CN115453797B - 光学相控阵 - Google Patents

Abstract

一种光学相控阵，包括：分光器，用于将光源信号分为多路；多个移相器，与所述分光器的多路输出端一一对应地耦接，用于分别接收分光后的多路光信号，并进行移相处理；天线阵列，包含多根天线，所述多根天线与所述多个移相器一一对应地耦接，用于接收移相处理后的光信号；其中，分光器的各个多路输出端至对应的天线输入端之间的光程相等。本发明可以同时满足布局紧凑和各通道波导长度一致的要求。

Description

光学相控阵

技术领域

本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种光学相控阵。

背景技术

光学相控阵是一种实现光束空间转向的技术，是芯片级激光雷达的核心器件，可应用于空间测距和扫描成像等领域，相比于机械式扫描技术，具有尺寸小、扫描速度快、成本低、精度高等优点。一维阵列的光学相控阵分别通过控制各通道光学相位和入射光波长实现光束的二维扫描。

在现有的光学相控阵中，自激光器经由移相器至天线具有多条光路通道，各条光路通道之间的光程差往往较大。此外，对于大规模光学相控阵而言，单元器件的数量可达到几百至几千个，如果布线方式不合理，则可能会导致器件占用面积过大，芯片制造成本过高。

亟需一种光学相控阵，通过设置合理的布线方式，能够同时满足布局紧凑和各通道波导长度一致的要求。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种光学相控阵，可以同时满足布局紧凑和各通道波导长度一致的要求。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种光学相控阵，其特征在于，包括：分光器，用于将光源信号分为多路；多个移相器，与所述分光器的多路输出端一一对应地耦接，用于分别接收分光后的多路光信号，并进行移相处理；天线阵列，包含多根天线，所述多根天线与所述多个移相器一一对应地耦接，用于接收移相处理后的光信号；其中，分光器的各个多路输出端至对应的天线输入端之间的光程相等。

可选的，所述移相器的延伸方向与所述分光器的多路输出端的输出方向不同，且移相器的延伸方向与对应的天线的延伸方向不同。

可选的，所述分光器包括主链路分光器单元以及多层分光结构，每层分光结构包括多个分支链路分光器单元；每层分光结构包含一个或多个1×2树形结构，且同一层分光结构中的各个分支链路分光器单元与主链路分光器单元之间的光程均相等。

可选的，所述移相器的数量为双数；自所述分光器的多路输出端输出的光路均分为两组，且两组光路呈轴对称排列；与所述分光器的多路输出端对应的移相器均分为两组，且两组移相器呈轴对称排列。

可选的，所述两组光路的对称轴与所述两组移相器的对称轴平行。

可选的，所述两组光路的对称轴与所述两组移相器的对称轴均为从所述分光器的输入端至所述天线阵列的多个接入端的中心点的连线。

可选的，所述分光器、天线阵列被均分为两组，且所述分光器、与所述分光器的多路输出端对应的移相器、自所述分光器的多路输出端输出的光路以及天线阵列采用同一对称轴。

可选的，所述移相器的延伸方向垂直于所述分光器的多路输出端的输出方向，且所述移相器的延伸方向垂直于所述移相器对应的天线的延伸方向。

可选的，所述移相器中的光信号传播方向与所述分光器的多路输出端的输出方向之间的夹角为钝角，且所述移相器中的光信号传播方向与所述移相器对应的天线中光信号传播方向之间的夹角为锐角。

可选的，所述的光学相控阵还包括：多根第一光波导，每根第一光波导连接所述分光器的多路输出端以及对应的移相器；其中，所述第一光波导具有折弯，且各根第一光波导之间的折弯角的绝对值相等。

可选的，所述的光学相控阵还包括：多根第二光波导，每根第二光波导连接所述移相器以及对应的天线；其中，所述第二光波导具有折弯，且各根第二光波导之间的折弯角的绝对值相等。

可选的，所述分光器的多路输出端的输出方向与对应的天线的延伸方向相同。

可选的，所述天线阵列中相邻天线之间的间距与所述分光器的相邻光输出端之间的间距相等。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

