液晶光学相控阵的功率阈值提升方法研究
发布时间：2021-04-20 18:20
光学相控阵天线作为下一代光学天线的代表,已经成为近些年国际光学领域的研究热点,液晶方案相比当前诸多方案,更接近工程应用,具备诸多优点:驱动电压低、功耗低、集成度高、体积小、配套产业成熟,能够广泛应用于空间光通信、激光雷达等诸多光束控制系统中。多波束控制（“一对多”）、激光合束（“多对一”）是诸多光束控制场景的典型需求,随着激光路数的增加,激光功率密度随之增加,因此提高液晶光学相控阵器件的耐受阈值的研究势在必行。本文以传统的透射式液晶光学相控阵器件结构为基础,通过模型重构、材料改性、结构优化等方式,提高了器件的耐受功率阈值,实现并基于此提出一种基于液晶移相器的光学合束方案。主要研究内容包括:（1）建立激光诱导的透射式液晶光学相控阵的热力学模型。对于激光引入的温度效应的原因进行分析。对温度影响下器件的性能恶化、近场相位畸变、远场光束质量恶化,进行过程仿真和理论分析。（2）研究了液晶光学相控阵器件中对激光的主要吸收膜层—透明导电膜层的替代方案和改进设计,提出了一种六边形蜂窝状的结构,在减薄ITO的膜厚度基础上,进一步减少50%的吸收,对新结构下的器件进行了电场仿真,电势分布的均方根值为0.1...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外研究进展
1.3 论文主要工作和结构安排
1.3.1 本文的主要工作
1.3.2 本文的创新点和结构安排
第二章 高功率阈值的液晶光学相控阵理论基础
2.1 液晶光学相控阵理论
2.1.1 光学天线相控理论
2.1.2 液晶电控光学移相理论
2.1.3 液晶光学相控阵基本原理
2.2 液晶光学相控阵热力学基础
2.2.1 液晶分子的温度特性
2.2.2 散热传热理论基础
2.2.3 散热流体理论基础
2.3 光学合束理论基础
2.4 本章小结
第三章 高功率阈值的液晶相控阵器件的设计与仿真
3.1 器件总体结构设计
3.2 核心膜层研究
3.3 散热模块设计与仿真
3.3.1 散热结构设计
3.3.2 散热结构仿真
3.4 温度对远场光束质量的影响
3.5 本章小结
第四章 高功率阈值的液晶相控阵器件制备与测试
4.1 等效散热实验
4.1.1 散热流体流速测试实验
4.1.2 高功率激光下的散热实验
4.1.3 高功率激光下的单元器件相位测试实验
4.2 基片预处理工艺
4.2.1 镀膜工艺
4.2.2 光刻工艺
4.2.3 刻蚀工艺
4.3 液晶光学相控阵器件总成
4.4 液晶光学相控阵器件测试
4.5 光学合束实验
4.6 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]液晶光学相控阵组件扫描精度分析研究[J]. 汪相如,黄子强. 光电技术应用. 2017(04)
[2]傅立叶1/4波片法检测液晶光学相控阵移相量的精度分析[J]. 汪相如,贺晓娴,方琳,黄子强. 液晶与显示. 2017(01)
[3]液晶中波红外光学相控阵关键技术研究进展[J]. 贺晓娴,汪相如,李曼,胡明刚,柳建龙,邱琪. 红外与激光工程. 2016(08)
[4]空间激光通信组网单光束跟踪子系统[J]. 于笑楠,佟首峰,董岩,宋延嵩,陆静,杨涵. 光学精密工程. 2014(12)
[5]液晶光学相控阵的双波束成形和2维扫描技术[J]. 汪相如,谭庆贵,黄子强,孔令讲,杨若夫,幺周石. 激光技术. 2013(05)
[6]高能激光武器技术与应用进展[J]. 宗思光,吴荣华,曹静,王辉华. 激光与光电子学进展. 2013(08)
[7]空间激光通信组网光学原理研究[J]. 姜会林,胡源,丁莹,付强,赵义武,董科研,宋延嵩,娄岩. 光学学报. 2012(10)
[8]高功率光纤激光相干合成关键技术[J]. 马阎星,司磊,周朴,王小林,张侃,赵海川,许晓军,赵伊君. 国防科技大学学报. 2012(01)
[9]1064nm激光对氧化铟锡薄膜的损伤研究[J]. 李阳龙,王伟平,骆永全,王海峰,张大勇. 高压物理学报. 2012(01)
[10]液晶光学相控阵技术[J]. 韩学勤,李丽,谭东杰,刘国国,张卫国. 航空科学技术. 2012(01)
