パシェードレーアレイ光学 - 百科事典

周波数配列光学は、二つの次元の表面を使用して、光波の位相と振幅を制御する技術です。調節可能な表面要素を使用して、伝播、反射または捕捉（受信）される光波の位相と振幅を制御します。光周波数配列（OPA）は、電波周波数配列の光学アナログです。微視的スケールでの表面の光学性質を動的に制御することで、光束の方向（OPA送信機内で）、またはセンサーの視線方向（OPA受信機内で）を、任何の動きの部分なしに操作することができます。周波数配列ビーム操作は、光電子デバイスにおける光スイッチングとマルチプレックスに使用され、また宏观スケールでのレーザービームの照準に使用されます。

位相差の複雑なパターンを使用して、動的仮想レンズなどの拡散光学要素を生成し、照準に加えてビームの集束や分割を行うことができます。動的な位相差変化は、リアルタイムホログラムの生成も可能です。二つの次元上で詳細な位相差制御を行うデバイスは、空間光変調器（SLM）の一種です。

送信機
光周波数配列送信機は、光源（レーザー）、パワースプリッタ、位相差移動装置、および放射要素のアレーを含みます。レーザーソースの出力光は、パワースプリッタツリーを使用していくつかの枝に分けられます。各枝は調節可能な位相差移動装置に供給されます。位相差移動された光は、自由空間に光を結びつける放射要素（ナノ光子アンテナ）に供給されます。要素から放射された光は遠域で組み合わされ、アレーの遠域パターンを形成します。要素間の相対位相差を調整することで、ビームが形成され、操作されることができます。

受信機
光周波数配列受信機では、表面に照射される入力光（通常は相干的な光）は、1次元または2次元アレーに配置されたナノ光子アンテナの集合によって捕捉されます。各要素によって受信された光は、チップ上で位相差移動および振幅重み付けされます。これらのシグナルは、光または電子領域で合計され、受信ビームを形成します。位相差を調整することで、受信ビームは異なる方向に操作され、各方向から照射された光が選択的に収集されます。

应用
ナノテクノロジーにおいて、周波数配列光学は、光の波長よりも小さい位相差と振幅要素を持つレーザーやSLMのアレーを指します。理論的な段階でありながら、このような高解像度のアレーは、歪みの無い位相差のオーダーで動的ホログラフィを使用して非常にリアルな三次元画像表示を許可します。光学迷彩による武器、宇宙通信、無敵性の応用も提案されています。

DARPAのエクスカリバープログラムは、レーザービームに対する大気の渦のリアルタイム補正を提供することを目指しています。

Breakthrough Starshot組織は、仮想のグラム級の太陽帆ベースの船や船隊に対して、周波数配列を使用して精密に照準および操作する推進レーザーを提案しています。

参考資料


外部リンク
周波数配列光学
YouTube上の周波数配列を使用したビーム操作のアニメーション