[发明专利]一种自适应的光学相控阵光相位控制电路及其控制方法

说明书

本发明公开了一种自适应的光学相控阵光相位控制电路及其控制方法，自适应的光学相控阵光相位控制电路包括氮化硅光波导相控阵芯片、相位控制电路、红外CMOS相机、PC电脑，所述相位控制电路、红外CMOS相机都与PC电脑电性连接，所述氮化硅光波导相控阵芯片与红外CMOS相机电性连接。本发明可以方便地接受来自PC电脑的数据流，可移植性和可更改性强，开发周期短，采用红外CMOS相机作输出光远场图像测量装置相较CCD相机功耗更低，帧率更高，使用PC中MATLAB软件做光强数据读取和分析及串口数据流的生成比较易于实现，降低了开发周期。

技术领域

本发明属于光电子技术领域，具体涉及一种自适应的光学相控阵光相位控制电路及其控制方法。

背景技术

随着光电材料与技术的飞速发展，采用光学相控阵(OPA)技术的全固态激光雷达越来越多。因为发射和接受的电磁波是光波因此波长要短得多，这意味着激光雷达将具有比传统微波雷达更好的角分辨率，这使得激光雷达可以应用在自动驾驶、农业测绘、河流调查、污染建模、考古建筑等领域。光学相控阵传统上使用液晶或铌酸锂晶体、砷化镓晶体、钽酸锂晶体等电光晶体材料利用电光效应进行相位调制。伴随着半导体工艺的进步和光电子集成技术的发展，光波导相控阵成为了近年的研究热点，其具有兼容CMOS工艺、扫描速度快、驱动电压低、扫描角度范围大、体积小便于大规模硅光子集成等特点，使得光波导在光学相控阵领域显示出巨大的发展潜力。硅基的光学相控阵(OPA)还可以和驱动电路集成在一块芯片上，具有体积小、集成度高、功耗低等优点。

通过对OPA进行相位调制即可实现光束的横向转向乃至扫描，由于工艺误差初始光束并不是完全干涉的，因此需要红外CMOS相机和PC作为反馈回路进行相位调制校准以提高旁瓣抑制比。目前国内外对OPA的相位控制多采用集成电路实现，该方法成本高、通用性差。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的成本高、通用性差、扫描速度慢等问题，提供一种自适应的光学相控阵光相位控制电路及其控制方法，即实现光束的高速扫描和自适应初始相位校准，该系统使用现有产品和器件实现，成本低、扩展性强、通用性好。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种自适应的光学相控阵光相位控制电路，包括氮化硅光波导相控阵芯片、相位控制电路、红外CMOS相机、PC电脑，所述相位控制电路、红外CMOS相机都与PC电脑电性连接，所述氮化硅光波导相控阵芯片与红外CMOS相机电性连接。

作为优选，所述相位控制电路包括FPGA电路模块、RS232串口通信模块、提供48路独立可调电压源的数模转换模块、USB转串口模块，所述USB转串口模块通过RS232串口通信模块与FPGA电路模块电性连接，所述FPGA电路模块与提供48路独立可调电压源的数模转换模块电性连接。

作为优选，FPGA电路模块由XC7Z020CLG484-2芯片、外部50MHz晶振、用于存储系统启动镜像的FLASH芯片模块、JTAG下载调试电路、供电电源、两路扩展IO口组成，所述外部50MHz晶振、用于存储系统启动镜像的FLASH芯片模块、JTAG下载调试电路、供电电源、两路扩展IO口都与XC7Z020CLG484-2芯片电性连接。

作为优选，用于存储系统启动镜像的FLASH芯片模块包括串口接收控制器、数据转换器、数模转换控制器，所述串口接收控制器通过数据转换器与数模转换控制器电性连接。

作为优选，RS232串口通信模块由用于连接USB转串口线的DB9串口公座、USB转串口线、基于MAX3232芯片的电平转换电路、用于连接FPGA电路模块的40阵排母构成，所述USB转串口线由USB公头、基于CH430芯片的USB转串口电路和DB9串口母座构成。

作为优选，提供48路独立可调电压源的数模转换模块由3个16路独立的可调电压源组成。

作为优选，可调电压源由3片LTC2668组成。