光學(xué)相控陣用于光束掃描的基本原理分析

在空間激光通信領(lǐng)域中，APT（捕獲、瞄準(zhǔn)、跟蹤）技術(shù)是核心技術(shù)之一，是建立可靠通信鏈路的重要保證。傳統(tǒng)APT技術(shù)一般采用機(jī)械式轉(zhuǎn)動來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向控制，存在體積大、轉(zhuǎn)動慣量大、功耗高等缺點(diǎn)，無法滿足空間激光通信輕小化、低功耗等實(shí)際要求，因此對非機(jī)械式光束掃描技術(shù)的研究具有重要意義。與傳統(tǒng)APT技術(shù)相比，光學(xué)相控陣技術(shù)具有高掃描精度、隨機(jī)偏轉(zhuǎn)、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，是目前非常有潛力的非機(jī)械式光束掃描技術(shù)之一，其中基于液晶材料的光學(xué)相控陣技術(shù)發(fā)展迅速。簡要介紹了光學(xué)相控陣用于光束掃描的基本原理，綜述了基于液晶材料的光學(xué)相控陣研究現(xiàn)狀，分析了液晶光學(xué)相控陣用于光束掃描過程中的響應(yīng)速度、偏轉(zhuǎn)效率和偏轉(zhuǎn)精度這3大關(guān)鍵性能指標(biāo)以及影響因素，對提高關(guān)鍵性能的途徑作了簡要總結(jié)。

1 引言

光學(xué)相控陣技術(shù)在諸多非機(jī)械式光束偏轉(zhuǎn)技術(shù)中發(fā)展迅速，逐漸成為相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)，其實(shí)現(xiàn)方式是對波前相位進(jìn)行調(diào)制，使光束在特定方向上偏轉(zhuǎn)，以此達(dá)到光束掃描的目的。在空間激光通信技術(shù)中，捕獲、瞄準(zhǔn)、跟蹤（APT）技術(shù)是核心技術(shù)之一，對信息進(jìn)行捕獲、瞄準(zhǔn)、跟蹤，在激光通信、紅外對抗、航天器等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)機(jī)械A(chǔ)PT技術(shù)由于體積大、穩(wěn)定性差、功耗高、響應(yīng)速度慢以及不易和驅(qū)動電壓相結(jié)合等缺點(diǎn)，極大地限制了空間光學(xué)、信息光學(xué)的發(fā)展，因此研究新型非機(jī)械式光束偏轉(zhuǎn)技術(shù)尤為重要。在實(shí)際應(yīng)用中，光學(xué)相控陣技術(shù)與傳統(tǒng)APT技術(shù)相比，其以輕小化、多路同時控制、電控可編程等優(yōu)點(diǎn)在眾多光束偏轉(zhuǎn)技術(shù)中占據(jù)獨(dú)特優(yōu)勢。

1972年Meyer研制出一種基于鈮酸鋰（LiNbO3）材料的一維光學(xué)相控陣。中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所設(shè)計了一種基于LiNbO3材料的相控陣，實(shí)現(xiàn)了高速二維激光掃描。Wight等于1991年研制出了一種基于砷化鋁鉀（AlGaAs）材料的一維光波導(dǎo)相控陣列，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該器件能夠以較小尺寸的陣元來獲得較大偏轉(zhuǎn)角度。石順祥團(tuán)隊(duì)在我國首次將AlGaAs材料作為移相器，研制出掃描范圍達(dá)13.6°的光波導(dǎo)陣列。Thomas等利用鋯鈦酸鉛鑭陶瓷（PLZT）材料研制出一種16個可編程通道的固體陣列，可實(shí)現(xiàn)高效的光束掃描，但偏轉(zhuǎn)范圍僅為毫弧度數(shù)量級。由于利用LiNbO3、AlGaAs以及PLZT電光材料作為相控陣移相器材料存在陣元間距較大、驅(qū)動電壓高、集成性差等缺點(diǎn)，無法獲得有效大角度光束掃描，而且器件損耗較大，不能滿足航天器、激光雷達(dá)等重要領(lǐng)域?qū)Τ叽?、重量、功耗、響?yīng)等方面的實(shí)際需求，因此將液晶材料用于光學(xué)相控陣移相器已成為研究熱點(diǎn)。液晶光學(xué)相控陣已成功應(yīng)用于激光相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)，并且將它作為激光雷達(dá)系統(tǒng)中的核心移相器是各國軍備的重要趨勢之一。憑借輕小化、低驅(qū)動、低功耗等優(yōu)點(diǎn)，液晶光學(xué)相控陣也可用于全息投影、醫(yī)療影像、車載雷達(dá)、微型掃描等民用方面，使微小型高科技產(chǎn)品成為可能，這更能說明液晶光學(xué)相控陣技術(shù)研究的重要性。本文簡要闡述了光學(xué)相控陣的原理，介紹了國內(nèi)外對液晶光學(xué)相控陣的研究現(xiàn)狀，分析了影響關(guān)鍵性能的因素，并簡要論述了提高關(guān)鍵性能的途徑。