在本发明实施例中，通过设置光学相控阵的分光器的各个多路输出端至对应的天线输入端之间的光程相等，相比于简单直接地在X方向(自分光器的各个多路输出端至对应的天线输入端的方向)上铺设移相器，能够保持分光器的各个多路输出端至对应的天线输入端之间的光程相等，从而在同时满足布局紧凑和各通道波导长度一致的要求，进一步地，由于当满足各个光路通道的光程相等时，只需要对天线阵列的X方向(天线延伸方向，又称为天线方向)进行一维校准，即使改变入射波长，也无需对天线阵列的Y方向(天线排列方向，又称为阵列方向)进行校准，从而可以实现在减少光学相控阵在X方向上的长度的同时，对光学相控阵相位校准时间进行优化。

进一步，通过设置移相器的延伸方向与所述分光器的多路输出端的输出方向不同，且移相器的延伸方向与对应的天线的延伸方向不同，能够减少光学相控阵在Y方向(垂直于分光器的各个多路输出端的输出方向)上的长度，从而更好地满足用户对于光学相控阵的长宽比的具体需求。

进一步，每层分光结构包含一个或多个1×2树形结构，且同一层分光结构中的各个分支链路分光器单元与主链路分光器单元之间的光程均相等，可以使得从分光器输入端至分光器输出端的各路通道之间的光程均一致，从而使得光学相控阵的各路光信号不仅在分光器输出端至天线输入端之间的光程相等，在分光器输出端之前的光程也相等，从而进一步实现各路光信号无光程差的效果。

进一步，所述移相器的延伸方向垂直于所述分光器的多路输出端的输出方向，且所述移相器的延伸方向垂直于所述移相器对应的天线的延伸方向，可以使得分光器、天线位于X方向(自分光器的各个多路输出端至对应的天线输入端的方向)上时，移相器位于Y方向，且X方向与Y方向垂直，能够有效减少光学相控阵在Y方向上的长度。

进一步，所述移相器中的光信号传播方向与所述分光器的多路输出端的输出方向之间的夹角为钝角，且所述移相器中的光信号传播方向与所述移相器对应的天线中光信号传播方向之间的夹角为锐角，可以使得分光器、移相器、天线呈Z型排列，从而在减少光学相控阵在Y方向上的长度的同时，有效减少光学相控阵在X方向(自分光器的各个多路输出端至对应的天线输入端的方向)上的长度。

进一步，自所述分光器的多路输出端输出的光路均分为两组，且两组光路呈轴对称排列；与所述分光器的多路输出端对应的移相器均分为两组，且两组移相器呈轴对称排列，可以实现光路对称分布，减少光学相控阵在X方向(自分光器的各个多路输出端至对应的天线输入端的方向)上的长度。进一步，通过设置连接所述分光器的多路输出端以及对应的移相器的第一光波导，所述第一光波导具有折弯，且各根第一光波导之间的折弯角的绝对值相等，可以使得各条光路保持平行，有利于更好地保持各个多路输出端至对应的天线输入端之间的光程相等。

附图说明

图1是现有技术中一种光学相控阵的结构示意图；

图2是本发明实施例中第一种光学相控阵的结构示意图；

图3是本发明实施例中第二种光学相控阵的结构示意图；

图4是本发明实施例中第三种光学相控阵的结构示意图；

图5是本发明实施例中第四种光学相控阵的结构示意图；

图6是本发明实施例中一种二维扫描相位校准示意图。

具体实施方式

在现有的光学相控阵中，自激光器经由移相器至天线具有多条光路通道，各条光路通道之间的光程差往往较大。此外，对于大规模光学相控阵而言，单元器件的数量可达到几百至几千个，如果布线方式不合理，则可能会导致器件占用面积过大，芯片制造成本过高。

本发明的发明人经过研究发现，在现有技术中，由于硅波导阵列的规模较大，其相位误差也较大，需要对二维扫描的各个位置进行相位校准，如果依次对二维阵列中每一个点进行校准，将花费大量的时间。然而当各通道波导长度满足相等的条件时，只需要对阵列方向进行一维校准，改变入射波长时无需对天线方向进行校准，因此需要减少各条光路通道之间的光程差。

