美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家最近展示了一種新的基于非機(jī)械芯片的光束控制技術(shù)，該技術(shù)可替代昂貴，笨重且通常不可靠且效率低下的機(jī)械萬向節(jié)式激光掃描儀。

該芯片被稱為可操縱的電子漸逝光學(xué)折射器或SEEOR，它將中波長(zhǎng)紅外(MWIR)的激光作為輸入，并在輸出端以二維方式控制光束而無需機(jī)械設(shè)備 - 演示與傳統(tǒng)方法相比，改進(jìn)了轉(zhuǎn)向能力和更高的掃描速度。

“由于體積小，重量和功耗低以及連續(xù)轉(zhuǎn)向能力，這項(xiàng)技術(shù)為MWIR光束轉(zhuǎn)向技術(shù)提供了前景，”NRL光學(xué)科學(xué)部研究物理學(xué)家Jesse Frantz說?！癕WIR光譜范圍內(nèi)的測(cè)繪證明了在各種應(yīng)用中的有用潛力，例如化學(xué)傳感和監(jiān)測(cè)廢物場(chǎng)所，煉油廠和其他工業(yè)設(shè)施的排放。”



SEEOR基于光波導(dǎo) - 一種將光線限制在一組薄層中的結(jié)構(gòu)，其總厚度小于人類頭發(fā)的十分之一。激光通過一個(gè)小平面進(jìn)入并進(jìn)入波導(dǎo)的核心。一旦進(jìn)入波導(dǎo)管，一部分光位于芯頂部的液晶(LC)層中。通過一系列圖案化電極施加到LC的電壓在波導(dǎo)的部分中改變折射率(實(shí)際上，材料內(nèi)的光速)，使得波導(dǎo)充當(dāng)可變棱鏡。波導(dǎo)和電極的精心設(shè)計(jì)允許這種折射率變化在兩個(gè)維度上轉(zhuǎn)換為高速和連續(xù)轉(zhuǎn)向。

SEEOR最初開發(fā)用于操縱短波紅外(SWIR)光 - 與用于電信的光譜相同的部分 - 并且已經(jīng)在自動(dòng)駕駛汽車的引導(dǎo)系統(tǒng)中得到應(yīng)用。

弗蘭茲說：“制作適用于MWIR的SEEOR是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)?！薄白畛Ｒ姷墓鈱W(xué)材料不會(huì)傳輸MWIR光或與波導(dǎo)結(jié)構(gòu)不兼容，因此開發(fā)這些設(shè)備需要材料工程。”

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，NRL研究人員設(shè)計(jì)了新的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和在MWIR中透明的LC，這些材料的新方法，以及在不吸收太多光線的情況下在LC中誘導(dǎo)對(duì)準(zhǔn)的新方法。這一發(fā)展結(jié)合了多個(gè)NRL部門的工作，包括MWIR材料的光學(xué)科學(xué)部門，波導(dǎo)設(shè)計(jì)和制造，以及合成化學(xué)和液晶技術(shù)的生物/分子科學(xué)和工程中心。

由此產(chǎn)生的SEEOR能夠使MWIR光在14°×0.6°的角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)向。研究人員正在研究增加這個(gè)角度范圍的方法，并擴(kuò)展SEEORs進(jìn)一步工作的光譜部分。