【摘要】：液晶光學(xué)相控陣由于其高精度指向、波束捷變、低功耗、無機械偏轉(zhuǎn)等優(yōu)勢,被應(yīng)用于激光通信、高能激光應(yīng)用等諸多領(lǐng)域。隨著應(yīng)用的逐漸擴展,實際應(yīng)用對液晶光學(xué)相控陣的要求也逐漸提高。能否耐受高功率激光成為了研究的重點和難點,一旦突破該技術(shù)壁壘,高功率的液晶光學(xué)相控陣必將成為未來科技和軍事的主流。本文以液晶光學(xué)相控陣為基礎(chǔ),首先著手于高功率液晶移相器的研究,對液晶器件耐受高功率激光做了大量的工作,主要研究內(nèi)容為:(1)構(gòu)建了高功率激光入射下液晶光學(xué)移相器和相控陣的熱力學(xué)模型。首先分析了液晶器件的結(jié)構(gòu)對于耐受高功率激光的影響。隨后通過COMSOL多物理場耦合仿真軟件對構(gòu)建的器件進行熱力學(xué)仿真,主要從器件的熱源吸收、水冷系統(tǒng)、高導(dǎo)熱材料和不同的散熱結(jié)構(gòu)出發(fā),對影響器件在高功率激光應(yīng)用時的主要因素進行仿真分析。最后通過仿真得到了不同條件下器件內(nèi)部的溫度分布,通過MATLAB軟件進行了液晶光學(xué)移相器和相控陣的相位受溫度分布改變的仿真分析,同時計算了高功率激光下,液晶光學(xué)相控陣的遠場分布特征。仿真分析得出了熱源吸收下的熱沉積是影響器件工作的主要原因,通過使用高導(dǎo)熱系數(shù)的硅片和良好的散熱系統(tǒng)設(shè)計是制備高功率液晶光學(xué)相控陣的關(guān)鍵。(2)根據(jù)仿真分析結(jié)果,有針對性的進行高功率液晶光學(xué)相控陣的制備。首先探究了熱源吸收最為嚴重的器件導(dǎo)電層,分析了有機聚合物透明導(dǎo)電薄膜、石墨烯透明導(dǎo)電薄膜、氧化銦錫(ITO)透明導(dǎo)電薄膜和納米金屬網(wǎng)透明導(dǎo)電薄膜在制備器件中的優(yōu)勢和劣勢,選擇了超薄ITO作為高功率液晶光學(xué)相控陣的導(dǎo)電層來制備器件。同時試驗了光取向替代傳統(tǒng)聚酰亞胺(PI)取向,進一步減少PI對于激光的吸收。最后制備了硅基反射式的液晶移相器,同時通過掩膜板設(shè)計,光刻出了符合條件的液晶光學(xué)相控陣電極陣列。(3)對制備好的高功率液晶移相器器件進行測試,在國防科技大學(xué)的測試平臺下,制備好的石英基反射式液晶移相器能夠耐受功率為136W的1064nm激光入射,其液晶層溫度僅僅上升10度左右,如果測試硅基反射式液晶移相器,耐受激光閾值將進一步提高。通過高功率液晶移相器的制備,給高功率液晶光學(xué)相控陣器件的制備打下了良好的基礎(chǔ),制備高功率液晶光學(xué)相控陣將不再困難。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O753.2;TN24

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