参照图1，图1是现有技术中一种光学相控阵的结构示意图。

所述光学相控阵可以包括分光器12、包含多个移相器的移相器阵列13以及天线阵列14。

其中，所述分光器12可以用于将光源11的光源信号分为多路光信号。

其中，移相器阵列13的多个移相器可以与所述分光器12的多路输出端一一对应地耦接，用于分别接收分光后的多路光信号，并进行移相处理。

天线阵列14，包含多根天线，所述多根天线与所述多个移相器一一对应地耦接，用于接收移相处理后的光信号，并将波导中的光出射至空间中。

在图1中示出的光学相控阵存在分光器12的各个多路输出端至对应的天线输入端之间的光程不等的问题，如经由边缘区域的移相器(如最上方或最下方的移相器)的光通路的光程较长，经由中心区域的移相器(如中间两个移相器)的光通路的光程较短。

本发明的发明人经过研究进一步发现，当设计的光学相控阵密度较大时，需要考虑波导之间的串扰问题；另外，版图绘制要满足工艺的要求，不同器件的间距要求是不同的，因此，设计满足集成度高、低串扰和各通道波导长度等长要求的硅基光学相控阵难度较大。具体而言，由于分光器通常尺寸较小，移相器通常尺寸较大，直接采用如图1示出的一维连接方式，对激光器、分光器、多个移相器、天线阵列进行串联，移相器部分的占据面积会过大，导致分光器与中心区域移相器之间的光学光通路较短，而与边缘区域移相器之间的光学光通路较长。

在本发明实施例中，通过设置光学相控阵的分光器的各个多路输出端至对应的天线输入端之间的光程相等，相比于简单直接地在X方向(自分光器的各个多路输出端至对应的天线输入端的方向)上铺设移相器，能够保持分光器的各个多路输出端至对应的天线输入端之间的光程相等，从而在同时满足布局紧凑和各通道波导长度一致的要求，进一步地，由于当满足各个光路通道的光程相等时，只需要对天线阵列的X方向(天线延伸方向，又称为阵列方向)进行一维校准，即使改变入射波长，也无需对天线阵列的Y方向(天线排列方向，又称为天线方向)进行校准，从而可以实现在减少光学相控阵在X方向上的长度的同时，对光学相控阵相位校准时间进行优化。

为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参照图2，图2是本发明实施例中第一种光学相控阵的结构示意图。

所述第一种光学相控阵可以包括：分光器22、包含多个移相器的移相器阵列23以及天线阵列24，还可以包括第一光波导25以及第二光波导26。

其中，分光器22可以用于将光源21的光源信号分为多路。

具体地，所述光源21可以为集成在硅光芯片中的激光器，还可以为外部光源，所述光源21例如为可调窄线宽激光器，以提供更加精准的光信号。

多个移相器可以与所述分光器22的多路输出端一一对应地耦接，用于分别接收分光后的多路光信号，并进行移相处理。

其中，图2示出的所述分光器22的多路输出端可以为8路输出端，分别采用输出端T1～T8表示。

天线阵列24可以包含多根天线，所述多根天线与所述多个移相器一一对应地耦接，用于接收移相处理后的光信号，并在接收后，天线阵列24可以将波导中的光出射至空间中。

其中，图2示出的天线阵列24可以以X方向表示天线延伸方向，又可称为天线方向，以Y方向表示天线排列方向，又可称为阵列方向。

其中，分光器22的各个多路输出端至对应的天线输入端之间的光程相等。

进一步地，所述分光器22可以包括主链路分光器单元以及多层分光结构，每层分光结构包括多个分支链路分光器单元；每层分光结构包含一个或多个1×2树形结构，且同一层分光结构中的各个分支链路分光器单元与主链路分光器单元之间的光程均相等。

如图2示出的分光器22可以包括3层分光结构，每层分光结构可以通过分光器单元进行分光。

具体地，图2示出的分光器22的第一层分光结构可以为1×2树形结构，第一层分光结构包括2个分支链路分光器单元，然后每个分支链路分光器单元经由1×2树形结构分光至第二层分光结构，且第二层分光结构包括4个分支链路分光器单元，然后每个分支链路分光器单元经由1×2树形结构分光至第三层分光结构，且第三层分光结构通过8个分支链路输出。

其中，第一层分光结构种的2个分支链路分光器单元与主链路分光器单元之间的光程相等，也即光信号从主链路分光器单元到达第一层分光结构种的2个分支链路分光器单元的传输长度一致。

