Hittills, balkstyrning har vanligtvis förlitat sig på mekaniska anordningar, som gimbalmonterade speglar eller roterande Risley-prismor, som har inneboende problem, inklusive stor storlek, vikt, och effektkrav (SWaP), långsamma skanningshastigheter, höga reparations- och ersättningskostnader, och kort livstid före mekaniskt fel. Styrbara electro-evanescent optiska refraktorchips (SEEOR) tar laserljus i infraröd mittvåglängd (MWIR) som en ingång och styr strålen vid utgången i två dimensioner utan behov av mekaniska enheter. SEEOR är avsedda att ersätta traditionella mekaniska balkstyrare med mycket mindre, lättare, snabbare enheter som använder små mängder elektrisk kraft och har lång livslängd eftersom de inte har några rörliga delar. Upphovsman:Jason Myers/U.S. Sjöforskningslaboratorium
Forskare vid U.S.Naval Research Laboratory har nyligen demonstrerat en ny icke-mekanisk chipbaserad strålstyrningsteknik som erbjuder ett alternativ till kostsamma, besvärliga och ofta opålitliga och ineffektiva mekaniska laserskannrar i gimbalstil.
Chippet, känd som en styrbar, elektro-evanescent optisk refraktor, eller SEEOR, tar laserljus i mitten av våglängden infrarött (MWIR) som ingång och styr strålen i två dimensioner vid utgången utan att behöva mekaniska enheter-vilket visar förbättrad styrförmåga och högre skanningshastigheter än konventionella metoder.
"Med tanke på den låga storleken vikt och strömförbrukning och kontinuerlig styrförmåga, denna teknik representerar en lovande väg framåt för MWIR strålstyrningsteknik, "sa Jesse Frantz, forskningsfysiker, NRL Avdelning för optisk vetenskap. "Kartläggning i MWIR -spektralområdet visar användbar potential i en mängd olika applikationer, såsom kemisk avkänning och övervakning av utsläpp från avfallsplatser, raffinaderier, och andra industrianläggningar. "
SEEOR är baserad på en optisk vågledare - en struktur som begränsar ljus i en uppsättning tunna lager med en total tjocklek på mindre än en tiondel av ett människohår. Laserljus kommer in genom en fasett och rör sig in i vågledarens kärna. Väl i vågledaren, en del av ljuset ligger i ett flytande kristall (LC) -skikt ovanpå kärnan. En spänning som appliceras på LC genom en serie mönstrade elektroder ändrar brytningsindex (i själva verket ljusets hastighet i materialet), i delar av vågledaren, att få vågledaren att fungera som ett variabelt prisma. Noggrann design av vågledarna och elektroderna gör att denna brytningsindexändring kan översättas till hög hastighet och kontinuerlig styrning i två dimensioner.
SEEORs utvecklades ursprungligen för att manipulera kortvågigt infrarött (SWIR) ljus-samma del av spektrumet som används för telekommunikation-och har hittat applikationer i styrsystem för självkörande bilar.
"Att göra en SEEOR som fungerar i MWIR var en stor utmaning, "Frantz sa." De vanligaste optiska materialen överför inte MWIR -ljus eller är oförenliga med vågledarkitekturen, så att utveckla dessa enheter krävde en materialstyrning. "
För att åstadkomma detta, NRL -forskarna utformade nya vågledarkonstruktioner och LC:er som är transparenta i MWIR, nya sätt att mönstra dessa material, och nya sätt att framkalla inriktning i LC:erna utan att absorbera för mycket ljus. Denna utveckling kombinerade ansträngningar över flera NRL -avdelningar inklusive Optical Sciences Division för MWIR -material, vågledare design och tillverkning, och Center for Bio/Molecular Science and Engineering för syntetisk kemi och flytande kristallteknologi.
De resulterande SEEORerna kunde styra MWIR -ljus genom ett vinkelområde på 14 ° × 0,6 °. Forskarna arbetar nu med sätt att öka detta vinkelområde och för att förlänga den del av det optiska spektrumet där SEEORs arbetar ännu mer. Fullständig information om denna forskning finns i december 2018 -upplagan av Journal of the Optical Society of America .
