基于液晶的二维光束偏转技术研究
发布时间：2021-01-10 13:37
液晶光学相控阵技术是一种可直接控制光波波面,使出射的单缝衍射光在远场某一方向能量汇聚的技术,可用于光束偏转,具有高扫描精度、随机偏转、响应速度快、电控可编程、功耗低、稳定性好等优点。利用液晶光学相控阵进行高精度的光束偏转成为主要研究趋势。本文针对周期性闪耀光栅方法只能实现一维光束偏转、分布不匀、偏转范围离散的问题,提出了一种基于雷达相控阵原理的液晶二维光束偏转改进方法。利用单片液晶器件以及保证偏转精度的情况下,可实现二维光束连续性偏转,并分析出了产生耦合现象的因素。主要研究内容如下:首先对液晶空间光调制器的工作原理进行了详细的研究。液晶在具有液体和晶体两者性质的同时,还具有不同于晶体和液体的电光特性。液晶材料在外加电场的作用下可以产生电光双折射效应:液晶晶体分子的排列会发生变化,从而引起液晶空间光调制器的光学性质发生相应变化的一种调制现象。根据连续体弹性理论分析可知,指向矢分布发生变化就意味着改变了液晶对非常光的折射率,进而改变入射光波的光程来实现相位调制。通过仿真分析指出周期闪耀光栅模型存在无法实现连续性光束偏转、偏转范围受到周期阶梯数目影响以及填充比等不足,结合二元光学原理和雷达相...
【文章来源】： 胡婕 中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 传统扫描技术
1.2.2 光学相控阵技术
1.2.3 液晶光学相控阵技术
1.2.4 液晶光学相控阵的关键性能
1.3 课题研究的主要内容
第2章 液晶空间光调制器的工作原理
2.1 液晶的种类
2.2 液晶空间光调制器的相位调制原理
2.2.1 液晶的介电各向异性
2.2.2 折射率椭球
2.2.3 液晶连续体弹性形变理论
2.2.4 液晶指向矢分布计算
2.3 本章小结
第3章 液晶二维光束偏转方法
3.1 光束偏转基础理论
3.1.1 夫琅禾费多缝衍射
3.1.2 闪耀光栅
3.1.3 二元光栅
3.2 基于周期性闪耀光栅的光束偏转
3.3 基于雷达相控阵的光束偏转
3.3.1 雷达相控阵原理
3.3.2 液晶面等效分析以及二维偏转模型
3.4 本章小结
第4章 液晶二维光束偏转实验分析
4.1 实验装置
4.2 相位调制图与相位差的关系
4.3 实验结果及分析
4.3.1 二维偏转结果
4.3.2 线性度和耦合度
4.3.3 偏转精度
4.3.4 相位灰度图旋转分析
4.3.5 耦合度理论分析
4.4 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 论文的主要研究内容
5.2 论文工作的创新点
5.3 后续工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于蝙蝠算法的液晶光学相控阵波束优化[J]. 黄志伟,王春阳,彭丽华,史红伟,牛启凤. 激光与光电子学进展. 2018(08)
[2]驱动电压对向列型液晶调制相位的影响[J]. 郭弘扬,杜升平. 国外电子测量技术. 2017(12)
[3]Polarization-independent two-dimensional beam steering using liquid crystal optical phased arrays[J]. 吴亮,汪相如,熊彩东,黄子强,卓儒盛,饶家睿,谭庆贵. Chinese Optics Letters. 2017(10)
[4]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)
[5]基于相控阵雷达模型的液晶光束偏转波控方法研究[J]. 杜升平,黄永梅,付承毓,郭弘扬. 应用光学. 2017(04)
[6]一种液晶相位调制特性的测量方法[J]. 杜升平,傅承毓,黄永梅,罗传欣,汪相如. 光子学报. 2017(01)
[7]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)
[8]基于液晶光学相控阵的空间激光通信PID跟踪方法[J]. 许剑华,汪相如,黄子强,吴亮,张天一,谭庆贵,吴双红,邱琪,谢文. 激光与光电子学进展. 2017(02)
[9]基于二维标量衍射的液晶光束偏转性能仿真[J]. 丁科,亓波. 中国激光. 2016(02)
[10]空间光通信发展历程及趋势[J]. 白帅,王建宇,张亮,杨明冬. 激光与光电子学进展. 2015(07)
博士论文
[1]应用于空间光通信的液晶光束偏转技术研究[D]. 杜升平.中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所) 2017
[2]液晶相位控制阵列关键技术及其应用[D]. 赵祥杰.中国工程物理研究院 2014
硕士论文
[1]大口径液晶光学相控阵实现方法研究[D]. 卓儒盛.电子科技大学 2018
[2]液晶光学相控阵的波束扫描方法研究[D]. 汤镇辉.电子科技大学 2015
[3]光通信中非机械式光束偏转控制器研究[D]. 郝雅静.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2014
[4]液晶相控阵建模与性能分析研究[D]. 潘斐.电子科技大学 2013
[5]基于液晶的非机械式ATP的光束偏转研究[D]. 张杰.电子科技大学 2012