第二层分光结构的4个分支链路分光器单元与主链路分光器单元之间的光程相等，也即光信号从主链路分光器单元到达第二层分光结构的4个分支链路分光器单元的传输长度一致；第三层分光结构的8个分支链路与主链路分光器单元之间的光程相等，也即光信号从主链路分光器单元到达第三层分光结构的8个分支链路的传输时长一致。

在本发明实施例中，每层分光结构包含一个或多个1×2树形结构，且同一层分光结构中的各个分支链路分光器单元与主链路分光器单元之间的光程均相等，可以使得从分光器输入端至分光器输出端的各路通道之间的光程均一致，从而使得光学相控阵的各路光信号不仅在分光器输出端至天线输入端之间的光程相等，在分光器输出端之前的光程也相等，从而进一步实现各路光信号无光程差的效果。

在本发明实施例中，通过设置光学相控阵的分光器21的各个多路输出端至对应的天线输入端之间的光程相等，相比于简单直接地在X方向(自分光器的各个多路输出端至对应的天线输入端的方向)上铺设移相器，能够保持分光器的各个多路输出端至对应的天线输入端之间的光程相等，从而在同时满足布局紧凑和各通道波导长度一致的要求，进一步地，由于当满足各个光路通道的光程相等时，只需要对天线阵列的X方向(天线延伸方向，又称为天线方向)进行一维校准，即使改变入射波长，也无需对天线阵列的Y方向(天线排列方向，又称为阵列方向)进行校准，从而可以实现在减少光学相控阵在X方向上的长度的同时，对光学相控阵相位校准时间进行优化。

进一步地，所述移相器阵列23中的各个移相器的延伸方向与所述分光器的多路输出端的输出方向不同，且移相器的延伸方向与对应的天线的延伸方向不同。

如图2示出的分光器的多路输出端的输出方向为X方向，需要指出的是，只要所述移相器阵列23中的各个移相器的延伸方向并非X方向，例如为自右上向左下的斜向、竖直方向(Y方向)、自左上向右下的斜向，均能够减少光学相控阵在Y方向上的长度。

在本发明实施例中，通过设置移相器的延伸方向与所述分光器的多路输出端的输出方向不同，且移相器的延伸方向与对应的天线的延伸方向不同，能够减少光学相控阵在Y方向(垂直于分光器的各个多路输出端的输出方向)上的长度，从而更好地满足用户对于光学相控阵的长宽比的具体需求。

进一步地，所述分光器22的多路输出端的输出方向可以与对应的天线的延伸方向相同。

在本发明实施例中，通过设置分光器的多路输出端的输出方向与对应的天线的延伸方向相同，可以更好地同时满足布局紧凑和各通道波导长度一致的要求。

进一步地，所述天线阵列24中相邻天线之间的间距可以与所述分光器的相邻光输出端之间的间距相等。

如图2示出的天线阵列24中相邻天线之间的间距为d，所述分光器的相邻光输出端之间的间距也可以为d。

在本发明实施例中，通过设置所述天线阵列24中相邻天线之间的间距与所述分光器的相邻光输出端之间的间距相等，可以更好地同时满足布局紧凑和各通道波导长度一致的要求。

在本发明实施例的第一种具体实施方式中，如图2所示，所述移相器的延伸方向垂直于所述分光器22的多路输出端的输出方向，且所述移相器的延伸方向垂直于所述移相器对应的天线的延伸方向。

具体地，所述移相器的延伸方向垂直于所述分光器的多路输出端的输出方向，且所述移相器的延伸方向垂直于所述移相器对应的天线的延伸方向，可以使得分光器、天线位于X方向(自分光器的各个多路输出端至对应的天线输入端的方向)上时，移相器位于Y方向，且X方向与Y方向垂直，能够有效减少光学相控阵在Y方向上的长度。进一步地，采用移相器的延伸方向垂直于所述分光器的多路输出端的输出方向的方案，还有利于降低研发复杂度。

在本发明实施例的第二种具体实施方式中，参照图3，图3是本发明实施例中第二种光学相控阵的结构示意图。

所述第二种光学相控阵可以包括：分光器32、包含多个移相器的移相器阵列33以及天线阵列34，其中，分光器32可以用于将光源31的光源信号分为多路。

以下对第二种光学相控阵中与第一种光学相控阵不同的内容进行说明。

具体地，图3示出的移相器中的光信号传播方向与所述分光器32的多路输出端的输出方向之间的夹角为钝角，且所述移相器中的光信号传播方向与所述移相器对应的天线中光信号传播方向之间的夹角为锐角。

