本发明涉及光束转向，更具体地，涉及一种光学相控阵，其使用固定光波长的光场在不同维度和方向上控制光束。
背景技术：
1、硅光子学的最新进展导致了纳米光子光学相控阵(opa)的发展。opa天线是一种光子组件，能够实时改变发射光束的波瓣方向。在诸如光探测和测距(lidar)系统和自由空间收发器等应用中，这种动态和精确地改变发射光束方向的能力对于将携带信息信号的光束引导到特定目标和/或接收器非常有用。
2、opa的光束转向传统上依赖于光子组件，这些元件包含使用液压泵和微机电系统控制的可移动反射镜。进一步的小型化工作取得了基于材料结构特性(如液晶、铁电和相变材料)或基于光学特性(如折射率和光波长)进行调制的光束转向元件的成果。
3、在各种光束转向方法中，基于光学特性的调制特别适用于片上光束转向。这可以通过使用光学移相器和可调光源来改变光束发射器处光场的光学相位差来实现；分别通过诱导opa中的光波导的折射率偏移，以及诱导发送到opa中光波导的光场的光波长偏移来实现。为了实现二维(2d)光束转向，通常使用光学移相器在一个维度上控制光束，并使用可调光源在另一个维度控制光束。然而，使用光波长偏移进行光束转向会带来以下问题：i.允许光波长大幅偏移的激光增益介质并不常见；ii.在lidar系统中，待检测物体的特性和测距距离会随着波长而变化；iii.在自由空间收发器中，使用光波长进行光束转向使得对不同数据流使用独特的光波长变得不可行；iv.在光束控制系统中找到支持与光束控制平台中类似宽波长范围的其他光子组件(如波导和光电探测器)可能具有挑战性；v.连续调整光束控制平台发射的光场的光功率，以抵消自由空间中不同波长的环境光的太阳辐照度变化(平台的光场必须与其竞争)，这可能很复杂。因此，重要的是拥有一个系统，能够使用固定光波长的光场将光束引导到不同方向和维度上。
4、尽管使用纯光学移相器的2d光束转向可以在使用固定光波长的光束控制的传统光束控制平台上实现，但光学移相器数量通常与阵列行中的发射器数量呈非线性关系。因此，出现了以下问题：i.光束控制系统的管理可能很繁琐；ii.该平台将占用大量所需的光学移相器空间；iii.由于存在大量的光学移相器，光束控制平台的能源效率低下。
5、期望提供一种改进的光子组件，该光子组件能够通过光学移相器使用固定光波长(相干光)的光场将光束引导到不同的方向和维度；其中光学移相器的数量与opa阵列的行数呈线性比例。
技术实现思路
1、根据第一方面，提供一种用于光束二维转向的光学相控阵，包括光波导，每个波导具有多个散射体。光波导的第一段适于在x方向上引导光束，并且第一段包括第一光学移相器。光波导的第二段适于在与第一段不同的方向上(例如，在y方向上)引导光束，并且第二段包括第二光学移相器。
2、根据前述公开和以下对各种实施例的更详细描述中，本领域技术人员将清楚，本发明提供了opa技术方面的显著进步。在这方面特别重要的是，本发明提供了使用数量随opa阵列行数呈线性比例的光学移相器来提供具有2d光束转向的opa的潜力。鉴于下面提供的详细描述，将更好地理解各种实施例的附加特征和优点。
1.一种用于光束二维转向的光学相控阵，包括：
2.根据权利要求1所述的光学相控阵，其中，所述至少一个第一光学移相器不同于所述至少一个第二光学移相器。
3.根据权利要求1所述的光学相控阵，还包括在所述第一段中的所述至少一个第一光学移相器和所述第二段中的所述至少一个第二光学移相器之间的至少一个电连接。
4.根据权利要求1所述的光学相控阵，其中，所述至少一个第一光学移相器和所述至少一个第二光学移相器中的每一个基于热光效应、等离子体色散效应、电光效应、光子微机电系统切换或材料结构变化中的一种来改变所述至少一个光波导的所述折射率。
5.根据权利要求4所述的光学相控阵，其中，
6.根据权利要求1所述的光学相控阵，包括所述第一段的第一行和所述第二段的第二行，其中，所述第一段中的所述至少一个第一光学移相器可操作地连接到所述第二段中的所述至少一个第二光学移相器。
7.根据权利要求1所述的光学相控阵，其中，
8.根据权利要求1所述的光学相控阵，其中，所述至少一个光波导和每个相应的散射体独立地包括si、sio2、si3n4、batio3、li3nbo3、inp、聚合物、iii-v化合物和ii-vi化合物中的至少一种或多种。
9.根据权利要求1所述的光学相控阵，其中，所述至少一个光波导和所述每个相应的散射体独立地掺杂有p型或n型材料。
10.根据权利要求1所述的光学相控阵，其中，所述多个散射体中的每一个包括米氏散射体和瑞利散射体中的一个。
11.根据权利要求1所述的光学相控阵，其中，所述多个散射体中的每一个均嵌入到相应的所述至少一个光波导中。
12.根据权利要求1所述的光学相控阵，其中，所述多个散射体中的每一个与相应的所述至少一个光波导的顶壁或侧壁接触。
13.根据权利要求1所述的光学相控阵，其中，所述至少一个光波导中的每一个是基于全内反射的波导和平面内散射波导中的一个。
14.根据权利要求1所述的光学相控阵，其中，所述至少一个光波导中的每一个为矩形波导，其具有细长的顶面和从所述顶面延伸的侧壁。
15.根据权利要求1所述的光学相控阵，还包括适于基于所述光束计算关于物体的信息的控制器。
16.根据权利要求1所述的光学相控阵，其具有若干行，其中，光学移相器的数量与行数成线性比例。