博士论文
[1]高时空分辨率多普勒测风激光雷达系统研究[D]. 张飞飞.中国科学技术大学 2015
[2]大功率半导体激光器合束技术及应用研究[D]. 张志军.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2013
硕士论文
[1]基于多个液晶相控阵的激光相干合成技术研究[D]. 杨镇铭.电子科技大学 2015
[2]液晶光学器件功能薄膜的激光损伤机理研究[D]. 李阳龙.中国工程物理研究院 2010
本文编号：3150171
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外研究进展
1.3 论文主要工作和结构安排
1.3.1 本文的主要工作
1.3.2 本文的创新点和结构安排
第二章 高功率阈值的液晶光学相控阵理论基础
2.1 液晶光学相控阵理论
2.1.1 光学天线相控理论
2.1.2 液晶电控光学移相理论
2.1.3 液晶光学相控阵基本原理
2.2 液晶光学相控阵热力学基础
2.2.1 液晶分子的温度特性
2.2.2 散热传热理论基础
2.2.3 散热流体理论基础
2.3 光学合束理论基础
2.4 本章小结
第三章 高功率阈值的液晶相控阵器件的设计与仿真
3.1 器件总体结构设计
3.2 核心膜层研究
3.3 散热模块设计与仿真
3.3.1 散热结构设计
3.3.2 散热结构仿真
3.4 温度对远场光束质量的影响
3.5 本章小结
第四章 高功率阈值的液晶相控阵器件制备与测试
4.1 等效散热实验
4.1.1 散热流体流速测试实验
4.1.2 高功率激光下的散热实验
4.1.3 高功率激光下的单元器件相位测试实验
4.2 基片预处理工艺
4.2.1 镀膜工艺
4.2.2 光刻工艺
4.2.3 刻蚀工艺
4.3 液晶光学相控阵器件总成
4.4 液晶光学相控阵器件测试
4.5 光学合束实验
4.6 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]液晶光学相控阵组件扫描精度分析研究[J]. 汪相如,黄子强. 光电技术应用. 2017(04)
[2]傅立叶1/4波片法检测液晶光学相控阵移相量的精度分析[J]. 汪相如,贺晓娴,方琳,黄子强. 液晶与显示. 2017(01)
[3]液晶中波红外光学相控阵关键技术研究进展[J]. 贺晓娴,汪相如,李曼,胡明刚,柳建龙,邱琪. 红外与激光工程. 2016(08)
[4]空间激光通信组网单光束跟踪子系统[J]. 于笑楠,佟首峰,董岩,宋延嵩,陆静,杨涵. 光学精密工程. 2014(12)
[5]液晶光学相控阵的双波束成形和2维扫描技术[J]. 汪相如,谭庆贵,黄子强,孔令讲,杨若夫,幺周石. 激光技术. 2013(05)
[6]高能激光武器技术与应用进展[J]. 宗思光,吴荣华,曹静,王辉华. 激光与光电子学进展. 2013(08)
[7]空间激光通信组网光学原理研究[J]. 姜会林,胡源,丁莹,付强,赵义武,董科研,宋延嵩,娄岩. 光学学报. 2012(10)
[8]高功率光纤激光相干合成关键技术[J]. 马阎星,司磊,周朴,王小林,张侃,赵海川,许晓军,赵伊君. 国防科技大学学报. 2012(01)
[9]1064nm激光对氧化铟锡薄膜的损伤研究[J]. 李阳龙,王伟平,骆永全,王海峰,张大勇. 高压物理学报. 2012(01)
[10]液晶光学相控阵技术[J]. 韩学勤,李丽,谭东杰,刘国国,张卫国. 航空科学技术. 2012(01)
博士论文
[1]高时空分辨率多普勒测风激光雷达系统研究[D]. 张飞飞.中国科学技术大学 2015
[2]大功率半导体激光器合束技术及应用研究[D]. 张志军.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2013
硕士论文
[1]基于多个液晶相控阵的激光相干合成技术研究[D]. 杨镇铭.电子科技大学 2015
[2]液晶光学器件功能薄膜的激光损伤机理研究[D]. 李阳龙.中国工程物理研究院 2010
本文编号：3150171
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