JP2011257764A - 広角ビームステアリングシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ビームステアリングシステムは、第一の格子の選んだ1つに対して複数の入力方向の選んだ1つに沿って第一の格子の選んだ1つまで光エネルギビームを向け、この第一の格子は、第二の格子の選んだ1つに対して複数の入力方向の選んだ1つと実質的に等しい方向となるように第一の格子から出力方向の相応する1つを提供し、これによりビームの出力方向の選んだ組みを提供するように選ばれる。
【選択図】図1
Description
1つの実施の形態において、ビームステアリング装置の第一の部分は、第一の複数の格子の正面に配設され、また、ビームステアリング装置の第二の部分は、第一の複数の格子と第二の複数の格子との間に配設され、かかるビームステアリング装置の第二の部分は、出力方向を第一の格子から第二の格子の複数の入力方向の1つまで変位させる。
1つの実施の形態において、電子光ビームステア装置は、第一の平面内にてある角度で光エネルギを第一の複数の格子まで偏向させると共に、第一の複数の格子から第二の平面内にてある角度にて偏向させる電気制御式のフェーズ変位要素のアレイを有している。
本発明の1つ又はより多くの実施の形態の詳細は、添付図面及び以下の説明に記載されている。本発明のその他の特徴、目的及び有利な効果は、以下の説明及び図面から並びに特許請求の範囲から明らかになるであろう。
まず、図1を参照すると、第一の電子光ビームステア装置12、この場合、光フェーズドアレイ(OPA)を有するビームステアリングシステム10が示されており、該ビームステアリング装置は、電気制御式フェーズ変位要素の第一のアレイを備え、入射ビーム14、この場合、入力レーザビームを全て実質的に共通の平面、この場合、方位角平面内に配設された複数の第1の角度の選ばれた1つまで向け、かかる第一の角度の各々1つは、バス16を介して第一の電子光ビームステア装置12のフェーズ変位要素に供給された第一の電気的命令に従って選ばれる。この場合、電子光ビームステア装置は、上述した米国特許明細書に記載された型式のものであり、ビームを方位角方向又は平面内にてある角度に向ける。
ここで、下付き文字「m」、「g」は、媒質及び格子をそれぞれ表わす。変調の結果、波ベクトルk2=k1±kgにて空間的側波帯が発生する。これらの側波帯の1つが可能な伝搬波と共鳴する、すなわち伝搬可能な波と同一の波ベクトル及び一時の周波数を有するならば、その側波帯はその波を励起させ、また、当初の波の全エネルギが新しい波に伝送される(「回折される」)(特定の設計基準に合致すると想定して)。格子は静止しているから、これらの側波帯の周波数は当初の光の周波数と同一であり、従って側波帯は、|k2|=|k1|であるときにのみ放射することができる。このことは、本開示の基礎となる重要な物理的現象である、1つの体積格子からのブラッグ散乱を簡単に説明するものである。当該出願にて、入力波が格子と「共鳴する」という術語は、上述したように、「かかる格子の存在下にてその波によって発生された2つの側波帯の1つはその出力伝搬波を励起させるものである」ということと同一の意味であることが理解される。
ここで、uはスラブに対する法線であり、オペレータはベクトルのクロス乗積である。この等式は、ベクトル(k1+kg−k2)に2つの制約を与え、第三の制約は、上述したように格子の限定された厚さのため、uに対して平行な小さい値の範囲を有する格子の完全フーリエ変換の構成要素が存在することから、厳格なものではない。入力波ベクトルk1が入力空間を亙るとき、入力出力k2はδにほぼ等しい幅の帯域である出力空間内に位置する。所定のk1の場合、k2の値は一定である、すなわち散乱による所定の波のぼやけ又は拡がりが存在せず、散乱効率は変化し、帯域の中心にて100%であることが分かる。
入力波をX軸線に沿って送る;
光を方向「1」に偏向させ、これにより、ビームを方向「2」に回折する第一のセットから格子を選ぶように、第一の電子光ビームステア装置12を作動させる;次に、
図3Bの格子「c」の入力空間内にてビームを点「3」まで下方に偏向させ、このことは、ビームを「4」に回折することにより作動を完了させように、第二の電子光ビームステア装置22を作動させる。
次に、図4を参照すると、ビームステアリングシステム10´が提供される。この場合、この実施の形態において、電子光ビームステアリング装置(すなわち、第一の電子光ビームステア装置12及び第二の電子光ビームステア装置22)は、第一の複数の格子18及び第二の複数の格子24の双方の前に配設され、ゾーンセレクト部分21及びゾーンフィル部分23の分解図が図4Aに示されている。
