CN115113174B 一种角度放大器、发射系统及角度放大器的设计方法 （深圳迈塔兰斯科技有限公司）

道上合社区33区大宝路83号美生慧谷CN210347935U,2020.04.17放大单元能够将以第一角度入射的光束调制为2所述放大单元(11)能够以第一角度入射的光束调制第二角度射出，所述多个所述放大单元(11)沿x方向并列排布；所述角度放大器还包括用于生长多个所述放大单元(11)的第一基底(12)；所述放大单元(11)包括多个沿垂直于x方向排布且相同的多个所述放大单元(11)呈阵列式排布；所述角度放2.根据权利要求1所述的角度放大器，其特征在于，所述布满足p(x)=k(sin62-sin61)x+p0;其中，p(x)表示在所述第一基底(12)的x位p(x,y)=k(sin2-sin91)x+kcos62siny2y+po;其中，p(x,y)表示在所述第二基底(14)的(x,y)坐标位置对应的所述第二纳米结构的相位分布；以入射光束所在的4.根据权利要求2或3所述的角度放大器，其特征在于，所述5.根据权利要求2所述的角度放大器，其特征在于，所述第一基底(12)在工作波段透6.根据权利要求2所述的角度放大器，其特征在于，还包括反射层(13)，所述反射层3所述MEMS振镜(2)设置于所述光源(3)的出光侧，用于将所述光源(3)发射的光束以第所述角度放大器(1)设置于所述MEMS振镜(2)的出光侧，用于将以所确定光束的第一角度与光束从所述角度放大器射出后的第二角度确定所述角度放大器中每个放大单元对应的纳米结在纳米结构数据库中，选择与所述相位分布相对应的纳米结构4[0002]现有的MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem，微机电系统)振镜激光雷达的x方向排布且相同的第一纳米结构，具有相同x坐标的第一纳米结构对应相同的相位分布；所述第一纳米结构能够将以第一角度入射的光束调制为第二[0006]可选地，第一纳米结构的相位分布满足(x)=k(sin62-其[0007]可选地，多个所述放大单元呈阵列式排布；所述角度放大器为超表面，所述角度放大器还包括用于生长多个所述放大单元的第二基底，且所述第二基底位于xoy平面；每个所述放大单元包括至少一个第二纳米结构；所述第二纳米结构的相位分布满足p(x,y)=k(sin62-sin9)x+kcos62sinp2y+po;其中，p(x,y)表示在所述第二基底的(x,y)坐标位置对应的所述第二纳米结构的相位分布；以入射光束所在的平面5平面以及所述角度放大器所在平面相垂直的平面；φ2表示以所述第二角度射出的光束在个放大单元，将以较小角度射入其中的光束调制为以较大角度(但不超过90度)的光束射6[0027]图6示出了本发明实施例所提供的透射式角度放大器中，第一纳米结构相位分布[0029]图8示出了本发明实施例所提供的另一种为超表面的角度放大器中，第二纳米结[0030]图9示出了本发明实施例所提供的发射系统中，使用能够实现透射的角度放大器描述本发明和简化描述，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7角度为θ2。的光束所对应的第二角度(出射角)大于射入该放大单元11的光束所对应的第一角度(入射(MultilevelDiffractiveOpticalElements,MDOEs)或者菲涅尔透镜(FresnelLens,例为方便描述多个放大单元11的摆放情况，可以令这些放大单元11按图1所示的水平向右8方向排布且相同的第一纳米结构111，具有相同x坐标的第一纳米结构111对应相同的相位所包括的第一纳米结构111可以在第一基底12一侧沿垂直于x方向的方向上一一排列；并一个放大单元11中的任何一个第一纳米结构111结构相同，都可以将以第一角度射入其中若该角度放大器上某一个放大单元11中的每个第一纳米结构111所对应的相位分布，都是能够将射入每个第一纳米结构111的光束的入射角(如第一角度：15度)调制为以某个出射该第一基底12的下侧以第一角度θ1射入的光束)以第二角度射出(图3所示从第一基底12的(如图5中由远离第一基底12的一侧以第一角度θ1射入至反射层13的光束)以第二角度反射(如图5所示从该反射层13表面向远离第[0054]可选地，第一纳米结构111的相位分布满足(x)=k(sinB2-sinB1)x+;其中，p(x)表示在第一基底12的x位置对应的放大单元11中每个第一纳米结构111所对应9[0055]在本发明实施例中，若要确定不同放大单元11上所对应的每个第一纳米结构111向上所处的具体位置、射入其中的光束的入射角度以及射出该第一纳米结构111的光束的出射角度等相关数据进行相应地计算。