無慣性光束掃描控制技術研究.pdf

1、傳統(tǒng)的激光掃描裝置是由許多機械部件組成的，這些裝置普遍存在的缺點是機械掃描部件的體積、重量較大，造成這些掃描結構的慣性很大，對這些裝備進行操作控制時會出現時間上較大的滯后及超調現象，不能實現快速、靈活、準確控制光束方向的要求；不能實現單機處理多光束的發(fā)射、捕獲、跟蹤的要求；也難以實現對器件的微型化要求。 基于光學相位陣列技術的液晶空間光調制器(LCSLM，Liquid Crystal SpatialLight Modulatio

2、n)，作為具有克服以上諸多缺點潛力的新型可編程衍射光學元器件正在得到廣泛應用。由于純相位液晶空間光調制器可以實現相位的連續(xù)調制，使其非常適用于空間光束偏轉，因而其在激光相控陣雷達和自由空間光互連等領域有廣闊的應用前景。 本課題是研究液晶空間光調制器的電控變折射率效應在光束掃描控制方面的應用。主要開展了如下幾方面的工作： (1)在闡述了液晶器件的基礎理論，即連續(xù)彈性體理論和電控雙折射效應的基礎上，利用差分迭代法求解偏微分方

3、程，得到了液晶系統(tǒng)在外加電場下的指向矢分布，并根據折射率和指向矢之間的關系得出液晶盒中各點非常光折射率與位置的關系。 (2)對光掃描原理進行了分析。利用傅立葉變換和二元光學理論對閃耀光柵的衍射特性進行了分析，推出了各級光束的衍射效率。 (3)采用BNS公司生產的液晶空間光調制器模擬電控型液晶閃耀光柵，利用純相位空間光調制器的相位特性，將光調制器等效為玻璃基質的階梯型閃耀光柵，討論了實現閃耀和掃描的條件，以及各個參數對衍射

4、效率的影響。并對光束的無慣性掃描控制進行了實驗分析。 本文所提出的電控液晶空間光調制器模擬閃耀光柵與傳統(tǒng)閃耀光柵相比有很多優(yōu)點。傳統(tǒng)的閃耀光柵一經制出，其光柵常數以及對某一波長的光的折射率等參數也就確定了，其閃耀角等參數也就被唯一地確定下來。使其無法應用在多波長工作場合，有一定的局限性。液晶空間光調制器克服了這些缺點，通過連續(xù)調節(jié)外加電場，不僅可以改變閃耀角，實現連續(xù)的光束掃描，而且還適用于各種波長的光束，應用范圍更加廣泛。除了