Оптика на фазованих решітках
Оптика на фазованих решітках — це технологія керування фазою та амплітудою світлових хвиль, що передаються, відбиваються або захоплюються (приймаються) двовимірною поверхнею за допомогою регульованих поверхневих елементів. Оптична фазована решітка (ОФР) є оптичним аналогом фазованої антенної решітки для радіохвиль.[1] Динамічно керуючи оптичними властивостями поверхні в мікроскопічному масштабі, можна керувати напрямком світлових променів (в ОФР передавача[2]) або напрямом приймання датчиків (у ОФР приймача[3]), без рухомих частин. Плавне керування променем використовується для оптичного перемикання та мультиплексування в оптоелектронних пристроях та для прицілювання лазерних променів у макроскопічному масштабі.
Пристрої, що дозволяють точно керувати фазою у двох вимірах, є типом просторового модулятора світла.
Складні схеми зміни фаз можуть бути використані для створення дифракційних оптичних елементів, таких як динамічні віртуальні лінзи, для фокусування або поділу променя. Динамічне варіювання фаз може також створювати голограми в режимі реального часу. Пристрої, що дозволяють детально управляти фазою з двома вимірами, є різновидом просторового модулятора світла[en].
Передавач з ОФР включає джерело світла (лазер), пристрої для поділу луча, фазові перемикачі та масив випромінюючих елементів.[4][5][6] Вихідне світло лазера розбивається на кілька гілок за допомогою деревоподібного розгалужувача. Потім кожну гілку подають на регульований фазообертач. Фазово-зміщене світло вводиться до випромінюючого елемента (нанофотонна антена), який випромінює світло у навколишнє середовище. Випромінюване елементами світло поєднується в дальньому полі і утворює матрицю дальнього поля масиву. Регулюючи відносний фазовий зсув між елементами, можна формувати і керувати лучем.
У ОФР приймача[3] падаюче на поверхню світло (як правило, когерентне світло) приймається набором нанофотонних антен, розміщених у одновимірному[7] або двовимірному[3] масиві. Фаза прийнятого світла зміщується, а амплітуда множиться на певний ваговий коефіцієнт. Потім ці сигнали складаються разом в оптичному або електронному вигляді, щоб утворити приймальний промінь. Регулюючи зсуви фаз можна керувати різними напрямками прийому, і світло, прийняте з кожного напрямку збирається вибірково.
У нанотехнології ОФР належить до масивів лазерів або просторових модуляторів світла з адресованими фазовими та амплітудними елементами, меншими за довжину хвилі світла.[8] Поки що теоретично, такі масиви високої роздільної здатності дозволять надзвичайно реалістично відображати тривимірне зображення за допомогою динамічної голографії без зайвих дифракційних елементів. Запропоновано також застосування у зброї, космічних комунікаціях та невидимості (оптичного камуфляжу)[8].
Програма DARPA Excalibur має на меті забезпечити корекцію атмосферних турбулентностей в режимі реального часу для лазерної зброї.[9]
- ↑ McManamon P.F. та ін. (15 травня 1996). Optical phased array technology. Proceedings of the IEEE, Laser Radar Applications. IEEE. 84 (2): 99—320. Процитовано 18 лютого 2007.
- ↑ Sun J та ін. (1 січня 2013). Large-scale nanophotonic phased array. Nature. Nature Publishing Group, a division of Macmillan Publishers Limited. 493 (195): 195—199. Bibcode:2013Natur.493..195S. doi:10.1038/nature11727.
- ↑ а б в Fatemi R. та ін. (Nov 12, 2018). High sensitivity active flat optics optical phased array receiver with a two-dimensional aperture (PDF). Opt. Express. Optical Society of America. 26 (23): 29983—29999. Bibcode:2018OExpr..2629983F. doi:10.1364/OE.26.029983. PMID 30469879.
- ↑ Poulton C. та ін. (2017). Large-scale silicon nitride nanophotonic phased arrays at infrared and visible wavelengths. Opt. Lett. Optical Society of America. 42 (1): 21—24. Bibcode:2017OptL...42...21P. doi:10.1364/OL.42.000021. PMID 28059212.
- ↑ Chung S. та ін. (Jan 2018). A Monolithically Integrated Large-Scale Optical Phased Array in Silicon-on-Insulator CMOS. IEEE Journal of Solid-State Circuits. IEEE. 53 (1): 275—296. Bibcode:2018IJSSC..53..275C. doi:10.1109/JSSC.2017.2757009.
- ↑ Aflatouni F. та ін. (4 серпня 2015). Nanophotonic projection system. Opt. Express. Optical Society of America. 23 (16): 21012—21022. Bibcode:2015OExpr..2321012A. doi:10.1364/OE.23.021012. PMID 26367953.
- ↑ Fatemi R. та ін. (2016). A One-Dimensional Heterodyne Lens-Free OPA Camera. Conference on Lasers and Electro-Optics, OSA Technical Digest (2016). Optical Society of America. с. STu3G.3. Процитовано 13 February 2019.
- ↑ а б Wowk B (1996). Phased Array Optics. У BC Crandall (ред.). Molecular Speculations on Global Abundance. MIT Press. с. 147–160. ISBN 0-262-03237-6. Процитовано 18 лютого 2007.
- ↑ Eshel, Tamir (7 березня 2014). Successful EXCALIBUR Test Brings DARPA Closer to Compact High Energy Lasers. defense-update.com. Defense Update. Процитовано 9 березня 2014.
