Μελέτη και υλοποίηση αλγορίθμων για τον έλεγχο διατάξεων οπτικών στοιχειοκεραιών

Abstract

Τις τελευταίες δεκαετίες οι οπτικές στοιχειοκεραίες χαίρουν μεγάλου ενδιαφέροντος για εφαρμογές στις οποίες απαιτείται στροφή μίας οπτικής δέσμης στο χώρο, καθώς μπορούν να υλοποιηθούν σε ολοκληρωμένη μορφή και να προσφέρουν μικρές σε μέγεθος, οικονομικές και εύρωστες λύσεις. Χαρακτηριστικά παραδείγματα εφαρμογών αποτελούν οι ασύρματες τηλεπικοινωνιακές ζεύξεις και τα συστήματα τηλεσκόπισης που βρίσκουν εφαρμογές στην αυτόνομη οδήγηση. Ωστόσο, για τη χρήση των οπτικών στοιχειοκεραιών απαιτούνται κατάλληλοι αλγόριθμοι για τον έλεγχο τους, ειδικά όταν το πλήθος των στοιχείων τους αυξάνεται σημαντικά. Αντικείμενο της παρούσας εργασίας αποτελεί η μελέτη, υλοποίηση και πειραματική αξιολόγηση αυτών των αλγορίθμων. Αρχικά προτείνονται αλγόριθμοι για την αρχικοποίηση των φάσεων, ώστε η ισχύς της στοιχειοκεραίας να συγκεντρωθεί στο κέντρο των αξόνων, αντισταθμίζοντας με αυτό τον τρόπο την διαφορά φάσης που οφείλεται στους οπτικούς δρόμους διαφορετικού μήκους και σε πιθανές κατασκευαστικές ατέλειες. Στη συνέχεια υλοποιείται αλγόριθμος για τη στροφή της δέσμης σε οποιοδήποτε σημείο μέσα στην περιοχή θέασης (FoV) της στοιχειοκεραίας. Οι αλγόριθμοι πρώτα υλοποιούνται επιτυχώς σε επίπεδο προσομοίωσης (MATLAB) και στη συνέχεια αξιολογούνται πειραματικά. Οι οπτικές στοιχειοκεραίες που χρησιμοποιήθηκαν στην πειραματική αξιολόγηση βασίζονται στην φωτονική μονορυθμική πλατφόρμα ολοκλήρωσης PolyBoard και περιλαμβάνουν τέσσερις και οχτώ εκπομπούς (αξονικοί κυματοδηγοί) σε ένα και δύο επίπεδα αντίστοιχα.