实施方案
[0026] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:如图1和图2所示,它包括以下步骤:
[0027] 1)计算出一维相位控制加热器阵列中相邻两个加热单元之间的驱动信号相位差,所述的驱动信号相位差是根据梯度温度场的等温面与加热器阵列平面之间的夹角、加热器的数目和电阻值、光偏转材料的导热系数等参数计算出的,所述的一维相位控制加热器阵列是由多个加热单元沿一维方向排列而成;
[0028] 2)将步骤1)得到的驱动信号相位差输入控制电路产生相邻两路信号之间具有特定相位差的多路驱动信号,所述的控制电路用于产生能够驱动一维相位控制加热器阵列的多路驱动信号;
[0029] 3)将步骤2)得到的多路驱动信号传输至一维相位控制加热器阵列中对应的加热单元以在光偏转材料中产生倾斜的梯度温度场,从而使固态光扫描器件实现光束偏转和扫描;
[0030] 所述的固态光扫描器件,包括光偏转材料1、一维相位控制加热器阵列2和控制电路3;光偏转材料1的一个输入端与外部光源相连;光偏转材料1的另一个输入端与一维相位控制加热器阵列2的输出端相连;光偏转材料1的输出端与外部扫描目标相连;一维相位控制加热器阵列2的输入端与控制电路3的输出端相连;控制电路3的输入端与外部端口相连;
[0031] 所述的光偏转材料1为具有高热光系数,低导热系数,高耐热温度的匀质材料,可以为但不限于各种高分子聚合物,如聚甲基丙稀酸甲酯,聚碳酸酯,SU8等;
[0032] 所述的光偏转材料1的外形为长方体,它的一组相对的矩形平面的表面具有低粗糙度,光学透明,并镀有高透过率镀膜,它的另一组相对的矩形平面的表面具有低粗糙度,与一维相位控制加热器阵列2紧密相连,其间的微小空隙采用导热硅脂填充以提高导热系数;
[0033] 所述的一维相位控制加热器阵列2有由多个加热单元沿一维方向排列而成,每个加热单元为电阻式或基于帕尔贴效应的半导体式加热器;
[0034] 所述的控制电路3用于产生能够驱动一维相位控制加热器阵列2的多路驱动信号,具有足够高的电压和足够大的电流,已属于现有技术,故本发明在此不再累述;
[0035] 本发明的工作原理是这样的:光偏转材料1的外形为长方体,长方体的一组相对的矩形平面的表面具有低粗糙度,光学透明,并镀有高透过率镀膜,长方体的另一组相对的矩形平面的表面具有低粗糙度,与一维相位控制加热器阵列2紧密相连,其间的微小空隙采用导热硅脂填充以提高导热系数;一维相位控制加热器阵列2有由多个加热单元沿一维方向排列而成,每个加热单元为电阻式或基于帕尔贴效应的半导体式加热器;光偏转材料1为具有高热光系数且高耐热温度的匀质材料,可以为各种高分子聚合物;下面以聚甲基丙稀酸甲酯为例,热光系数为-1.44x10-4K-1,导热系数为0.17W/(m·K),在832nm波长下折射率约为1.5025@20℃,1.3581@12℃,最高温度为120℃;冷端温度设为20℃;一维相位控制加热器阵列使热端温度在约20℃至120℃之间波动,温差为100℃;在入射光束与梯度温度场的等温面的夹角为70度时,可以计算出最大光学偏转角度为70-arcsin(sin70度*1.3581/1.5025)=11.86度,光束向加热器一侧的热端偏转;由于光束在渐变梯度温度场里连续偏转,因此会在光偏转材料1的输出端叠加一个侧向位移;根据梯度温度场的等温面与加热器阵列平面之间的夹角、加热单元的数目和电阻值、光偏转材料1的导热系数等参数计算出一维相位控制加热器阵列2中相邻两个加热单元之间的驱动信号相位差,以锯齿波驱动信号为例,对于20个加热单元组成的一维相位控制加热器阵列2,相邻两个加热单元之间的驱动信号相位差为360度/20=18度;将计算得到的驱动信号相位差输入控制电路3产生相邻两堵信号之间具有特定相位差的多路驱动信号,最后将多路驱动信号传输至一维相位控制加热器阵列2中对应的加热单元。得到相位小的驱动信号的加热单元先工作,温度高;得到相位大的驱动信号的加热单元后工作,温度低,因此可以在光偏转材料1中产生倾斜的梯度温度场,从而使固态光扫描器件实现光束偏转和扫描。
[0036] 一维相位控制加热器阵列2的实施例,如图3所示,可以为但不限于本实施例:一维相位控制加热器阵列2采用四层柔性印刷电路板实现,包含四个加热单元;每个加热单元由两个导电部分和一个发热部分组成,其中导电部分的横截面积远远大于发热部分的横截面积,使导电部分内的电流密度远远低于发热部分内的电流密度,使大部分驱动信号的功率转变为发热部分的热量。由于相邻两个发热单元的驱动信号存在一定的相位差,根据惠更斯原理,每个发热单元相当于一个小波源,多个具有相位差的小波源的波前组成的等温面是倾斜的。
[0037] 可以通过多个本发明的级联实现扫描角度的扩大或二维扫描的扩展;以下为一维级联的实施例:如图4所示,它包括两组本发明,两组本发明沿入射光轴同向相连,使入射光在两组本发明的偏转均处于同一平面,使光束偏转角度达到两倍。
[0038] 以下为二维级联的实施例:如图5所示,它包括两组本发明,两组本发明沿入射光轴旋转90度相连,使入射光在两组本发明的偏转平面相差90度,形成X-Y二维扫描。