基于硅基液晶的激光束智能控制技术

发布时间：2020-10-28 00:19

　　 捕获、瞄准与跟踪(APT)技术是空间激光通信中核心的技术之一。针对APT系统中粗跟踪机械伺服转台结构复杂、功耗高、机械惯量、控制复杂等不足,以及空间激光通信中多目标的动态跟瞄问题,本文主要对基于硅基液晶的激光束智能控制技术进行了研究。首先从液晶的结构类型、液晶的电控双折射效应出发介绍了液晶空间光调制器的相位调制原理,硅基液晶的基本结构。提出了通过硅基液晶空间光调制器模拟菲涅耳波带透镜的相位分布实现光束会聚,并在相位图中叠加位移相位因子实现光束二维偏转的方法,建立该方法下的物理模型,计算理论光束偏转角度。同时分析了单光束控制模式下的光束偏转系统各个参数指标的影响因素,包括衍射效率、偏转精度以及响应时间。搭建了基于硅基液晶空间光调制器的光束偏转控制系统的平台,结果验证了该方法的可行性。在保证衍射效率和偏转精度的前提下,系统偏转范围、偏转角度的连续性和均匀性等均有显著提高。最后对多种多光束控制方法进行研究,基于硅基液晶空间光调制器的多光束控制技术的优势,提出了分区域控制的多光束控制方法,通过实验验证了分区域控制的多光束控制方法的可行性。上述研究为下一步空间激光通信中粗跟踪系统扫描和多目标动态跟踪奠定了基础。
【学位单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN929.1
【部分图文】：

空间激光通信是指利用激光束作为载波在空间直接进行信息传输的一种技术。于射频通信具有以下优点：（1）通信频带宽（2）通信激光束散角小（3）抗干扰截获能力强（4）光学增益大，信息容量大（5）轻小型，低功耗。所以它是空间传输最具竞争力的技术途径，也是安全保密性要求较高的军用通信的重要手段，进信息产业的迅速发展[1]。激光通信速率变得越来越高，通信模式也越来越丰富，立体空间覆盖[2-4]。信息时代的到来，高速率信息传输必然成为通信领域的发展方向间激光通信将扮演通信领域越来越重要的角色。美国、日本、欧空局（ESA）等技术强国早在上世纪六十年代就开始对其进行深入研究，已经建立了相对全面的与评估系统和地面通信站[5-7]。国内许多科研院校虽然已经开展了星间与星地激光、抗强背景光探测、大气信道特性、相干探测等方面的研究，但研究起步较晚，其关键技术的深入探讨和难点突破已经迫在眉睫。图 1.1 所示为包含多种通信模式由空间激光通信网络图。空间激光通信系统设计取决于具体的速率、误码率、距离对运动速率、背景光、振动、大气信道等条件。空间激光通信系统的构成包括：（1机分系统（2）通信分系统（3）APT（捕获、瞄准与跟踪）分系统（4）总控分系]。APT 分系统是建立通信链路的前提，也是一个主要的技术难点。

图 1.2 声光偏转器件的控制原理电光偏转器件中的液晶器件与体全息光栅等角度放大转，具备功耗低、衍射效率高、精度较高、同时可实更满足激光通信的要求。偏转控制技术的国内外现状晶空间光调制器的研究相对较早，最早是在上个世纪aytheon）公司成功演示了首个液晶空间光调制器的使维液晶光学相控阵[12]，如图 1.3 所示。

图 1.2 声光偏转器件的控制原理偏转器件中的液晶器件与体全息光栅等角度具备功耗低、衍射效率高、精度较高、同时足激光通信的要求。控制技术的国内外现状间光调制器的研究相对较早，最早是在上个on）公司成功演示了首个液晶空间光调制器晶光学相控阵[12]，如图 1.3 所示。
【参考文献】

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本文编号：2859288