2 液晶光學(xué)相控陣技術(shù)

2.1 光束掃描實(shí)現(xiàn)方式

光學(xué)相控陣實(shí)現(xiàn)光束掃描的原理來源于微波相控陣，控制相鄰陣元出射光波之間的相位關(guān)系，可以模擬出一個可控楔角的階梯型閃耀光柵，使入射光束經(jīng)過器件在遠(yuǎn)場特定方向上發(fā)生相長干涉，從而在該方向上產(chǎn)生一束能量會聚度較高的光束。一維光學(xué)相控陣掃描原理如圖1所示，圖1（a）為由N個陣元組成的一維相控陣列，各陣元間距d，相鄰陣元間電極相位差為φ，圖1（b）為模擬出的階梯型光柵。當(dāng)波束以一定偏轉(zhuǎn)角度θ出射，在遠(yuǎn)場某特定點(diǎn)的電場可表達(dá)為

圖1 N個陣元相控陣示意圖。（a）相控陣模型；（b）模擬閃耀光柵

式中：ｋ為波數(shù)。經(jīng)過化簡和推導(dǎo)可得電極相位差φ和偏轉(zhuǎn)角度θ的關(guān)系為

（2）式為基于微波相控陣原理的光學(xué)相控陣技術(shù)用于光束掃描等方面提供了理論基礎(chǔ)?？梢酝ㄟ^兩片一維相控陣器件級聯(lián)或者單片二維器件實(shí)現(xiàn)二維偏轉(zhuǎn)。另外，為了滿足光束掃描系統(tǒng)大角度的實(shí)際需求，可將光學(xué)相控陣與體全息光柵、液晶偏振光柵、液晶棱鏡等光學(xué)器件以一定的形式進(jìn)行組合。可用于光學(xué)相控陣的電光材料有LiNbO3、AlGaAs、PLZT材料以及液晶，鑒于光學(xué)相控陣的應(yīng)用前景，基于液晶材料的光學(xué)相控陣一直是非機(jī)械式光束偏轉(zhuǎn)技術(shù)中的研究主流。

2.2 液晶光學(xué)相控陣

液晶相控陣（LCOPA）基本結(jié)構(gòu)如圖２所示，液晶層（nematic LC）上下兩部分都有透明電極和玻璃基片，當(dāng)液晶層無電壓時，液晶晶體平行排列，隨著電壓（AC）逐漸增大且達(dá)到閾值電壓，液晶晶體將產(chǎn)生一定角度的旋轉(zhuǎn)，由于晶體會在電場作用下產(chǎn)生雙折射，不同電場強(qiáng)度會使液晶晶體發(fā)生不同程度的旋轉(zhuǎn)，從而令其折射率發(fā)生改變，達(dá)到對光束進(jìn)行相位調(diào)制的目的，最終實(shí)現(xiàn)光束掃描。因此通過控制電場強(qiáng)度可實(shí)時、精確地改變光波相位的特性，具有低驅(qū)動電壓、質(zhì)量小、體積小等優(yōu)點(diǎn)的液晶相控陣已經(jīng)逐漸成為各領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