具体地，移相器中的光信号传播方向与所述分光器32的多路输出端的输出方向之间的夹角a为钝角，所述移相器中的光信号传播方向与所述移相器对应的天线中光信号传播方向之间的夹角b为锐角，其中，a+b＝180°。

在本发明实施例中，所述移相器中的光信号传播方向与所述分光器的多路输出端的输出方向之间的夹角为钝角，且所述移相器中的光信号传播方向与所述移相器对应的天线中光信号传播方向之间的夹角为锐角，可以使得移相器呈现图3示出的从右上至左下的倾斜放置。进一步地，分光器、移相器、天线呈Z型排列，从而在减少光学相控阵在Y方向上的长度的同时，有效减少光学相控阵在X方向(自分光器的各个多路输出端至对应的天线输入端的方向)上的长度。

继续参照图2，进一步地，所述的光学相控阵还可以包括：多根第一光波导25，每根第一光波导25连接所述分光器21的多路输出端以及对应的移相器；其中，所述第一光波导25具有折弯，且各根第一光波导25之间的折弯角的绝对值相等。

在本发明实施例中，通过设置连接所述分光器21的多路输出端以及对应的移相器的第一光波导25，所述第一光波导25具有折弯，且各根第一光波导25之间的折弯角的绝对值相等，可以使得从分光器的多路输出端至移相器的各条光路保持平行，有利于更好地保持各个多路输出端至对应的天线输入端之间的光程相等。

其中，所述第一光波导25的折弯角可以是移相器中的光信号传播方向与所述分光器的多路输出端的输出方向之间的夹角，如图3示出的夹角a。

进一步地，所述的光学相控阵还可以包括：多根第二光波导26，每根第二光波导26连接所述移相器以及对应的天线；其中，所述第二光波导26具有折弯，且各根第二光波导26之间的折弯角的绝对值相等。

在本发明实施例中，通过设置连接所述移相器以及对应的天线的第二光波导26，所述第二光波导26具有折弯，且各根第二光波导26之间的折弯角的绝对值相等，可以使得从移相器至天线的各条光路保持平行，有利于更好地保持各个多路输出端至对应的天线输入端之间的光程相等。

其中，所述第二光波导26的折弯角可以是移相器中的光信号传播方向与所述分光器的多路输出端的输出方向之间的夹角，如图3示出的夹角b。

进一步地，每个移相器与第一光波导25和第二光波导26连接，不同移相器连接的第一光波导25和第二光波导26的长度和相等。

在本发明实施例中，通过设置不同移相器连接的第一光波导25和第二光波导26的长度和相等，可以实现分光器的各个多路输出端至对应的天线输入端之间的光程相等。

参照图4，图4是本发明实施例中第三种光学相控阵的结构示意图。所述第三种光学相控阵可以包括：分光器42、包含多个移相器的移相器阵列43以及天线阵列44，其中，分光器42可以用于将光源41的光源信号分为多路。

以下对第三种光学相控阵中与第一种光学相控阵不同的内容进行说明。

具体地，图4示出的移相器的数量为双数；自所述分光器42的多路输出端输出的光路均分为两组，且两组光路呈轴对称排列；与所述分光器42的多路输出端对应的移相器均分为两组，且两组移相器呈轴对称排列。

在本发明实施例的第三种具体实施方式中，所述移相器的数量为双数；自所述分光器的多路输出端输出的光路均分为两组，且两组光路呈轴对称排列；与所述分光器的多路输出端对应的移相器均分为两组，且两组移相器呈轴对称排列，可以实现光路对称分布，减少光学相控阵在X方向(自分光器的各个多路输出端至对应的天线输入端的方向)上的长度，提供更灵活的长宽比例。

需要指出的是，图4示出的第三种具体实施方式与图2示出的第一种具体实施方式相比，在X方向上更短，Y方向上更长，且均能满足分光器的各个多路输出端至对应的天线输入端之间的光程相等，可以使得用户根据实际需求选择使用。

