接接到服务器的所有设备可以包括能够存储方法、程序代码、指令和/或程序的至少一个存储介质。中央储存库可以提供要在不同设备上执行的程序指令。在该实现中，远程储存库可以充当用于方法、程序代码、指令和/或程序的存储介质。

所述方法、程序代码、指令和/或程序可以与客户端相关联，所述客户端可以包括文件客户端、打印客户端、域客户端、互联网客户端、内联网客户端和其他变体，诸如辅助客户端、主机客户端、分布式客户端等。客户端可以包括以下各项中的一个或多个：存储器、处理器、计算机可读暂时性和/或非暂时性介质、存储介质、端口(物理的和虚拟的)、通信设备和能够通过有线或无线介质访问其他客户端、服务器、机器和设备的接口等。如本文和其他地方描述的方法、程序代码、指令和/或程序可以由客户端执行。此外，执行如本申请中描述的方法所需的其他设备可以被认为是与客户端相关联的基础设施的一部分。

客户端可以向其他设备提供接口，所述其他设备在没有限制的情况下包括服务器、其他客户端、打印机、数据库服务器、打印服务器、文件服务器、通信服务器、分布式服务器等。附加地，该耦合和/或连接可以促进方法、程序代码、指令和/或程序跨网络上远程执行。这些设备中的一些或全部的联网可以促进在一个或多个位置并行处理方法、程序代码、指令和/或程序，而不脱离本公开的范围。此外，通过接口附接到客户端的所有设备可以包括能够存储方法、程序代码、指令和/或程序的至少一个存储介质。中央储存库可以提供要在不同设备上执行的程序指令。在该实现中，远程储存库可以充当用于方法、程序代码、指令和/或程序的存储介质。

本文所述的方法和系统可以部分或全部地通过网络基础设施部署。网络基础设施可以包括诸如计算设备、服务器、路由器、集线器、防火墙、客户端、个人计算机、通信设备、路由设备和如本领域已知的其他有源和无源设备、模块和/或组件之类的元件。除了其他组件之外，与网络基础设施相关联的(一个或多个)计算和/或非计算设备可以包括诸如闪存、缓冲器、堆栈、RAM、ROM等之类的存储介质。如本文和其他地方描述的方法、程序代码、指令和/或程序可以由一个或多个网络基础设施元件来执行。

本文和其他地方描述的方法、程序代码、指令和/或程序可以在具有多个小区的蜂窝网络上实现。蜂窝网络可以是频分多址(FDMA)网络或码分多址(CDMA)网络。蜂窝网络可以包括移动设备、小区站点、基站、中继器、天线、塔等等。

本文和其他地方描述的方法、程序代码、指令和/或程序可以在移动设备上或通过移动设备实现。移动设备可以包括导航设备、蜂窝电话、移动电话、移动个人数字助理、膝上型计算机、掌上计算机、上网本、寻呼机、电子书阅读器、音乐播放器等。除了其他组件之外，这些设备可以包括存储介质，诸如闪存、缓冲器、RAM、ROM和一个或多个计算设备。可以使能与移动设备相关联的计算设备执行存储在其上的方法、程序代码、指令和/或程序。替代地，移动设备可以被配置为与其他设备协作执行指令。移动设备可以与基站通信，基站与服务器对接并被配置为执行方法、程序代码、指令和/或程序。移动设备可以在对等网络、网状网络或其他通信网络上通信。方法、程序代码、指令和/或程序可以存储在与服务器相关联的存储介质上，并由嵌入在服务器内的计算设备执行。基站可以包括计算设备和存储介质。存储设备可以存储由与基站相关联的计算设备执行的方法、程序代码、指令和/或程序。

所述方法、程序代码、指令和/或程序可存储和/或访问在机器可读的暂时性和/或非暂时性介质上，所述介质可以包括：计算机组件、设备和记录介质，其保留用于计算的数字数据一段时间间隔；被称为随机存取存储器(RAM)的半导体存储装置；大容量存储装置，通常用于更永久的存储装置，诸如光盘，磁存储形式，如硬盘、磁带、磁鼓、卡和其他类型；处理器寄存器、高速缓冲存储器、易失性存储器、非易失性存储器；光存储装置，诸如CD、DVD可移动介质，诸如闪存(例如USB棒或钥匙)、软盘、磁带、纸带、穿孔卡、独立RAM盘、Zip驱动器、可移动大容量存储装置、离线等等；其他计算机存储器，诸如动态存储器、静态存储器、读/写存储装置、可变存储装置、只读存储装置、随机存取存储器、顺序存取存储器、位置可寻址、文件可寻址、内容可寻址存储装置、网络附加存储装置、存储区域网络、条形码、磁性墨水等等。

