類視網膜陣列結構的光纖相控陣方法研究

劉煒劍，曹 杰，郝 群，張佳利，楊九章，唐鳴元，程 陽

（北京理工大學 光電學院 機器人與系統(tǒng)教育部重點實驗室 精密光電測試儀器及技術北京市重點實驗室，北京 100081）

引言

光纖相控陣（optical fiber phased array，OFPA）技術具有掃描速度快、指向精度高、空間分辨率高、大功率激光合成以及多目標探測跟蹤等突出優(yōu)點，特別是利用其電控掃描技術，能夠實現(xiàn)探測、搜索、跟蹤、通信等多功能一體化系統(tǒng)[1-5]，在大功率激光相干合成等領域有著重要的應用前景[6]。

在OFPA 中，出射光束陣列布局對高功率激光相干合成性能有著重要的影響，近年來引起廣泛的研究。傳統(tǒng)的OFPA 陣列布局主要包括方形、等間距多環(huán)形以及不等間距多環(huán)形等。研究發(fā)現(xiàn)，二維方形陣列布局[7]在遠場會存在許多柵瓣和旁瓣，從而影響相干合成性能[8]。由于其自身的結構特性，均勻多環(huán)形陣列布局在一定程度上提高了能量集中度[9]，壓縮了峰值旁瓣電平[10]（peak side lobe level，PSLL），但是仍然會在遠場相干合成過程中帶來較多的柵瓣以及旁瓣，從而影響能量合成效率。根據(jù)OFPA 理論，為了獲得較好的遠場相干合成性能，環(huán)間陣元間距應小于光束波長的一半[11]。然而，由于光束波長較短，當前的加工制造技術難以使得環(huán)間陣元間距滿足上述條件。除此之外，另一種可行的方法是通過形成非均勻陣列布局，以減少柵瓣以及旁瓣對于遠場相干合成性能的影響[12]。一般通過改變陣列的填充因子來形成非均勻布局。填充因子定義為陣元束腰半徑與陣元間距的比值，填充因子越大，遠場相干合成性能相對越好。……