[6]基于液晶相控阵的大角度光束偏转技术研究[D]. 邹永超.国防科学技术大学 2011
[7]相控阵激光雷达波控技术的研究与应用[D]. 孙洋东.电子科技大学 2011
[8]激光雷达液晶相控阵波控数据优化算法研究[D]. 尹晓虎.电子科技大学 2011
[9]用于光束偏转的液晶光学相阵列驱动技术研究[D]. 石永亮.哈尔滨工业大学 2010
[10]可实现激光扫描的液晶闪耀光栅的设计与研究[D]. 刘坤.电子科技大学 2010
本文编号：2968803
【文章来源】： 胡婕 中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 传统扫描技术
1.2.2 光学相控阵技术
1.2.3 液晶光学相控阵技术
1.2.4 液晶光学相控阵的关键性能
1.3 课题研究的主要内容
第2章 液晶空间光调制器的工作原理
2.1 液晶的种类
2.2 液晶空间光调制器的相位调制原理
2.2.1 液晶的介电各向异性
2.2.2 折射率椭球
2.2.3 液晶连续体弹性形变理论
2.2.4 液晶指向矢分布计算
2.3 本章小结
第3章 液晶二维光束偏转方法
3.1 光束偏转基础理论
3.1.1 夫琅禾费多缝衍射
3.1.2 闪耀光栅
3.1.3 二元光栅
3.2 基于周期性闪耀光栅的光束偏转
3.3 基于雷达相控阵的光束偏转
3.3.1 雷达相控阵原理
3.3.2 液晶面等效分析以及二维偏转模型
3.4 本章小结
第4章 液晶二维光束偏转实验分析
4.1 实验装置
4.2 相位调制图与相位差的关系
4.3 实验结果及分析
4.3.1 二维偏转结果
4.3.2 线性度和耦合度
4.3.3 偏转精度
4.3.4 相位灰度图旋转分析
4.3.5 耦合度理论分析
4.4 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 论文的主要研究内容
5.2 论文工作的创新点
5.3 后续工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于蝙蝠算法的液晶光学相控阵波束优化[J]. 黄志伟,王春阳,彭丽华,史红伟,牛启凤. 激光与光电子学进展. 2018(08)
[2]驱动电压对向列型液晶调制相位的影响[J]. 郭弘扬,杜升平. 国外电子测量技术. 2017(12)
[3]Polarization-independent two-dimensional beam steering using liquid crystal optical phased arrays[J]. 吴亮,汪相如,熊彩东,黄子强,卓儒盛,饶家睿,谭庆贵. Chinese Optics Letters. 2017(10)
[4]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)
[5]基于相控阵雷达模型的液晶光束偏转波控方法研究[J]. 杜升平,黄永梅,付承毓,郭弘扬. 应用光学. 2017(04)
[6]一种液晶相位调制特性的测量方法[J]. 杜升平,傅承毓,黄永梅,罗传欣,汪相如. 光子学报. 2017(01)
[7]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)
[8]基于液晶光学相控阵的空间激光通信PID跟踪方法[J]. 许剑华,汪相如,黄子强,吴亮,张天一,谭庆贵,吴双红,邱琪,谢文. 激光与光电子学进展. 2017(02)
[9]基于二维标量衍射的液晶光束偏转性能仿真[J]. 丁科,亓波. 中国激光. 2016(02)
[10]空间光通信发展历程及趋势[J]. 白帅,王建宇,张亮,杨明冬. 激光与光电子学进展. 2015(07)
博士论文
[1]应用于空间光通信的液晶光束偏转技术研究[D]. 杜升平.中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所) 2017
[2]液晶相位控制阵列关键技术及其应用[D]. 赵祥杰.中国工程物理研究院 2014
硕士论文
[1]大口径液晶光学相控阵实现方法研究[D]. 卓儒盛.电子科技大学 2018
[2]液晶光学相控阵的波束扫描方法研究[D]. 汤镇辉.电子科技大学 2015
[3]光通信中非机械式光束偏转控制器研究[D]. 郝雅静.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2014
[4]液晶相控阵建模与性能分析研究[D]. 潘斐.电子科技大学 2013
[5]基于液晶的非机械式ATP的光束偏转研究[D]. 张杰.电子科技大学 2012
[6]基于液晶相控阵的大角度光束偏转技术研究[D]. 邹永超.国防科学技术大学 2011
[7]相控阵激光雷达波控技术的研究与应用[D]. 孙洋东.电子科技大学 2011
[8]激光雷达液晶相控阵波控数据优化算法研究[D]. 尹晓虎.电子科技大学 2011
[9]用于光束偏转的液晶光学相阵列驱动技术研究[D]. 石永亮.哈尔滨工业大学 2010
[10]可实现激光扫描的液晶闪耀光栅的设计与研究[D]. 刘坤.电子科技大学 2010
本文编号：2968803
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