美國研發(fā)首款全固態(tài)中紅外激光束轉(zhuǎn)向控制器件

毫無疑問，隨著時間的推移機械設(shè)備總是更容易損壞，機械激光束轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以及家用汽車均是如此。特別是對于化學(xué)傳感和激光雷達（LiDAR）應(yīng)用，中紅外光束掃描需要速度和可靠性，而機械運動反射鏡和旋轉(zhuǎn)棱鏡等光束控制機構(gòu)往往速度較慢且能耗較大。據(jù)麥姆斯咨詢報道，美國科學(xué)家設(shè)計開發(fā)了一種用于中紅外激光束的非機械芯片轉(zhuǎn)向器件。與萬向驅(qū)動反射鏡等類似技術(shù)相比，該芯片可以實現(xiàn)3 ~ 5um波長光束的二維連續(xù)掃描，且掃描速度更快。該芯片由美國海軍研究實驗室（U.S. Naval Research Laboratory, NRL）開發(fā)制造，是一種固態(tài)器件，被稱為“可控電瞬變光學(xué)折射鏡”（Steerable electro-evanescent optical refractor, SEEOR）。這些芯片已經(jīng)在電信波長下的光束轉(zhuǎn)向中展示了應(yīng)用前景，未來有可能進入自動駕駛汽車領(lǐng)域。NRL科學(xué)家認為他們的SEEOR是第一款可以在中紅外波段運行的器件。

SEEOR芯片可將中波紅外激光輸入光，在無需機械裝置的情況下，在輸出端以二維方式控制光束轉(zhuǎn)向SEEOR看起來像一個襯底上有多層薄膜的小三明治，側(cè)面看起來像一個梯形的硅片。該三明治結(jié)構(gòu)包含厚度約為1.2um硫系玻璃無源波導(dǎo)芯、液晶層和帶有圖案電極的蓋玻片。整個芯片長48.5mm，寬14.5mm，深2.75mm。源自4.6um波長量子級聯(lián)激光器的準直光在一端進入SEEOR，施加到電極的電壓重新定向液晶分子，從而以受控模式改變其折射率。這款概念驗證器件可以在14°x 0.6°的二維范圍內(nèi)轉(zhuǎn)向操縱中紅外光束。不過，只有約3％的入射光能夠從SEEOR的另一端射出，但NRL科學(xué)家表示，通過添加抗反射涂層和其他優(yōu)化來減少內(nèi)部散射，可以大大提高光通過量。