本文所述的某些操作包括解释、接收和/或确定一个或多个值、参数、输入、数据或其他信息(“接收数据”)。用于接收数据的操作在没有限制的情况下包括：经由用户输入接收数据；通过任何类型的网络接收数据；从与接收设备通信的存储器位置读取数据值；利用默认值作为接收的数据值；基于对接收设备可用的其他信息来估计、计算或导出数据值；和/或响应于后来接收的数据值更新这些中的任何一个。在某些实施例中，作为接收数据值的一部分，数据值可以由第一操作接收，并且稍后由第二操作更新。例如，当通信停机、间歇或中断时，可以执行第一接收操作，并且当通信恢复时，可以执行更新的接收操作。

本文提供了操作的某些逻辑分组——例如本公开的方法或程序——以说明本公开的方面。本文描述的操作被示意性地描述和/或描绘，并且操作可以以与本文的公开一致的方式被组合、划分、重新排序、添加或移除。应理解，操作描述的上下文可能需要对一个或多个操作进行排序，和/或可以明确公开用于一个或多个操作的次序，但是操作的次序应当广义地理解，其中本文具体设想了提供操作的等同结果的任何等同的操作分组。例如，如果在一个操作步骤中使用一个值，则在某些上下文中(例如，在用于实现某个效果的操作的数据的时间延迟很重要的情况下)，可能需要在该操作步骤之前确定该值，但是在其他上下文中(例如，在使用来自操作的先前执行周期的值对于那些目的而言将是足够了的情况下)，可能不需要在该操作步骤之前确定该值。因此，在某些实施例中，如所描述的操作次序和操作分组在本文被明确地设想，并且在某些实施例中，重新排序、细分和/或不同的操作分组在本文被明确地设想。

本文所述的方法和系统可以将物理和/或无形项目从一种状态变换到另一种状态。本文描述的方法和系统还可以将表示物理和/或无形项目的数据从一种状态变换到另一种状态。

上述方法和/或过程以及其步骤可以在适合用于特定应用的硬件、程序代码、指令和/或程序或硬件和方法、程序代码、指令和/或程序的任何组合中实现。硬件可以包括专用计算设备或特定计算设备、特定计算设备的特定方面或组件、和/或硬件组件和/或逻辑电路的布置，以执行方法和/或系统的一个或多个操作。所述过程可以在一个或多个微处理器、微控制器、嵌入式微控制器、可编程数字信号处理器或其他可编程设备连同内部和/或外部存储器中实现。所述过程也可以或取而代之地体现在专用集成电路、可编程门阵列、可编程阵列逻辑或可以被配置为处理电子信号的任何其他设备或设备组合中。将进一步领会，一个或多个过程可以实现为能够在机器可读介质上执行的计算机可执行代码。

可以使用结构化编程语言(诸如C)、面向对象的编程语言(诸如C++)或任何其他高级或低级编程语言(包括汇编语言、硬件描述语言和数据库编程语言和技术)创建计算机可执行代码，可以对其进行存储、编译或解释以在上述设备之一以及处理器、处理器架构的异构组合或者不同硬件和计算机可读指令的组合或者能够执行程序指令的任何其他机器上运行。

因此，在一个方面，上述每个方法及其组合可以体现在计算机可执行代码中，所述计算机可执行代码当在一个或多个计算设备上执行时，执行其步骤。在另一方面，该方法可以在执行其步骤的系统中体现，并且可以以多种方式跨设备分布，或者所有功能性可以集成到专用的独立设备或其他硬件中。在另一方面，用于执行与上述过程相关联的步骤的装置可以包括上述任何硬件和/或计算机可读指令。所有这样的排列和组合都意图落入本公开的范围内。

