线如图3所示，通过设计双折射棱镜的楔角，可以控制两种偏振态出射光束的角度间隔，实现不同角度的光束控制。
[0019]将多个双棱镜单元排列在光路上，利用光束折射后偏转角度的叠加，可以获得更宽的光束扫描范围，如图4所示给出了单一维度上利用本发明进行光束角度控制原理的示意图。对一个空间维度，假定使用η级双折射棱镜，如果入射光50进入放大器的入射角度保持不变，通过设计每一块双折射棱镜结构，设定好每一组加载于液晶波片组上的电压控制光束进入双折射棱镜的偏振态，并通过排列组合的方式遍历所有情况，共有2。种情况，可以使得光束在空间按2。种不同路径偏转到该维度上不同的角度位置，实现离散角度扫描。以三级双折射棱镜的控制为例，每个液晶波片优选为1/4波片，所谓1/4波片是指当光法向入射透过时，寻常光(O光)和非常光(e光)之间的位相差等于η/2或其奇数倍，这样的晶片称为1/4波片。在不同时段里设计有两个不同电压，分别施加不同电压控制光束的偏振处于垂直纸面或平行纸面，经过第一级双折射棱镜后，光束共有51和52两种路径，经过第二级双折射棱镜后，光束共有511、512、521、522四种二级折射路径，最终，经过三级偏振片结构后，共有23=8种电压组合，最终光束共有8种三级折射路径选择，如图中5111、5112、5121、5122、5211、5212、5221、5222所示。可以通过设计每一个双折射棱镜的楔角，使得在最后一级折射路径的21巾角度分布均匀，避免重复，获得尽可能多的角度控制能力。
[0020]例如，采用三组双折射棱镜单元，三个楔角分别设计为11.5°、5.7°和11.5°，对液晶波片施加不同电压，出射角度分别为-5°、-3°、-1°、1°、3°、5°，其中有两个角度重复，算上重复的角度，共8种路径。设计的过程，首先根据期望的角度间隔可以大致确定楔角度数，然后编程算出一组合适的楔角值，通常需要试值实验得出最终的角度。
[0021]如图5，如果入射光50进入放大器的入射角度扫过一定的角度范围，配合对液晶波片组施加的不同组电压，出射光束60可以实现该维度上光束的准连续角度扫描。通过改变各级双折射棱镜单元的双折射棱镜楔角，实现出射光束60准连续角度扫描的角度范围大于入射光束50的角度扫描范围，即实现扫描角度的放大功能。
[0022]添加多组双折射棱镜组，实现多个维度上的光束角度控制或放大，例如在图1所示的【具体实施方式】中，按对角度的控制功能划分，液晶波片10、双折射棱镜单元20又可以分为横向角度控制部分40和纵向角度控制部分41，两部分的双折射棱镜正交放置，实现二维光束角度控制，通过横向角度控制部分和纵向角度控制部分的组合使用，整个器件可以实现一定孔径角内任意光束指向控制以及对入射光扫描角度的放大功能。
[0023]采用本发明所述的基于双折射棱镜的光束扫描角度放大器，采用非机械式角度控制技术，具有扫描精度高、调节速度快、体积小、重量轻和抗干扰性强等一系列优点，并能对入射角度控制范围进行放大，在光学相控阵、激光雷达和空间激光通信等诸多领域具有广阔的应用前景。
[0024]前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范 Os
K 寸A C1- PZh Xl V 寸91CS90T Zo
【主权项】
1.一种基于双折射棱镜的光束扫描角度放大器，其特征在于，由液晶驱动电路和至少一组双折射棱镜组，所述双折射棱镜组包括多个双折射棱镜单元，所述多个双折射棱镜单元依次排列在同一直线，所述双折射棱镜单元由液晶波片和双折射棱镜组成，所述双折射棱镜由两块光轴相互垂直的双折射晶体组成，同一双折射棱镜的两块双折射晶体楔角相等，所述液晶驱动电路与各个双折射棱镜单元的液晶波片控制连接，所述楔角为双折射晶体入射面与出射面之间的夹角。2.如权利要求1所述基于双折射棱镜的光束扫描角度放大器，其特征在于，不同双折射棱镜单元的双折射晶体楔角不等。3.如权利要求1所述基于双折射棱镜的光束扫描角度放大器，其特征在于，所述光束扫描角度放大器包括两组双折射棱镜组，这两组双折射棱镜组的双折射棱镜正交放置，所述正交放置为一组相对另一组在垂直纸面方向旋转90度。4.如权利要求1所述基于双折射棱镜的光束扫描角度放大器，其特征在于，所述双折射棱镜由两块直角双折射晶体组成。5.如权利要求1所述基于双折射棱镜的光束扫描角度放大器，其特征在于，所述液晶波片为1/4波片。
【专利摘要】一种基于双折射棱镜的光束扫描角度放大器，由液晶驱动电路和至少一组双折射棱镜组，所述双折射棱镜组包括多个双折射棱镜单元，所述多个双折射棱镜单元依次排列在同一直线，所述双折射棱镜单元由液晶波片和双折射棱镜组成，所述双折射棱镜由两块光轴相互垂直的双折射晶体组成，同一双折射棱镜的两块双折射晶体楔角相等，所述液晶驱动电路与各个双折射棱镜单元的液晶波片控制连接。本发明采用非机械式角度控制技术，具有扫描精度高、调节速度快、体积小、重量轻和抗干扰性强等一系列优点，并能对入射角度控制范围进行放大，在光学相控阵、激光雷达和空间激光通信等诸多领域具有广阔的应用前景。
【IPC分类】G02B26/08, G02B26/10
【公开号】CN105022164
【申请号】CN201510510995
【发明人】段佳著, 赵祥杰, 张大勇, 骆永全, 王海峰, 沈志学, 黄立贤, 储松南, 胡奇琪
【申请人】中国工程物理研究院流体物理研究所
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年8月20日