美國研發(fā)首款全固態(tài)中紅外激光束轉向控制器件

毫無疑問，隨著時間的推移機械設備總是更容易損壞，機械激光束轉向系統(tǒng)以及家用汽車均是如此。特別是對于化學傳感和激光雷達（LiDAR）應用，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棱鏡等光束控制機構往往速度較慢且能耗較大。據(jù)麥姆斯咨詢報道，美國科學家設計開發(fā)了一種用于中紅外激光束的非機械芯片轉向器件。與萬向驅動反射鏡等類似技術相比，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向中展示了應用前景，未來有可能進入自動駕駛汽車領域。NRL科學家認為他們的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向SEEOR看起來像一個襯底上有多層薄膜的小三明治，側面看起來像一個梯形的硅片。該三明治結構包含厚度約為1.2um硫系玻璃無源波導芯、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°的二維范圍內轉向操縱中紅外光束。不過，只有約3％的入射光能夠從SEEOR的另一端射出，但NRL科學家表示，通過添加抗反射涂層和其他優(yōu)化來減少內部散射，可以大大提高光通過量。