不同类型的光学相控阵天线

光学相控阵技术最早可追溯到1972年，采用铌酸锂调制器阵列实现了光束偏转。这种偏转器由46个一维相位调制器组成，同时为每个通道提供了独立的控制线路来控制相位的变化，从而可以实现连续扫描。这个简单的装置证实了光学相控阵的一些基本概念。其后不久，Ninomiya给出了由铌酸锂分离棱镜偏转元件构成的阵列。最初这种装置是用于增强偏转棱镜的扫描分辨率。在进一步的研究中，为了简化设计，Ninomiya引入了一种双极排列的新概念，即在每个类棱镜偏转元件上设置了相位补偿电极。这样的设计使得相控阵列可以产生一个近似任意直线形相位轮廓的相位阶梯，从而在得到连续的光束偏转角的同时也提高了分辨率。近年来，光学相控阵的类型主要有4种：以非线性光学晶体材料的横向相位调制器构成的光学相控阵；以液晶为电光材料的纵向相位调制器构成的光学相控阵；以光纤阵列构成的光纤光学相控阵；以硅基光子集成芯片构成的光学相控阵。

液晶相控阵技术是基于液晶材料的光学相控阵技术。20世纪90年代初期，国外逐渐采用液晶相控阵来实现光学相控阵，液晶相控阵逐渐成为实现光学相控阵的新兴技术之一。液晶相控阵的实质，是利用液晶材料的相移随加载电压变化的特性，实时、精确地调整和控制液晶移相器阵列的电极电压，实现液晶移相器阵列出射激光束的波前相位分布和传播方向控制，从而实现对激光束的电控扫描。(www.xing528.com)

液晶光学相控阵（Liquid Crystal Optical Phased Array，LCOPA）以其成本低、驱动电压低、调制幅度大等诸多优点得到广泛应用。例如，LCOPA能作为实时匹配相关滤波器用于光学识别，用于制作可实时调控的阵列菲涅耳波带片等二元光学元件，用于光学运算等。再如在光学相关识别中，利用LCOPA的位相调制特性可实现实时的二元化联合变换相关器，提高对光的利用效率，增强对图像的相关识别能力；或对联合变换的功率谱进行二值化，可提高联合变换相关器的识别能力；利用LCOPA的实时转换性质，通过调整工作电压，使其处于非线性变换态即可完成对图像的实时微分运算；利用LCOPA作为光学二值图像邻域处理器，可完成对图像的扩、蚀和边缘检测等形态变换操作。