ビームステアリングシステムにおいて、
第一の複数の体積回折格子であって、該格子の各々1つは、第一の複数の格子ベクトルの相応する1つと関係付けられ、該第一の複数の格子ベクトルは、第一の平面内に実質的に配設され、格子の各々1つは、該格子に入射する光エネルギを複数の共鳴入力方向の任意の1つから複数の出口方向の相応する1つまで回折させ得るよう配置される前記第一の複数の体積回折格子と、
第二の複数の体積回折格子であって、該第二の複数の体積回折格子の各々1つは、第二の複数の格子ベクトルの相応する1つと関係付けられ、該第二の複数の格子ベクトルは、第一の平面と異なる第二の平面内に実質的に配設され、第二の複数の格子ベクトルの各々1つは、該格子に入射する光エネルギを複数の共鳴入力方向の任意の1つから複数の出力方向の相応する1つまで回折し得るよう配置される前記第二の複数の体積回折格子と、
ビームは、最初に、第一の複数の格子の選んだ1つに対して複数の共鳴入力方向の選んだ1つに沿って第一の複数の格子の選んだ1つに向けられ、次に、第二の複数の格子の選んだ1つに対して複数の共鳴入力方向の選んだ1つに実質的に等しい方向に向けて第二の複数の格子に向けられるようにビームステアリングシステムに入射する光エネルギビームを偏向させるビームステアリング装置とを備える。
本発明の第2の態様は、
第1の態様のシステムにおいて、ビームステアリング装置は、第一の複数の格子及び第二の複数の格子の双方の正面に配設されている。
本発明の第3の態様は、
第1の態様のシステムにおいて、ビームステアリング装置の第一の部分は、第一の複数の格子の正面に配設され、また、ビームステアリング装置の第二の部分は、第一の複数の格子と第二の複数の格子との間に配設され、該ビームステアリング装置の第二の部分は、提供された出力方向を第一の格子から第二の格子の入力方向まで変位させる。
本発明の第4の態様は、
第2の態様のシステムにおいて、ビームステアリング装置は、電子光学式ビームステア装置を有する。
本発明の第5の態様は、
第4の態様のシステムにおいて、電子光学式ビームステア装置は、第一の平面内にてある角度で光エネルギを第一の複数の格子まで方向変更すると共に、第一の複数の格子から第二の平面内にてある角度にて方向変更する電気式にステア可能なフェーズ変位要素のアレイを有する。
本発明の第6の態様は、
第5の態様のシステムにおいて、ビームステアリングシステムの各部分は、該部分に入射する光エネルギを偏向させる電気制御式のフェーズ変位要素のアレイを有しており、電子光ビームステア装置の第一の部分に対する偏向角度は、第一の偏向平面内に位置し、第二の部分に対する偏向角度は、第二の平面内に位置し、前記第二の平面は、第一の平面に対して角度を付けて位置している。
本発明の第7の態様は、
第6の態様のシステムにおいて、第一及び第二の格子の格子材料は、光熱屈折性ガラスである。
本発明の第8の態様は、
第3の態様のシステムにおいて、ビームステアリング装置は、電子光学式ビームステア装置を有する。
本発明の第9の態様は、
第8の態様のシステムにおいて、電子光学式ビームステア装置は、第一の平面内にてある角度で光エネルギを第一の複数の格子まで方向変更すると共に、第一の複数の格子から第二の平面内にてある角度にて方向変更する電気ステア可能なフェーズ変位要素のアレイを有する。
本発明の第10の態様は、
第9の態様のシステムにおいて、ビームステアリングシステムの各部分は、該部分に入射する光エネルギを偏向させる電気制御式のフェーズ変位要素のアレイを有しており、電子光ビームステア装置の第一の部分に対する偏向角度は、第一の偏向平面内に位置し、その第二の部分に対する偏向角度は、第二の平面内に位置し、前記第二の平面は、第一の平面に対して角度を付けて位置している。
本発明の第11の態様は、
第10の態様のシステムにおいて、第一及び第二の格子の格子材料は、光熱屈折性ガラスである。
本発明の第12の態様は、
ビームステアリングシステムにおいて、
第一の電子光ビームステア装置であって、入射ビームを第一の平面内にて第一の複数の角度の選んだ1つに向ける電気制御式のフェーズ変位要素の第一のアレイを有し、該第一の角度の各々1つは、第一の電子光ビームステア装置のフェーズ変位要素に供給される第一の電気的命令に従って選ばれる前記第一の電子光ビームステア装置と、
第一の電子光ビームステア装置により向けられたビームを捕捉する第一の格子セットであって、第一の平面内にて第一の複数の方向の1つに向けられた該ビームをステアさせ、該方向の各々1つが第一の平面に対し実質的に限定されるようにする前記第一の格子セットと、