虽然已结合特定实施例详细示出和描述了本公开，但对本领域技术人员而言，针对其的各种修改和改进将变得清楚。因此，本公开的精神和范围不受前述示例所限制，但应在法律允许的最广泛意义上进行理解。

Claims (58)

1.一种系统，包括：

高侧电极层，包括：

第一多个电气构件，其与第二多个电气构件中的相邻电气构件交替并电气耦合到所述相邻电气构件；

其中第一多个电气构件或第二多个电气构件中的一个包括多个离散电极；并且

其中第一多个电气构件或第二多个电气构件中的另一个包括多个电阻器；

低侧电极层；以及

电光(EO)层，包括至少部分地插入在高侧电极层和低侧电极层之间的EO活性材料，从而形成EO层的多个活性单元。

2.根据权利要求1所述的系统，其中在高侧电极层的第一端处的第一端接电气构件包括所述多个离散电极中的第一个。

3.根据权利要求2所述的系统，其中在高侧电极层的第二端处的第二端接电气构件包括所述多个离散电极中的第二个。

4.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：

控制器，包括：

转向请求电路，被构造为解释转向请求值；

转向配置电路，被构造为响应于转向请求值来确定多个EO命令值，并且其中所述多个EO命令值对应于半波电压轮廓；以及

转向实现电路，被构造为响应于所述多个EO命令值来提供多个电压命令。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述半波电压轮廓包括：

第一相位延迟级数的最后一个电极的第一电压值，所述最后一个电极包括所述多个离散电极之一；

第二相位延迟级数的第一电极的第二电压值，所述第一电极包括所述多个离散电极之一；并且

其中第一电压值和第二电压值具有相反的符号。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，第一电压值和第二电压值具有相等的量值。