圖2 LCOPA基本結(jié)構(gòu)圖。（a）不加電壓；（b）施加電壓

第1片可實(shí)現(xiàn)光束掃描的高性能液晶相控陣器件于1989年由美國雷聲公司研制，如圖3（a）所示，其原理是利用周期性閃耀光柵模型，通過改變每周期內(nèi)的臺階數(shù)，即改變電壓相位差來控制光束的偏轉(zhuǎn)。該公司后續(xù)研制出不同規(guī)格的液晶光學(xué)相控陣，分別在偏轉(zhuǎn)角為0.81°和2°時效率達(dá)97％和85％。美國空軍研究室與BNS等公司合作，對液晶相控陣在模擬太空環(huán)境中進(jìn)行測試，結(jié)果表明，基于液晶材料的器件在模擬環(huán)境中并未受到太大的影響，這一實(shí)驗(yàn)也為后續(xù)將液晶光學(xué)相控陣器件應(yīng)用于航天器等領(lǐng)域提供了重要依據(jù)。近幾年，Meadowlark公司、麻省理工研究室、日本Santec公司等相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)紛紛研制出二維液晶相控陣器件。

圖3 不同液晶相控模型。（a）雷聲公司研制的液晶相控陣；（b）子孔徑相干法（SAC）實(shí)現(xiàn)高精度掃描

在近十幾年，國內(nèi)各領(lǐng)域研究人員對液晶光學(xué)相控陣高度重視，電子科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所（簡稱長春光機(jī)所）、中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所（簡稱成都光電所）等相關(guān)單位在器件結(jié)構(gòu)設(shè)計、驅(qū)動電路、波控方法等方面進(jìn)行了研究。電子科技大學(xué)從2000年起初步研制液晶光學(xué)相控陣，2005年研制出可實(shí)現(xiàn)連續(xù)偏轉(zhuǎn)（±3°）的一維透射式液晶相控陣，2010年提出一種基于非周期閃耀光柵模型的波控方法，將偏轉(zhuǎn)效率提升了10％-20％，2015年提出子孔徑相干法將分辨率提高到了6μrad，原理圖如圖3（b）所示，該方法對單個移相器進(jìn)行分區(qū)控制，如圖中所示A區(qū)（掃描角度為θ1，N為A區(qū)陣元數(shù)）和B區(qū)（掃描角度為θ2，M為B區(qū)陣元數(shù)），最終掃描角度為θstep，兩個分區(qū)占比可自行設(shè)置，其與周期性光柵模型［見圖3（a）］相比較，彌補(bǔ)了光束偏轉(zhuǎn)角度離散的缺點(diǎn)。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)最早將光束控制和液晶相控陣的理論、技術(shù)、應(yīng)用作為整體項(xiàng)目，張健團(tuán)隊(duì)在液晶相控陣?yán)碚摵完P(guān)鍵技術(shù)方面進(jìn)行相應(yīng)的研究，自主研制出一維液晶光學(xué)相控陣，可實(shí)現(xiàn)最大偏轉(zhuǎn)角度為2.0014°的連續(xù)偏轉(zhuǎn)，并對“相位凹陷”現(xiàn)象影響衍射效率進(jìn)行了定性分析。另外在光束整形、波前校正等方面進(jìn)行了諸多實(shí)驗(yàn)，為后續(xù)相關(guān)研究提供了珍貴的理論基礎(chǔ)。長春光機(jī)所研究并建立電場與晶體折射率的關(guān)系，提出非規(guī)則光學(xué)相控陣的基本理論，隨后對相位調(diào)制曲線非線性等問題進(jìn)行了討論；2013年該研究所采用平行排列液晶盒作為液晶相控陣模型進(jìn)行研究，討論了基于優(yōu)化盒厚的電壓與響應(yīng)時間的關(guān)系，并指出該關(guān)系普遍適用于其他具有固定相位調(diào)制量的呈平行排列的液晶光學(xué)器件。成都光電所研究液晶相控陣雖起步較晚，但在短短幾年時間內(nèi)取得了顯著的成果，2012年該研究所設(shè)計一種能夠應(yīng)用于APT技術(shù)的高精度、大角度光束偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，首次通過液晶相控陣與沃拉斯頓棱鏡級聯(lián)實(shí)現(xiàn)角度放大，最終實(shí)現(xiàn)±13.25°的光束偏轉(zhuǎn)；隨后利用反射型液晶空間光調(diào)制器（Pluto）設(shè)計了光束偏轉(zhuǎn)閉環(huán)系統(tǒng)，最大衍射效率可達(dá)到90％，驅(qū)動時延優(yōu)化到微秒級，同時表明液晶響應(yīng)速度、系統(tǒng)傳輸時延和算法復(fù)雜度對控制系統(tǒng)帶寬都存在一定的制約。

