一种反射式光学相控阵芯片及制造方法及激光扫描装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种反射式光学相控阵芯片及制造方法及激光扫描装置，包括：基底、高反层、压电层、天线阵列以及换能单元；其中，所述高反层设置在所述基底与所述压电层之间；所述天线阵列包括多个纳米天线元件，所述多个纳米天线元件以周期性图案布置在所述压电层上；所述纳米天线元件的高度可调节，以用于改变所述天线阵列的相位；所述换能单元设置在所述压电层上，且布置在所述天线阵列的周围。本发明专利技术相控阵芯片设置压电层，在压电层布置多个纳米天线元件形成的天线阵列，通过对纳米天线元件的高度调节，以调节天线阵列的出射相位，当光束直接入射到天线阵列上时，即可对光束进行控制，结构简单、灵活性好。

【技术实现步骤摘要】
一种反射式光学相控阵芯片及制造方法及激光扫描装置
本专利技术涉及光束扫描
，尤其涉及一种反射式光学相控阵芯片及制造方法及激光扫描装置。
技术介绍
光束扫描作为一项重要的技术，已经广泛应用在通信、激光雷达、三维成像、高光谱成像和光学传感等领域。目前，实现光束扫描主要是采用缓慢且昂贵的机械式光束扫描器件，例如采用旋转棱镜、微机电系统(MEMS)振镜、传统机械振镜等器件；然而，这些机械式的器件通常是结构复杂且价格昂贵，响应速度有限，而且稳定性较差。光学相控阵(OpticalPhasedArrays，OPA)技术是一种灵活、快速和精确的非机械光束定向扫描技术，其具有分辨率高、抗干扰性强和高保密性等特点；光学相控阵为光束扫描提供了一种纯固态光束控制器件，当激光光束照射到OPA器件上时，OPA器件通过调节各个结构单元的相位，可以实现光束指向的变化、从而实现光束扫描。若将光学相控阵集成在一块芯片上，则光束扫描不再需要电机等机械驱动装置，将其应用于测量系统中，可利于测量系统的结构简化，且灵活性好、功耗低，这使得光学相控阵在光检测和测距、图像投影、激光雷达和光学存储等领域有着极大的吸引力，因此，有必要对光学相控阵芯片进行研究开发。上述
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种反射式光学相控阵芯片及制造方法及激光扫描装置，以解决上述
技术介绍
问题中的至少一种问题。为达到上述目的，本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：一种反射式光学相控阵芯片，包括：基底、高反层、压电层、天线阵列以及换能单元；其中，所述高反层设置在所述基底与所述压电层之间；所述天线阵列包括多个纳米天线元件，所述多个纳米天线元件以周期性图案布置在所述压电层上；所述纳米天线元件的高度可调节，以用于改变所述天线阵列的相位；所述换能单元设置在所述压电层上，且布置在所述天线阵列的周围。在一些实施例中，所述换能单元用于将相位控制信号转换为表面波，通过所述表面波驱动所述纳米天线元件的高度呈周期性变化。在一些实施例中，所述天线阵列为一维阵列或者二维阵列，并且相邻的两个所述纳米天线元件之间的间隔小于入射光的波长。在一些实施例中，所述换能单元包括至少一组叉指换能器，每组叉指换成器包括至少一个输入叉指换能器，通过输入叉指换能器将输入的相位控制信号转换为表面波。在一些实施例中，所述相位控制信号为电信号，通过调节所述电信号的大小、频率以及波动曲线生成对应的所述表面波，以驱动所述纳米天线元件的高度发生对应的变化。在一些实施例中，还包括有支撑壁和透明保护盖板；其中，所述支撑臂设置在所述基底上并位于所述基底的四周，以用于支撑所述透明保护盖板；所述透明保护盖板、所述支撑壁与所述基底形成一个封闭的空间，以将所述高反层、所述压电层、所述天线阵列和所述换能单元封闭设置在所述空间内。在一些实施例中，还包括有介质层，所述介质层设置在所述高反层与所述压电层之间。本专利技术实施例另一技术方案为：一种制造反射式光学相控阵芯片的方法，包括如下步骤：S10、提供基底，并在所述基底的表面设置高反层；S20、在所述高反层表面设置压电层；S30、将多个纳米天线元件以周期性图案布置在压电层上形成天线阵列，并在天线阵列的周围布置换能单元；其中，纳米天线元件的高度可调节，以用于改变天线阵列的相位。在一些实施例中，还包括步骤：在所述高反层与所述压电层之间设置介质层。本专利技术实施例又一技术方案为：一种激光扫描装置，包括发射器、采集器以及控制与处理电路；其中，发射器，包有光源以及前述任一实施例方案所述的相控阵芯片；所述光源发出的光束通过相控阵芯片进行调相处理后朝向目标区域发射，至少部分发射光束经目标区域反射后形成反射光束；采集器，用于接收所述反射光束得到电信号；控制与处理电路，连接所述发射器与所述采集器，用于对所述发射器和所述采集器进行控制，并计算光束从发射到反射回来被接收所需要的时间。本专利技术技术方案的有益效果是：相较于现有技术，本专利技术相控阵芯片设置压电层，在压电层布置多个纳米天线元件形成的天线阵列，通过对纳米天线元件的高度调节，以调节天线阵列的出射相位，当光束直接入射到天线阵列上时，即可对光束进行控制，结构简单、灵活性好。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据本专利技术一个实施例反射式光学相控阵芯片的结构示意图。图2是根据本专利技术一个实施例反射式光学相控阵芯片的天线阵列的排布示意图。图3是根据本专利技术一个实施例反射式光学相控阵芯片的叉指换能器的结构图示。图4是根据本专利技术一个实施例反射式光学相控阵芯片的俯视图。图5是根据本专利技术另一个实施例反射式光学相控阵芯片的结构示意图。图6是根据本专利技术又一个实施例反射式光学相控阵芯片的结构示意图。图7是根据本专利技术一个实施例制造反射式光学相控阵芯片的方法的流程示意图。图8是根据本专利技术一个实施例激光扫描装置的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接即可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本专利技术实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。图1所示为本专利技术一个实施例一种反射式光学相控阵芯片的结构示意图。芯片包括：基底101、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反射式光学相控阵芯片，其特征在于：包括基底、高反层、压电层、天线阵列以及换能单元；其中，/n所述高反层设置在所述基底与所述压电层之间；/n所述天线阵列包括多个纳米天线元件，所述多个纳米天线元件以周期性图案布置在所述压电层上；所述纳米天线元件的高度可调节，以用于改变所述天线阵列的相位；/n所述换能单元设置在所述压电层上，且布置在所述天线阵列的周围。/n