7.根据权利要求5所述的系统，其中，第一电压值和第二电压值具有在噪声电压值内相差对应于π相位延迟的电压差的量值。

8.根据权利要求5所述的系统，其中，第一电压值和第二电压值具有相差对应于nπ相位延迟的电压差的量值，其中n包括1和4之间的整数值，包括1和4。

9.根据权利要求5所述的系统，其中，第一电压值和第二电压值的相反符号是相对于标称电压确定的。

10.根据权利要求5所述的系统，其中，第一电压值和第二电压值关于0π相移对称分布。

11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述低侧电极层包括第二多个离散电极。

12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述低侧电极层包括连续电极。

13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述低侧电极层包括反射层。

14.一种装置，包括：

薄波束转向设备，包括：

高侧电极层，包括：

第一多个电气构件，其与第二多个电气构件中的相邻电气构件交替并电气耦合到所述相邻电气构件；

其中第一多个电气构件或第二多个电气构件中的一个包括多个离散电极；并且

其中第一多个电气构件或第二多个电气构件中的另一个包括多个电阻器；

低侧电极层；以及

电光(EO)层，包括至少部分地插入在高侧电极层和低侧电极层之间的EO活性材料，从而形成EO层的多个活性单元；

凸透镜部分，其在薄波束转向设备的第一侧光学耦合到薄波束转向设备；以及

凹透镜部分，其在薄波束转向设备的第二侧光学耦合到薄波束转向设备。

15.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

控制器，包括：

转向请求电路，被构造为解释转向请求值；

转向配置电路，被构造为响应于转向请求值来确定多个EO命令值，并且其中所述多个EO命令值对应于半波电压轮廓；以及

转向实现电路，被构造为响应于所述多个EO命令值来提供多个电压命令。

16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述半波电压轮廓包括：

第一相位延迟级数的最后一个电极的第一电压值，所述最后一个电极包括所述多个离散电极之一；

第二相位延迟级数的第一电极的第二电压值，所述第一电极包括所述多个离散电极之一；并且

其中第一电压值和第二电压值具有相反的符号。

17.根据权利要求16所述的装置，其中，第一电压值和第二电压值具有相等的量值。

18.根据权利要求16所述的装置，其中，第一电压值和第二电压值具有在噪声电压值内相差对应于π相位延迟的电压差的量值。

19.根据权利要求16所述的装置，其中，第一电压值和第二电压值具有相差对应于nπ相位延迟的电压差的量值，其中n包括1和4之间的整数值，包括1和4。

20.根据权利要求16所述的装置，其中，第一电压值和第二电压值的相反符号是相对于标称电压确定的。

21.根据权利要求16所述的装置，其中，第一电压值和第二电压值关于0π相移对称分布。

22.根据权利要求14所述的装置，其中，所述低侧电极层包括第二多个离散电极。

23.根据权利要求14所述的装置，其中，所述低侧电极层包括连续电极。

24.根据权利要求14所述的装置，其中，所述低侧电极层包括反射层。

25.根据权利要求14所述的装置，其中，所述装置能够将入射电磁波束在一个轴上转向至少+/-20度的范围。

26.根据权利要求14所述的装置，其中，所述装置能够将入射电磁波束在一个轴上转向至少+/-30度的范围。

27.根据权利要求14所述的装置，其中，凸透镜部分和凹透镜部分各自由单独的衬底形成。

28.根据权利要求27所述的装置，其中，所述单独的衬底利用具有相似公差值的制造技术形成。

29.根据权利要求14所述的装置，其中，凸透镜部分和凹透镜部分包括共享的衬底。

30.一种系统，包括：

插入在电磁(EM)源和第一体积全息图之间的极化双折射光栅(PBG)；

插入在PBG和第二体积全息图之间的第一体积全息图；

插入在第一体积全息图和连续转向元件之间的第二体积全息图；

其中所述连续转向元件包括：

高侧电极层，包括：

第一多个电气构件，其与第二多个电气构件中的相邻电气构件交替并电气耦合到所述相邻电气构件；

其中第一多个电气构件或第二多个电气构件中的一个包括多个离散电极；并且

其中第一多个电气构件或第二多个电气构件中的另一个包括多个电阻器；

低侧电极层；以及

电光(EO)层，包括至少部分地插入在高侧电极层和低侧电极层之间的EO活性材料，从而形成EO层的多个活性单元；

其中PBG响应于来自EM源的入射波束的极化，以选择性地将入射波束转向第一所选角度或第二所选角度之一；

其中第一体积全息图响应于入射波束的第一所选角度，以在第一所选角度的方向上增加入射波束的转向角；并且

其中第二体积全息图响应于入射波束的第二所选角度，以在第二所选角度的方向上增加转向角。

31.根据权利要求30所述的系统，进一步包括：

控制器，包括：

转向请求电路，被构造为解释转向请求值；

转向配置电路，被构造为响应于转向请求值来确定多个EO命令值，并且其中所述多个EO命令值对应于半波电压轮廓；和

转向实现电路，被构造为响应于所述多个EO命令值来提供多个电压命令。

32.根据权利要求31所述的系统，其中，所述半波电压轮廓包括：

第一相位延迟级数的最后一个电极的第一电压值，所述最后一个电极包括所述多个离散电极之一；

