液晶光学相控阵波束控制研究

发布时间：2021-04-14 04:46

　　液晶光学相控阵（LCOPA）技术是一种先进的波束扫描技术,具有驱动电压低、低SWaP、响应速度快等优点,广泛应用于自适应光学、激光雷达和空间光通信等领域。LCOPA通过对波束相位的精准调制,实现高精度的波束偏转（波束指向）。由于受到液晶加工工艺水平的限制,液晶光学相控阵的实际偏转效率远低于理论水平,而加工工艺所造成的缺陷只能依赖于生产技术水平的提高。因此,从波控算法的角度来提高波束偏转效率具有实际的应用价值。本文主要围绕液晶光学相控阵偏转效率优化这一问题进行研究:首先介绍了液晶材料的基本性质,基于能量最低原理对液晶指向矢分布进行了求解,分析了液晶的电压-相移特性,并在此基础上给出了液晶移相器相位调制的基本原理。其次,在对比了离散相控阵和连续相控阵波控原理的基础上,结合液晶材料的性质,给出了两种液晶相控阵波束控制模型,为下一步优化算法的研究提供了理论支撑。再次,对影响液晶相控阵偏转效率的因素进行了建模与分析,为进一步了解液晶加工工艺水平的限制对出射波阵面的影响提供了理论依据。然后,研究了基于模式搜索算法的周期闪耀光栅模型波控效率优化方法,针对模式搜索算法迭代速度较慢的缺陷,给出基于Ros... 

【文章来源】：长春理工大学吉林省

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

BNS公司研发的一维液晶相控阵及采用波长为1.55μm的激光束偏转实验

(a) 反射式相控阵器件核心单元（电极） (b) 反射式相控阵器件图 1-2 Rockwell 公司研发的反射式液晶相控阵为了实现高效的空间光通信，要求接收和发射装置有更小的 SWaP (Size Weight anPower)，为此，Rockwell 公司在 2005 年设计了一款双频透射式液晶相控阵，它比一般的反射式相控阵拥有更低的 SWaP，且系统抗外界干扰的能力更加强大；另外该器件还有一个突破性的发明-集成式的“相控阵的相控阵”结构(PAPA)[6]，如图 1-3 所示：图 1-3 相控阵的相控阵结构(PAPA)示意图该器件像素尺寸为8μ m ，孔径为4cm × 4cm，工作在1.55μ m 波长时的最大偏转角度为 ±2.5 ，其中偏转1 时的衍射效率为65%。该器件的两个相控阵的距离非常近，寻

射式相控阵器件核心单元（电极） (b) 反射式相控阵器件图 1-2 Rockwell 公司研发的反射式液晶相控阵实现高效的空间光通信，要求接收和发射装置有更小的 SWaP (Size W为此，Rockwell 公司在 2005 年设计了一款双频透射式液晶相控阵，相控阵拥有更低的 SWaP，且系统抗外界干扰的能力更加强大；另外破性的发明-集成式的“相控阵的相控阵”结构(PAPA)[6]，如图 1-3


本文编号：3136687