进一步地，所述两组光路的对称轴与所述两组移相器的对称轴可以平行。

如图4示出的移相器中，上半部分(如上面4个)移相器为一组，与下半部分(如下面4个)移相器对称分布，自所述分光器的多路输出端T1至T4输出的光路为一组，与上半部分移相器连接，自所述分光器的多路输出端T5至T8输出的光路为另一组，与下半部分移相器连接。

更进一步地，所述两组光路的对称轴与所述两组移相器的对称轴均可以为从所述分光器42的输入端至所述天线阵列44的多个接入端的中心点的连线。

在本发明实施例中，通过设置两组光路的对称轴与所述两组移相器的对称轴均为从所述分光器42的输入端至所述天线阵列44的多个接入端的中心点的连线，可以更好地保证分光器的各个多路输出端至对应的天线输入端之间的光程相等，从而在同时满足布局紧凑和各通道波导长度一致的要求。

进一步地，所述分光器42、天线阵列44被均分为两组，且所述分光器42、与所述分光器42的多路输出端对应的移相器、自所述分光器42的多路输出端输出的光路以及天线阵列44采用同一对称轴。

在本发明实施例中，在已经设置自所述分光器42的多路输出端输出的光路均分为两组、与所述分光器42的多路输出端对应的移相器均分为两组的基础上，通过设置分光器42、天线阵列44被均分为两组，且采用同一对称轴，可以实现图4示出的具体实施例。

在本发明实施例的第三种具体实施方式中，如图4所示，所述移相器的延伸方向垂直于所述分光器42的多路输出端的输出方向，且所述移相器的延伸方向垂直于所述移相器对应的天线的延伸方向。

具体地，所述移相器的延伸方向垂直于所述分光器42的多路输出端的输出方向，且所述移相器的延伸方向垂直于所述移相器对应的天线的延伸方向，可以使得分光器、天线位于X方向(自分光器的各个多路输出端至对应的天线输入端的方向)上时，移相器位于Y方向，且X方向与Y方向垂直，能够有效减少光学相控阵在Y方向上的长度。进一步地，采用移相器的延伸方向垂直于所述分光器的多路输出端的输出方向的方案，还有利于降低研发复杂度。

在本发明实施例的第四种具体实施方式中，参照图5，图5是本发明实施例中第四种光学相控阵的结构示意图。

所述第四种光学相控阵可以包括：分光器52、包含多个移相器的移相器阵列53以及天线阵列54，其中，分光器52可以用于将光源51的光源信号分为多路。

以下对第四种光学相控阵中与图4示出的第三种光学相控阵不同的内容进行说明。

具体地，图5示出的移相器中的光信号传播方向与所述分光器52的多路输出端的输出方向之间的夹角为钝角，且所述移相器中的光信号传播方向与所述移相器对应的天线中光信号传播方向之间的夹角为锐角。

具体地，上半部分(如上面4个)移相器中的光信号传播方向与所述分光器52的上半部分输出端的输出方向之间的夹角(参照图3中的夹角a)为钝角，下半部分(如下面4个)移相器中的光信号传播方向与所述分光器52的下半部分输出端的输出方向之间的夹角(与夹角a对称，对称轴同移相器的对称轴)为钝角。

下半部分(如下面4个)移相器中的光信号传播方向与所述移相器对应的天线中光信号传播方向之间的夹角(参照图3中的夹角b)为锐角，上半部分(如上面4个)移相器中的光信号传播方向与所述移相器对应的天线中光信号传播方向之间的夹角(与夹角a对称，对称轴同移相器的对称轴)为锐角。

在本发明实施例中，所述移相器中的光信号传播方向与所述分光器的多路输出端的输出方向之间的夹角为钝角，且所述移相器中的光信号传播方向与所述移相器对应的天线中光信号传播方向之间的夹角为锐角，可以使得上半部分移相器呈现图5示出的从右上至左下的倾斜放置，下半部分移相器呈现图5示出的从左上至右下的倾斜放置。进一步地，分光器、移相器、天线呈Z型排列，从而在减少光学相控阵在Y方向上的长度的同时，有效减少光学相控阵在X方向(自分光器的各个多路输出端至对应的天线输入端的方向)上的长度。

参照图6，图6是本发明实施例中一种二维扫描相位校准示意图。

如图6所示，通过调节光学相位可以实现阵列方向(Y方向)的光束扫描，而改变入射波长可以实现天线方向(X方向)的光束扫描。采用各通道波导长度一致的相控阵，只需要对阵列方向(Y方向)上的n列进行一组相位校准，即第k列。