第二相位延迟级数的第一电极的第二电压值，所述第一电极包括所述多个离散电极之一；并且

其中第一电压值和第二电压值具有相反的符号。

33.根据权利要求32所述的系统，其中，第一电压值和第二电压值具有相等的量值。

34.根据权利要求32所述的系统，其中，第一电压值和第二电压值具有相差对应于nπ相位延迟的电压差的量值，其中n包括1和4之间的整数值，包括1和4。

35.根据权利要求30所述的系统，其中，所述低侧电极层包括第二多个离散电极。

36.根据权利要求30所述的系统，其中，所述低侧电极层包括连续电极。

37.根据权利要求30所述的系统，其中，所述低侧电极层包括反射层。

38.根据权利要求30所述的系统，进一步包括：

凸透镜部分，其在连续转向元件的第一侧光学耦合到连续转向元件；和

凹透镜部分，其在连续转向元件的第二侧光学耦合到连续转向元件。

39.根据权利要求38所述的系统，其中，所述薄波束转向设备和相关联的鱼尾增强器包括大于25度的组合转向能力。

40.根据权利要求38所述的系统，其中，所述系统包括大于30度的最终转向能力。

41.根据权利要求38所述的系统，其中，所述系统包括大于45度的最终转向能力。

42.根据权利要求38所述的系统，其中，所述系统包括45度和60度之间的最终转向能力，包括45度和60度。

43.根据权利要求38所述的系统，其中，所述系统包括大于60度的最终转向能力。

44.根据权利要求30所述的系统，进一步包括：

转向控制器，包括：

转向请求电路，被构造为解释转向请求值；

转向配置电路，被构造为响应于转向请求值来确定多个电光命令值；并且

其中所述连续转向元件响应于所述多个EO命令值，以跨所述连续转向元件上提供对应的相位延迟级数。

45.根据权利要求44所述的系统，进一步包括：

其中所述转向配置电路进一步被构造为响应于所述转向请求值来确定极化取向；和

选择性极化电磁源，被构造为以对应于第一所选角度的第一极化或对应于第二所选角度的第二极化中的所选一个向PBG提供入射波束，并且其中选择性极化电磁源响应于极化取向。

46.一种光学转向装置，包括：

第一转向层，被构造为调整电磁(EM)波束在第二转向层上的入射角，第一转向层插入在EM源和第二转向层之间；

第二转向层，包括：

高侧电极层，包括：

第一多个电气构件，其与第二多个电气构件中的相邻电气构件交替并电气耦合到所述相邻电气构件；

其中第一多个电气构件或第二多个电气构件中的一个包括多个离散电极；并且

其中第一多个电气构件或第二多个电气构件中的另一个包括多个电阻器；

低侧电极层；和

电光(EO)层，包括至少部分地插入在高侧电极层和低侧电极层之间的EO活性材料，从而形成EO层的多个活性单元。

47.根据权利要求46所述的光学转向装置，其中，第一转向层包括离散转向元件，所述离散转向元件被构造为以第一角度或第二角度中所选的一个角度来使入射EM波束转向。

48.根据权利要求47所述的光学转向装置，进一步包括：

第一体积全息图，插入在第一转向层和第二转向层之间，第一体积全息图被构造为将所选的第一角度增大到增大的第一角度；和

第二体积全息图，插入在第一转向层和第二转向层之间，第二体积全息图被构造为将所选的第二角度增大到增大的第二角度。

49.根据权利要求48所述的光学转向装置，其中，第一转向层包括极化双折射光栅。

50.根据权利要求49所述的光学转向装置，其中，所述EM源进一步包括选择性极化EM源，所述选择性极化EM源被构造为以对应于第一角度的第一极化或对应于第二角度的第二极化中所选的一种向第一转向层提供入射EM波束。

51.根据权利要求46所述的光学转向装置，其中，第一转向层包括薄波束转向设备。

52.根据权利要求51所述的光学转向装置，进一步包括：

第一体积全息图，插入在第一转向层和第二转向层之间，第一体积全息图被构造为将所选的第一角度增大到增大的第一角度；和

第二体积全息图，插入在第一转向层和第二转向层之间，第二体积全息图被构造为将所选的第二角度增大到增大的第二角度。

53.根据权利要求51所述的光学转向装置，其中，第一转向层利用半波电压轮廓。

54.根据权利要求46所述的光学转向装置，其中，第二转向层利用半波电压轮廓。

55.根据权利要求46所述的光学转向装置，进一步包括：

转向控制器，包括：

转向请求电路，被构造为解释转向请求值；

转向配置电路，被构造为响应于转向请求值来确定多个EO命令值；并且

其中，第二转向层响应于所述多个EO命令值，以跨第二转向层上提供对应的相位延迟级数。

56.根据权利要求51所述的光学转向装置，进一步包括：

转向控制器，包括：

转向请求电路，被构造为解释转向请求值；

转向配置电路，被构造为响应于转向请求值来确定多个EO命令值；

其中，第一转向层响应于所述多个EO命令值的至少第一部分，以跨薄波束转向设备上提供对应的相位延迟级数；并且

其中第二转向层响应于所述多个EO命令值的至少第二部分，以跨第二转向层上提供对应的相位延迟级数。

57.根据权利要求46所述的光学转向装置，其中，第二转向层进一步包括与高侧电极层、低侧电极层和EO层相关联的鱼尾增强器。

58.根据权利要求51所述的光学转向装置，其中，薄波束转向设备包括从由以下各项组成的设备中选择的至少一个设备：城堡布置设备；城堡pro布置设备；象棋布置设备；象棋pro布置设备；交替电阻器布置设备；或者半波电压轮廓设备。

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