第一の電子光ビームステア装置及び第一の格子セットにより向けられたビームを捕捉する第二の格子セットであって、向けられた該ビームを第二の複数の方向の1つに向けて偏向させ、第二の複数の偏向の各々1つは、第二の平面に実質的に限定され、該第二の平面は第一の平面と相違する、前記第二の格子セットとを備える。
本発明の第13の態様は、
第12の態様のシステムにおいて、第一の平面と相違する第二の平面内にて第二の複数の角度の選んだ1つだけ、前記第二の格子セットによってステアされたビームを偏向させる電気制御式のフェーズ変位要素の第二のアレイを備え、該第二の角度の各々1つは、第二の電子光ビームステア装置のフェーズ変位要素に供給された第二の電気的命令に従って選ばれる。
本発明の第14の態様は、
第12の態様のシステムにおいて、第二の平面は第一の平面に対して垂直である。
Claims (8)
- ビームステアリングシステム(10’)において、
第一の複数の体積回折格子(18)であって、該格子(18)の各々1つは、第一の複数の格子ベクトルの相応する1つを有し、該第一の複数の格子ベクトルは、第一の平面内に実質的に配設され、格子(18)の各々1つは、該格子に入射する光エネルギを複数の共鳴入力方向の任意の1つから複数の出口方向の相応する1つまで回折させ得るよう配置される前記第一の複数の体積回折格子(18)と、
前記第一の複数の体積回折格子(18)から光エネルギを受け取るように配置された第二の複数の体積回折格子(24)であって、該第二の複数の体積回折格子(24)の各々1つは、第二の複数の格子ベクトルの相応する1つを有し、該第二の複数の格子ベクトルは、第一の平面と異なる第二の平面内に実質的に配設され、第二の複数の格子ベクトルの各々1つは、該格子に入射する光エネルギを複数の共鳴入力方向の任意の1つから複数の出力方向の相応する1つまで回折し得るよう配置される前記第二の複数の体積回折格子(24)と、
光エネルギビームは、最初に、第一の複数の格子の選んだ1つに対して複数の共鳴入力方向の選んだ1つに実質的に等しい方向に向けて第一の複数の格子(18)に向けられ、次に、第二の複数の格子の選んだ1つに対して複数の共鳴入力方向の選んだ1つに実質的に等しい方向に向けて第二の複数の格子(24)に向けられるようにビームステアリングシステム(10’)に入射する光エネルギビームを偏向させるビームステアリング装置(12,22)であって、第一の複数の体積回折格子(18)の正面に配設されている前記ビームステアリング装置(12,22)と、を備える、ビームステアリングシステム。 - 請求項1に記載のシステムにおいて、第一の複数の格子(18)の選んだ1つに対する複数の共鳴入力方向の選んだ1つが、第二の複数の格子(24)の選んだ1つに対する複数の共鳴入力方向に実質的に等しい方向となるように、第一の複数の格子(18)からの出力方向を提供する、システム。
- 請求項1に記載のシステムにおいて、ビームステアリング装置(12,22)は、電子光学式ビームステア装置を有する、システム。
- 請求項3に記載のシステムにおいて、電子光ビームステア装置(12,22)は、第一の平面内にてある角度で光エネルギを第一の複数の格子まで方向変更すると共に、第一の複数の格子から第二の平面内にて角度を偏向させる成分を有する方向で方向変更する電気式にステア可能なフェーズ変位要素のアレイを有する、システム。
- 請求項4に記載のシステムにおいて、前記ビームステア装置(12,22)は2つの部分を備え、各部分は、該部分に入射する光エネルギを偏向させる電気制御式のフェーズ変位要素のアレイを有しており、電子光ビームステア装置の第一の部分に対する偏向角度は、第一の偏向平面内に位置し、第二の部分に対する偏向角度は、第二の平面内に位置し、前記第二の平面は、第一の平面に対して角度を付けて位置している、システム。
- 請求項5に記載のシステムにおいて、第一及び第二の格子の格子材料は、光熱屈折性ガラスである、システム。
- 請求項4に記載のシステムにおいて、前記第一の角度の各々1つを選択するために、第一の電気的命令が前記第一の電子光ビームステア装置のフェーズ変位要素に供給される、システム。
- 請求項7に記載のシステムにおいて、第二の電子光ビームステア装置(30,32)を更に備え、当該第二の電子光ビームステア装置は、第一の平面と相違する第二の平面内にて第二の複数の角度の選んだ1つだけ、前記第二の格子セットによってステアされたビームを偏向させる電気制御式のフェーズ変位要素の第二のアレイを備え、該第二の角度の各々1つは、第二の電子光ビームステア装置のフェーズ変位要素に供給された第二の電気的命令に従って選ばれる、システム。
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