對液晶相控陣，國外的研究重點(diǎn)為研制基于新型液晶材料的光學(xué)相控陣，從器件本身的優(yōu)化來提高液晶相控陣的整體性能，而國內(nèi)由于工藝技術(shù)的限制，研究方向主要為探索新型波控方法和先進(jìn)的驅(qū)動方式，希望能夠根據(jù)不同波控方法研究出具有針對性的驅(qū)動方式。液晶相控陣用于光束掃描，響應(yīng)速度、偏轉(zhuǎn)效率和偏轉(zhuǎn)精度是3大關(guān)鍵性能指標(biāo)，為了滿足軍用民用等各方面的需求，提高這3大指標(biāo)一直是液晶相控陣研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

3 關(guān)鍵性能及其提高途徑

3.1 響應(yīng)速度

液晶相控陣響應(yīng)速度與液晶盒厚成正比，可表示為

式中：ld為液晶盒厚；γ１和κ２2分別為液晶的黏滯系數(shù)和彈性系數(shù)。該式表明為了獲得更好的響應(yīng)性能，需要進(jìn)一步減小液晶盒厚以及降低黏滯系數(shù)等。

常用的液晶材料有鐵電液晶、雙頻驅(qū)動液晶等。Gauza等研制出一種提高液晶光學(xué)相控陣響應(yīng)性能的含氟的雙苯環(huán)異硫氰酸酯（NCS）體系液晶材料，實(shí)現(xiàn)了亞毫秒量級的響應(yīng)速度。Engstrom等采用基于鐵電液晶材料的光學(xué)相控陣實(shí)現(xiàn)了200μs的響應(yīng)速度。中國工程物理研究院制備出一種聚合物網(wǎng)絡(luò)液晶材料，使響應(yīng)性能從亞毫秒量級降至秒量級。液晶相控陣的響應(yīng)性能隨著新型材料的研制與應(yīng)用得到不斷提升，通過分析可知，在應(yīng)用過程中仍存在一定的不足和限制。為了使液晶光學(xué)相控陣在響應(yīng)速度上有更大幅度的提升，需要探索更先進(jìn)的驅(qū)動方式。

最常用的驅(qū)動方法是過驅(qū)動法，通過提高液晶電路的基礎(chǔ)電壓來對液晶器件進(jìn)行過壓驅(qū)動。2009年，Engstrom等在液晶顯示器領(lǐng)域應(yīng)用過驅(qū)動技術(shù)進(jìn)行研究，結(jié)果表明，通過過驅(qū)動技術(shù)可有效地提高液晶顯示器件的響應(yīng)速度。2006年一種基于Spiking算法的過驅(qū)動技術(shù)被應(yīng)用到液晶空間光調(diào)制器，如圖4所示，將0到2π相位調(diào)制的上升時間在正常驅(qū)動電壓條件下的300ms（空心矩形曲線）縮短為67ms（實(shí)心矩形曲線），下降時間從450ms（空心三角曲線）縮短為98ms（實(shí)心三角曲線）。Hu等利用過驅(qū)動和下沖電路相結(jié)合的驅(qū)動方法，使響應(yīng)性能達(dá)到亞毫秒量級。近幾年成都光電所對此也做了相關(guān)研究，在調(diào)制深度為2π的情況下使用過驅(qū)動方法將上升和下降過程的響應(yīng)時間分別縮短至16ms和18ms，有效縮短了響應(yīng)時間，提高系統(tǒng)性能，其響應(yīng)曲線如圖５所示。

