广角非均光学相位阵列采用紧和高效的天线设计
Omar E Elsheikh1, Mohamed A Swillam2
1Nanophotonics Research Laboratory, Department of Physics, The American University in Cairo, New Cairo Avenue, 11835, Cairo Governorate, Egypt. omarelsheikh@aucegypt.edu.
Scientific reports
|February 15, 2024
概括
研究人员为LIDAR开发了高效的光学天线,通过非统一的阵列和遗传算法优化实现了160°的转向范围. 这克服了以前在方向盘范围和分辨率之间进行的权衡.
科学领域:
- 光子学是指光子学的使用方法.
- 光学工程是指光学工程.
- 天线设计天线设计
背景情况:
- 光学相位阵列 (OPA) 对激光雷达至关重要,但在转向范围和分辨率之间经常面临权衡.
- 化格天线提供效率,紧性和宽光束,与光子学兼容.
- 不统一的光学相位阵列显示了增强方向盘范围和分辨率的希望.
研究的目的:
- 提供高效的光学天线,克服当前OPA系统的局限性.
- 为了实现用于LIDAR应用的高分辨率的宽方向光.
- 为了证明一个紧而高效的OPA解决方案与CMOS光子学兼容.
主要方法:
- 设计和制造了两个高效的光学天线.
- 使用一个二维的非均阵列 (10x10元件) 来增强光束方向.
- 使用遗传算法优化数组元素位置.
主要成果:
- 在中心频率实现了94%和93.5%的上升功率效率.
- 获得了宽的全宽半最大光束配置 (例如,8.88° x 78.05°).
- 证明了宽带宽 (1400-1700nm) 在S,C和L频段的效率>80%.
- 实现了一个无别名的阵列,其转向范围为160°,光束宽度为0.5°,侧叶水平为-11dB.
结论:
- 开发的光学天线在效率和光束转向方面显著超过了最先进的性能.
- 由遗传算法优化的非统一阵列设计有效地扩大了方向盘范围,同时保持了分辨率.
- 这项工作为小型,高效的OPA提供了一个可行的解决方案,为LIDAR和其他应用程序提供了广泛的转向能力.
