Durch die Steuerung der Phase des Einheitsstrahls im Strahlarray ermöglicht die optische Phased-Array-Technologie die Rekonstruktion oder präzise Regelung der isopischen Ebene des Array-Strahls. Sie bietet die Vorteile eines geringen Volumens und einer geringen Masse des Systems, einer schnellen Reaktionsgeschwindigkeit und einer guten Strahlqualität.
Das Funktionsprinzip der optischen Phased-Array-Technologie besteht darin, das Signal des nach einem bestimmten Gesetz angeordneten Basiselements zu verschieben (oder zu verzögern), um die Ablenkung des Array-Strahls zu erreichen. Gemäß der obigen Definition umfasst die optische Phased-Array-Technologie die Technologie der großwinkligen Strahlablenkung für Strahlemissionsarrays und die Interferenzbildgebungstechnologie von Array-Teleskopen für die hochauflösende Abbildung entfernter Ziele.
Aus Sicht der Emission steuert das optische Phased-Array die Phase des übertragenen Strahls, um die Gesamtablenkung des Strahls oder die Phasenfehlerkompensation zu erreichen. Das Grundprinzip des optischen Phased-Arrays ist in Abb. 1 dargestellt. Abb. 1 (a) zeigt ein inkohärentes synthetisches Array, d. h. es besteht nur aus einem Array ohne Phased-Array. Abb. 1 (b) bis (d) zeigen drei verschiedene Betriebszustände des optischen Phased-Arrays (d. h. eines kohärenten synthetischen Arrays).
Das inkohärente Synthesesystem führt lediglich eine einfache Leistungsüberlagerung des Array-Strahls durch, ohne dessen Phase zu steuern. Die Lichtquelle kann aus mehreren Lasern mit unterschiedlichen Wellenlängen bestehen, und die Fernfeld-Punktgröße wird durch die Größe der sendenden Array-Einheit bestimmt, unabhängig von der Anzahl der Array-Elemente, der äquivalenten Apertur des Arrays und dem Tastverhältnis des Strahl-Arrays. Daher handelt es sich nicht um ein Phased-Array im eigentlichen Sinne. Das inkohärente Synthesesystem hat sich jedoch aufgrund seiner einfachen Struktur, der geringen Anforderungen an die Lichtquellenleistung und der hohen Ausgangsleistung weit verbreitet.
Aus Empfangssicht wird ein optisches Phased-Array-System zur hochauflösenden Abbildung entfernter Ziele eingesetzt (Abb. 2). Es besteht aus einem Teleskop-Array, einem Phasenverzögerer-Array, einem Strahlkombinator und einem Abbildungsgerät. Die komplexe Kohärenz der Zielquelle wird erfasst. Das Zielbild wird nach dem Fanssert-Zernick-Theorem berechnet. Dieses Verfahren wird als Interferenzbildgebungsverfahren bezeichnet und gehört zu den synthetischen Aperturbildgebungsverfahren. Systemtechnisch gesehen sind interferometrische Abbildungssysteme und Phased-Array-Emissionssysteme grundsätzlich identisch aufgebaut, die optische Übertragungsrichtung ist jedoch in beiden Anwendungen entgegengesetzt.
Veröffentlichungszeit: 26. Mai 2023