由于在本发明实施例中，分光器的各个多路输出端至对应的天线输入端之间的光程相等，因此光场在传输过程中由于不同波长导致的相位差可近似为零，通过改变输入光波长，就可以在另一个方向(X方向)实现对m行进行扫描，不需要进行额外的校准，就实现了二维扫描，极大的节约了相位校准时间。

更进一步地，在本发明实施例中，还可以设置每层分光结构包含一个或多个1×2树形结构，且同一层分光结构中的各个分支链路分光器单元与主链路分光器单元之间的光程均相等，可以使得从分光器输入端至分光器输出端的各路通道之间的光程均一致，从而使得光学相控阵的各路光信号不仅在分光器输出端至天线输入端之间的光程相等，在分光器输出端之前的光程也相等，因此光场在传输过程中由于不同波长导致的相位差进一步减小，更好地节约了相位校准时间，且提高相位校准精度。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (12)

1.一种光学相控阵，其特征在于，包括：

分光器，用于将光源信号分为多路；

多个移相器，与所述分光器的多路输出端一一对应地耦接，用于分别接收分光后的多路光信号，并进行移相处理；

天线阵列，包含多根天线，所述多根天线与所述多个移相器一一对应地耦接，用于接收移相处理后的光信号；

其中，分光器的各个多路输出端至对应的天线输入端之间的光程相等；

所述移相器的数量为双数；

自所述分光器的多路输出端输出的光路均分为两组，且两组光路呈轴对称排列；

与所述分光器的多路输出端对应的移相器均分为两组，且两组移相器呈轴对称排列。

2.根据权利要求1所述的光学相控阵，其特征在于，

所述移相器的延伸方向与所述分光器的多路输出端的输出方向不同，且移相器的延伸方向与对应的天线的延伸方向不同。

3.根据权利要求1所述的光学相控阵，其特征在于，所述分光器包括主链路分光器单元以及多层分光结构，每层分光结构包括多个分支链路分光器单元；

每层分光结构包含一个或多个1×2树形结构，且同一层分光结构中的各个分支链路分光器单元与主链路分光器单元之间的光程均相等。

4.根据权利要求1所述的光学相控阵，其特征在于，所述两组光路的对称轴与所述两组移相器的对称轴平行。

5.根据权利要求4所述的光学相控阵，其特征在于，所述两组光路的对称轴与所述两组移相器的对称轴均为从所述分光器的输入端至所述天线阵列的多个接入端的中心点的连线。

6.根据权利要求5所述的光学相控阵，其特征在于，所述分光器、天线阵列被均分为两组，且所述分光器、与所述分光器的多路输出端对应的移相器、自所述分光器的多路输出端输出的光路以及天线阵列采用同一对称轴。

7.根据权利要求1、4至6任一项所述的光学相控阵，其特征在于，所述移相器的延伸方向垂直于所述分光器的多路输出端的输出方向，且所述移相器的延伸方向垂直于所述移相器对应的天线的延伸方向。

8.根据权利要求1、4至6任一项所述的光学相控阵，其特征在于，所述移相器中的光信号传播方向与所述分光器的多路输出端的输出方向之间的夹角为钝角，且所述移相器中的光信号传播方向与所述移相器对应的天线中光信号传播方向之间的夹角为锐角。

9.根据权利要求1所述的光学相控阵，其特征在于，还包括：

多根第一光波导，每根第一光波导连接所述分光器的多路输出端以及对应的移相器；

其中，所述第一光波导具有折弯，且各根第一光波导之间的折弯角的绝对值相等。

10.根据权利要求1所述的光学相控阵，其特征在于，还包括：

多根第二光波导，每根第二光波导连接所述移相器以及对应的天线；

其中，所述第二光波导具有折弯，且各根第二光波导之间的折弯角的绝对值相等。

11.根据权利要求1所述的光学相控阵，其特征在于，所述分光器的多路输出端的输出方向与对应的天线的延伸方向相同。

12.根据权利要求1所述的光学相控阵，其特征在于，

所述天线阵列中相邻天线之间的间距与所述分光器的相邻光输出端之间的间距相等。