【技术特征摘要】
1.一种反射式光学相控阵芯片，其特征在于：包括基底、高反层、压电层、天线阵列以及换能单元；其中，
所述高反层设置在所述基底与所述压电层之间；
所述天线阵列包括多个纳米天线元件，所述多个纳米天线元件以周期性图案布置在所述压电层上；所述纳米天线元件的高度可调节，以用于改变所述天线阵列的相位；
所述换能单元设置在所述压电层上，且布置在所述天线阵列的周围。


2.如权利要求1所述的反射式光学相控阵芯片，其特征在于：所述换能单元用于将相位控制信号转换为表面波，通过所述表面波驱动所述纳米天线元件的高度呈周期性变化。


3.如权利要求1所述的反射式光学相控阵芯片，其特征在于：所述天线阵列为一维阵列或者二维阵列，并且相邻的两个所述纳米天线元件之间的间隔小于入射光的波长。


4.如权利要求2所述的反射式光学相控阵芯片，其特征在于：所述换能单元包括至少一组叉指换能器，每组叉指换成器包括至少一个输入叉指换能器，通过输入叉指换能器将输入的相位控制信号转换为表面波。


5.如权利要求2所述的反射式光学相控阵芯片，其特征在于：所述相位控制信号为电信号，通过调节所述电信号的大小、频率以及波动曲线生成对应的所述表面波，以驱动所述纳米天线元件的高度发生对应的变化。


6.如权利要求1所述的反射式光学相控阵芯片，其特征在于：还包括有支撑壁和透明保护盖板；其中，所述支撑臂设置在所述基底上并位于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：关健，徐松，闫敏，
申请(专利权)人：深圳奥锐达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44