近日，一组美国科学家设计了一种用于中红外激光束的非机械芯片转向装置。与万向节动力镜和类似技术相比，该芯片可以在两个维度上连续移动波长为3至5μm的光束，并且其扫描速度更快。 该芯片由美国海军研究实验室(NRL)制造，是一种被称为可操纵电子倏逝光学折射器或SEEOR的固态器件。这些芯片已经在通信波长下显示出转向光束的前景，并且未来可能会进入自动驾驶汽车领域。NRL的科学家认为他们的SEEOR是第一个在中红外波段工作的器件。
 

　　美国海军研究实验室(NRL)的科学家最近展示了一种新的基于芯片的非机械光束转向技术，可替代昂贵、笨重且可靠性和效率较低的机械万向节式激光扫描头。
 

　　该芯片称为“用于转向的电子倏逝光学折射器(SEEOR)”，无需机械设备即可对输入的中波红外(MWIR)激光的输出方向进行二维控制，与传统方法相比，该技术提供更强转向能力和更高扫描速度。
 

 

　　可操纵的电子渐逝光学折射器(SEEOR)芯片将中波长红外(MWIR)中的激光作为输入，并在不需要机械装置的情况下以二维方式将光束控制在输出端。 SEEOR旨在用更小，更轻，更快的设备取代传统的机械光束转向器，这些设备使用微量的电力并且由于没有活动部件而具有较长的使用寿命。
 

　　“该器件体积、重量和功耗低，并具备连续的转向能力，为MWIR光束转向技术提供了一条有前景的技术路径。”NRL光学科学部的研究物理学家Jesse Frantz表示。“MWIR波段测绘在许多应用领域展现出极高的潜力，如化学传感、监测废物处置场、炼油厂和其它工业设施的物质排放。”
 

　　SEEOR基于光波导，光波导是一种总厚度小于人类头发十分之一的薄层结构，可将光限制在其中。激光经一个小端面进入波导核心。进入波导后，一部分光位于波导核心上方的液晶(LC)层中。
 

　　通过一系列精心设计布局的电极，电压施加到LC上并改变LC的折射率(进而改变LC中的光速)，使波导的一部分充当可变棱镜。经过对波导和电极的精心设计，可利用这种折射率的变化实现光束在二维方向上的高速、连续转向。

　　SEEOR最初开发用于控制短波红外(SWIR)光——此波段位于电信波段内——并已经在自动驾驶汽车的导航系统中得到应用。
 

　　Frantz说：“制作MWIR波段的SEEOR是一项重大挑战。因为多数常用光学材料无法传输MWIR光或与波导结构不兼容，因此研制该器件需要材料工程方面的大力改进。”
 

　　为了实现这一目标，NRL的研究人员设计了新的波导结构、在MWIR波段透明的液晶，还设计了基于这些材料的新器件结构，以及在不损耗太多光的情况下引导液晶取向的新方法。该器件结合了NRL多个部门的工作成果，包括光学科学部门在MWIR材料、波导设计与制造方面的贡献，以及生物/分子科学与工程中心在合成化学和液晶技术方面的贡献。
 

　　最终获得的SEEOR能够使MWIR光在14°×0.6°的角度范围内转向。研究人员正在研究扩大这个角度范围的方法，以及扩展SEEOR的工作波段。