基于多个液晶相控阵的激光相干合成技术研究

发布时间：2017-05-04 13:16

  本文关键词：基于多个液晶相控阵的激光相干合成技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：激光雷达是激光技术与微波探测技术相结合的一种先进探测方式。液晶相控阵是一种利用液晶作为移相材料的光学相控阵,可以为激光雷达提供稳定的波束指向和精确的波束扫描,常被用作激光雷达的扫描器。由于激光器热效应的影响,单束激光的功率有限,激光雷达的作用范围受到限制。本文结合液晶相控阵波控技术与相干合成理论,研究了利用多个液晶相控阵组成一维阵列,分别控制多束相干激光的波束方向,以达到在指定方位和指定位置进行相干合成,获取合成激光的目的。合成激光具有高功率、高分辨率以及高光束质量的优点。不仅提高了激光雷达的发射功率,还保留了液晶相控阵技术的灵活的波束方向控制能力,借助电控编码能够实现一定范围内的高精度平面空域扫描。本文依托具体的科研项目,针对基于多个液晶相控阵的激光相干合成技术开展了如下工作:1.研究液晶相控阵的波束控制原理。介绍液晶材料的电光效应,分析液晶相控阵的移相原理,建立液晶相控阵的波控模型,仿真分析波控效果。2.建立基于多个液晶相控阵的激光相干合成技术的理论模型。阐述衍射理论和相干合成理论,结合液晶相控阵波控原理,提出基于多个液晶相控阵的激光相干合成理论,建立相干合成的数学模型。提出相干激光平行传播和聚焦传播两种相干合成方式。3.分析基于多个液晶相控阵的激光相干合成技术的性能特征。针对性能要求提出合成波束的参数评价指标,从三个方面进行分析。分析波束指向误差产生的原因和减小误差的方法,分析目标范围内的峰值光强分布情况,通过光束质量评价参数分析合成波束的波束质量。4.研究基于多个液晶相控阵的激光相干合成技术的优化算法。针对平行式合成中相干波束偏转方向相同的特点,通过SPGD算法优化相干合成效率,改进控制变量迭代公式解决迭代精度与迭代速度之间的矛盾。针对聚焦式合成中相干波束偏转方向各异的特点,通过GS改进算法和相位修正算法提升相位面的精确性,优化相干合成效果。
【关键词】：液晶相控阵 相干合成 数学模型 性能分析 优化算法
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN958.98
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究动态11-14
• 1.3 本文主要工作14-16
• 第二章 基于多个液晶相控阵的激光相干合成数学模型16-28
• 2.1 液晶相控阵波控理论16-23
• 2.1.1 液晶材料的移相特性16-18
• 2.1.2 液晶相控阵波控原理18-19
• 2.1.3 液晶相控阵波控模型19-23
• 2.2 基于多个液晶相控阵的激光相干合成理论23-24
• 2.2.1 相干合成过程23-24
• 2.2.2 相干合成方式24
• 2.3 基于多个液晶相控阵的激光相干合成模型24-27
• 2.3.1 平行式相干合成技术的数学模型24-26
• 2.3.2 聚焦式相干合成技术的数学模型26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 基于多个液晶相控阵的激光相干合成性能分析28-39
• 3.1 性能分析的参数指标28-29
• 3.2 平行式相干合成技术的性能分析29-34
• 3.2.1 波束指向范围29-30
• 3.2.2 波束指向精度30-32
• 3.2.3 峰值光强的影响因素分析32-33
• 3.2.4 波束质量分析33-34
• 3.3 聚焦式相干合成技术的性能分析34-38
• 3.3.1 峰值光强分布34-35
• 3.3.2 电压量化对波束指向精度的影响35-37
• 3.3.3 距离对相干合成的影响37-38
• 3.4 本章总结38-39
• 第四章 基于多个液晶相控阵的激光相干合成优化算法39-70
• 4.1 优化场景39
• 4.2 平行式相干合成技术的优化算法39-49
• 4.2.1 SPGD算法40-41
• 4.2.2 SPGD算法解决相干合成效率优化问题41-44
• 4.2.3 考虑未知相位叠加时的相干合成效率优化问题44-49
• 4.3 聚焦式相干合成技术的优化算法49-69
• 4.3.1 GS算法49-52
• 4.3.2 GS算法用于相干激光的相位恢复问题52-54
• 4.3.3 GS改进算法用于相干激光的相位恢复问题54-59
• 4.3.4 相位修正算法解决聚焦式相干合成的光强优化问题59-69
• 4.4 本章小结69-70
• 第五章 结束语70-72
• 5.1 全文总结70-71
• 5.2 工作展望71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果77-78

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本文编号：345165