圖4 在有無Spiking算法下的上升時間和下降時間（Δφ為變化相位）

針對響應(yīng)速度提升的研究方向，一種是研制新型聚合物液晶材料，但利用該材料存在電壓代價高以及耦合大等問題；另一種是基于新型材料探索先進(jìn)的驅(qū)動方式。無論基于哪一種液晶材料，都會存在液晶晶體彈性形變帶來的響應(yīng)延遲等問題，需針對不同的液晶材料探索最佳適用的驅(qū)動方式。

圖5 0-2π相位段響應(yīng)曲線。（a）上升過程；（b）下降過程

3.2 偏轉(zhuǎn)效率

根據(jù)液晶光學(xué)相控陣模型和光波衍射原理，利用理想相位模式下的液晶相控陣進(jìn)行光束偏轉(zhuǎn)時，衍射效率可表示為

式中：φ表示為液晶電極相位差。成都光電所的研究人員根據(jù)相控陣模型針對波長為532nm的光波進(jìn)行了仿真，其電極相位差、偏轉(zhuǎn)效率、偏轉(zhuǎn)角度的關(guān)系如圖6所示，當(dāng)偏轉(zhuǎn)角為0.133rad時，衍射效率為81％。當(dāng)不考慮陣元相位量化的問題時，在視場內(nèi)可掃描任意可分辨的角度，解決了閃耀光柵模型偏轉(zhuǎn)角離散的問題。

圖6 基于相控陣模型的光束掃描。（a）電極相位差與偏轉(zhuǎn)角度的關(guān)系；（b）偏轉(zhuǎn)角度與衍射效率的關(guān)系

液晶相控陣陣元分辨率較高、晶體具有黏性等特點(diǎn)，導(dǎo)致相鄰像素之間存在較強(qiáng)的非線性關(guān)聯(lián)效應(yīng)，稱之為邊緣場效應(yīng)，易導(dǎo)致實(shí)際的相位模式嚴(yán)重偏離理想模式。目前有效減小邊緣場效應(yīng)的方式有兩種：一是基于優(yōu)化控制方法，二是獲取波前相位的方法。2003年，Harris采用4種方法對電壓－相位關(guān)系進(jìn)行多項(xiàng)式系數(shù)優(yōu)化，從優(yōu)化結(jié)果可知這４種方法均可在有效掃描范圍內(nèi)達(dá)到較高的偏轉(zhuǎn)效率，對比曲線如圖7所示。國內(nèi)也研究出多種波控算法，通過迭代反饋來實(shí)現(xiàn)波前相位的控制，理論計算表明在有效掃描范圍內(nèi)可將偏轉(zhuǎn)效率提升10％以上。這種直接計算液晶相控陣的實(shí)際相位分布，再進(jìn)行迭代反饋是目前頗為有效的優(yōu)化相位分布的算法，但由于該算法擴(kuò)展性較差，無法滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。隨后研究人員在自適應(yīng)光學(xué)優(yōu)化隨機(jī)并行梯度下降（SPGD）算法的基礎(chǔ)上，提出一種控制并優(yōu)化液晶相控陣偏轉(zhuǎn)效率的方法，且適用于周期與非周期閃耀光柵模型，提高了波控算法的擴(kuò)展性。蝙蝠算法在近期波控算法研究中受到青睞，與粒子群算法相比，該算法能夠有效壓縮波束旁瓣，提升主瓣能量，對同一偏轉(zhuǎn)角度0.35rad而言，可將偏轉(zhuǎn)效率由62％提升至68％。蝙蝠算法可使主瓣更窄更集中，在液晶光學(xué)相控陣技術(shù)中有著較好的發(fā)展趨勢，電子科技大學(xué)Xiao等近兩年提出的快速搜索優(yōu)化算法（RSA）也可使主瓣更窄更集中。

圖7 利用４種優(yōu)化方法提高衍射效率

另一方面，在對液晶相控陣施加電壓時，相位無法從2π快速重置回0，而是產(chǎn)生如圖8所示的下降回程區(qū)，Λ為光柵周期，ΛＦ為回程區(qū)大小?；爻虆^(qū)在很大程度上影響偏轉(zhuǎn)效率，回程區(qū)大小對效率的影響可表示為