本发明实施例以透射式的角度放大器为例详细描放大单元11中的每个第一纳米结构111波数为k)调制为以第二角度θ2射出的纳米结构的数学关系式。p(x)=k(sinB2-sin61)x+p,于表示所需确定相位分布p(x)的第一纳米结构111在x方向上的具体位置；θ1用于表示射入该第一纳米结构111的光束的入射角度，θ射入其中的光束调制为以第二角度θ2射出)的第一纳米结构111所具有的相位分布p(x)。[0057]本发明实施例可以更准确的确定每一个位置上对应的第一纳米结构111所对应的面上的第二基底14一侧表面(如图8中该第二基底14的上表面)，以阵列的形式排布多个放面；φ2表示以第二角度射出的光束在yoz平面上的投影与z轴之间的夹角；po表示常数相例中，若要确定不同放大单元11上所对应的至少一个第二纳米结构的相位分布(例如每个放大单元11的相位分布)，可以根据所需确定的第二纳米结构在xyz坐标系中的xoy平面上所处的具体位置(如(x,y)坐标)、射入其中的光束的入射角度(入射的光束相对于xyz坐标系中yoz平面的夹角)以及射出该第二纳米结构的光束的出射角度(射出的光束相对于xyz坐标系中yoz平面的夹角)等相关数据进行定律进行积分可以得到该第二纳米结构的相位分p(x,y)=k(sinB2-sin9)x+kcos62siny2y+po;式中，(x,y)用于表示所需确定相位分布为p(x,y)的第二纳米结构在xoy平面上的具体位置(即该第二纳米结射平面(xoz平面)相垂直的平面，图8中该出射光线在yoz平面上的投影用虚线示出；φ2为该出射光束在yoz平面的投影与z轴之间的夹角；波数即该波数k由该角度放大够实现上述调制效果(即将以第一角度θ1射入其中的光束调制为以第二角度θ2射出)的第二得该角度放大器是能够在空间中实现二维角度放大第二角度与第一角度构成某种正弦函数关系、余弦函数关系或者正切函数关系等，例如，sinθ2＝1.5sinθ1等。个第一纳米结构111，是可以将以第一角度θ1射入其中的光束调制为以大小为该第一角度的2倍的第二角度θ2射出的纳米结构的情况根据这两个式子便可确定每个可实现上述调制效果的第一纳米结构111的[0067]本发明实施例通过明确每个第一纳米结构111所能实现的调制效果，建立起射入第一纳米结构111的光束的第一角度与射出该第一纳米结构111的光束的第二角度之间所振镜2所反射出去的光束可以以第一角度射入该角度放大器1中，并根据该角度放大器1具体为透射式还是反射式的角度放大器，可以将射入该角度放大器1的光束以第二角度透射示，其沿x方向扫描的原理与上述选用透射式的角度放大器用于发射系统中的扫描原理相[0071]在本发明实施例所提供的发射系统中，通过在MEMS振镜2的出光侧加入角度放大[0074]在本发明实施例所提供的发射系统中，由该光源3所发射的激光可以是经过准直的一束激光；或者，也可是预先按照某种发射角度设置的、以线性方式排布的多束激光阵射的光束为多束线性排布的激光阵列，且由MEMS振镜2反射至角度放大器1的光束阵列，是垂直于x方向线性排布的多束激光阵列能够统一在扫描区域上沿x方向进行往复平扫(如以[0075]在本发明实施例所提供发射系统中，光源3可以根据实际所需设置为单束或多束[0077]本发明实施例所提供的一种为超表面的角度放大器的设计[0080]步骤102：确定光束的第一角度与光束从角度放大器射出后的第二角度之间的关[0083]在本发明实施例中，可以根据上述步骤102所确定的代表第二角度与第一角度之可以得到式子其中，λ为上述步骤101所确定该角度准的生成能够将入射光束进行扩大为某一角度1550nm，射入其中的第一角度θ1与射出的第二角度θ2的关系为θ2＝2θ1。该角度放大器的半入射角为0-15°,根据式子p(x)=以及θ2＜90°,可以得到[0091]本实施例给出了一个反射式的角度放大器，该角度放大器的工0-20°,根据根据式子p(x)=以及θ2＜90°,可以得到公式p(x)=此外，还可以得到该第一