圖９是成都光電所在2016年基于二維標(biāo)量衍射理論對偏轉(zhuǎn)性能進(jìn)行仿真與實(shí)驗(yàn)的結(jié)果對比，上面的曲線表示為理論值，下面曲折的線表示為實(shí)際值，通過分析并指出主要差別是由相位重置產(chǎn)生的回程區(qū)造成的。

3.3 偏轉(zhuǎn)精度

偏轉(zhuǎn)精度是液晶相控陣器件用于光束掃描領(lǐng)域一個非常重要的性能指標(biāo)，根據(jù)液晶相控陣原理，偏轉(zhuǎn)角度可表示為

圖8 回程區(qū)

圖9 偏轉(zhuǎn)衍射效率與偏轉(zhuǎn)角度的關(guān)系

式中：a為陣元間距；φ為相鄰陣元間電極相位差。（6）式表明陣元間距、電極相位差和波入射光波產(chǎn)生的誤差都將引起偏轉(zhuǎn)精度誤差。在電子科技大學(xué)的研究中，將誤差因素分為距離和相位兩大類，分別對各因素進(jìn)行了仿真分析。2014年，該校自主研制了一種新型液晶光學(xué)相控陣，如圖10所示，在偏轉(zhuǎn)范圍±500μrad內(nèi)偏轉(zhuǎn)精度可達(dá)2μrad。汪相如研究團(tuán)隊(duì)于2017年采用2片一維液晶光學(xué)相控陣級聯(lián)的方式，如圖11所示，PBS為偏振分光棱鏡，HEP為半波片，在偏轉(zhuǎn)范圍0.19°內(nèi)，偏轉(zhuǎn)精度優(yōu)于25μrad，偏轉(zhuǎn)效率可達(dá)84.7％。成都光電所利用二維標(biāo)量衍射理論對偏轉(zhuǎn)性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)仿真，結(jié)果表明偏轉(zhuǎn)角度從86μrad到2.5mrad范圍內(nèi)精度可達(dá)3μrad。

圖10 電子科技大學(xué)自主研制LCOPA和相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（a）LCOPA；（b）光束偏轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖11 級聯(lián)形式實(shí)現(xiàn)二維光束掃描

由于非線性關(guān)聯(lián)效應(yīng)、器件尺寸誤差等影響，也可以通過設(shè)計閉環(huán)控制系統(tǒng)來減小部分誤差。但目前對提高偏轉(zhuǎn)精度的研究較少，仍有提升空間，希望探索高精度的光束偏轉(zhuǎn)方法。

4 結(jié)束語

液晶光學(xué)相控陣技術(shù)可實(shí)時、精確地控制光束進(jìn)行掃描，具有驅(qū)動電壓低、掃描精度高、隨機(jī)指向、實(shí)時可編程、體積小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，是目前最具優(yōu)勢的非機(jī)械式光束偏轉(zhuǎn)技術(shù)之一，對空間光通信技術(shù)的發(fā)展有著積極的影響。自2003年起美國國防部高級研究計劃局（DARPA）、雷聲公司、Rockwell公司、歐洲防務(wù)局、瑞典國防研究局等發(fā)達(dá)國家相關(guān)研究機(jī)構(gòu)紛紛設(shè)立了激光束靈活掃描的項(xiàng)目，并提出利用液晶光學(xué)相控陣作為核心移相器來實(shí)現(xiàn)光束非機(jī)械式掃描的方案。液晶光學(xué)相控陣還可用于自適應(yīng)光學(xué)、波前探測、3D成像等民用方面。另外目前液晶光學(xué)相控陣主要應(yīng)用于低功率的系統(tǒng)，其原因是高功率激光所帶來的影響會極大降低器件性能甚至損壞器件。因此在高功率激光束掃描這一方面，需要進(jìn)行大量的研究，才能使液晶光學(xué)相控陣技術(shù)作為軍用設(shè)備中的中流砥柱。由于工藝技術(shù)的限制，液晶光學(xué)相控陣仍有許多研究難點(diǎn)。為了有效提高器件的光束掃描性能，目前主要的解決方案是研究新型高雙折射率液晶材料，未來研究路線可結(jié)合卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)探索出新型高效的波控方法，以彌補(bǔ)器件本身的缺點(diǎn)。