隨著激光雷達(dá)和空間光通信技術(shù)的不斷發(fā)展,對(duì)光束偏轉(zhuǎn)精度和掃描速度提出了更高的要求,傳統(tǒng)的機(jī)械式光束偏轉(zhuǎn)無法滿足快速和高精度的需求,因此,探究快速、高精度光束偏轉(zhuǎn)技術(shù)具有重要的研究意義和價(jià)值。液晶相控陣是利用液晶材料的電光效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光束在一定空域內(nèi)動(dòng)態(tài)指向,具有隨機(jī)指向和可編程控制等特點(diǎn),為解決傳統(tǒng)機(jī)械螺旋式光束偏轉(zhuǎn)存在的精度低、速度慢等問題提供了新的思路。目前,能夠?qū)崿F(xiàn)光束偏轉(zhuǎn)的液晶相控陣主要有液晶空間光調(diào)制器、液晶偏振光柵和液晶棱鏡等,其中任意一種液晶相控陣均無法同時(shí)滿足大角度、高分辨率和高衍射效率等性能指標(biāo)要求,如何實(shí)現(xiàn)快速、高精度、高分辨率和大視場光束偏轉(zhuǎn)是本文研究的主要目的。本文從液晶空間光調(diào)制器和液晶偏振光柵光束調(diào)制機(jī)理入手,開展了液晶分子指向矢動(dòng)態(tài)分布規(guī)律與電光調(diào)制機(jī)理、自適應(yīng)迭代液晶空間光調(diào)制器光束校正與優(yōu)化、多層液晶偏振光柵級(jí)聯(lián)光束調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及粗精兩級(jí)液晶相控陣光束調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)等內(nèi)容研究,具體如下:1、研究液晶空間光調(diào)制器電光調(diào)制機(jī)理,探究在外電場作用下液晶指向矢動(dòng)態(tài)分布規(guī)律,基于非線性最小二乘的差分迭代建立液晶指向矢分布與電場的關(guān)系模型。液晶空間光調(diào)制器是由取... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：132 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

液晶空間光調(diào)制器實(shí)物圖

第1章緒論5的光束偏轉(zhuǎn)。圖1.2液晶偏振光柵1）光束最大偏轉(zhuǎn)角度液晶偏振光柵服從光柵方程，利用液晶偏振光柵控制光束進(jìn)行偏轉(zhuǎn)時(shí)，光束偏轉(zhuǎn)角度與入射光波長、光柵周期有關(guān)，可以表示為：sinsininmm（1-5）其中，為光柵周期，m為衍射級(jí)，sinin是光束的入射角。由于液晶偏振光柵特殊結(jié)構(gòu)，m壤1、0，當(dāng)入射光束一定時(shí)，光束最大偏轉(zhuǎn)角度由決定。液晶偏振光柵能夠?qū)崿F(xiàn)大角度的光束偏轉(zhuǎn)，但單個(gè)液晶偏振光柵的偏轉(zhuǎn)角度個(gè)數(shù)有限，只能實(shí)現(xiàn)三個(gè)偏轉(zhuǎn)角度，為了獲得更多的光束偏轉(zhuǎn)角，液晶偏振光柵可以采用多級(jí)級(jí)聯(lián)的形式，光束偏轉(zhuǎn)角可以表示為：1sinsin(1)WPlVNPGoutinlllV（1-6）其中WPlV是第l個(gè)液晶半波片的狀態(tài)，（當(dāng)液晶半波片輸出左旋圓偏光或右旋圓偏光時(shí)，WPlV分別為0或1），PGlV是第l個(gè)液晶偏振光柵的狀態(tài)（取值為0或1），l是第l個(gè)液晶偏振光柵的光柵周期，通過多層液晶偏振光柵級(jí)聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)大角度光束偏轉(zhuǎn)。2）光束偏轉(zhuǎn)效率多層液晶偏振光柵級(jí)聯(lián)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)總的光束偏轉(zhuǎn)效率LCPG為：1int111ABCALCPGfresabsscatterlll（1-7）其中，1為光束衍射效率，int為固有效率，fresl為菲涅耳損耗，absl為吸收損耗，scatterl為散射損失，A為液晶偏振光柵的數(shù)量，B為液晶器件的數(shù)量，C為透明導(dǎo)電電極的數(shù)量。通過多層液晶偏振光柵級(jí)聯(lián)可以實(shí)現(xiàn)大角度、離散光束掃描，但隨著光束偏轉(zhuǎn)角度個(gè)數(shù)增加，液晶偏振光柵級(jí)聯(lián)層數(shù)會(huì)增多，造成激光能量損耗，光束偏轉(zhuǎn)效

第1章緒論7構(gòu)，使入射光在離開LCoS之前可以通過藍(lán)相液晶層四次，控制驅(qū)動(dòng)電壓在0-24V范圍內(nèi)變化，即可實(shí)現(xiàn)液晶空間光調(diào)制器2的相位調(diào)制，響應(yīng)時(shí)間大約為3ms，有效的降低了驅(qū)動(dòng)電壓值，提高了器件的響應(yīng)時(shí)間。圖1.3BNS公司的液晶空間光調(diào)制器2017年，美國SLM公司在光學(xué)西部會(huì)議上展出最新的二維液晶空間光調(diào)制器PLUTO，PLUTO可控的陣元電極達(dá)到了1920×1080個(gè)，陣元電極大小為8m8m，有效通光孔徑為15.36mm×8.64mm（0.7英寸），每個(gè)陣元電極有256個(gè)可調(diào)相位等級(jí)，液晶空間光調(diào)制器系統(tǒng)可控的波長范圍為420nm到1700nm，并且在整個(gè)可控波長范圍內(nèi)其零級(jí)光衍射效率達(dá)到93%，液晶空間光調(diào)制器的響應(yīng)時(shí)間為5.6ms（幀率為180Hz）。2019年，新加坡材料研究與工程研究所李世強(qiáng)等[52]介紹了一種基于一維納米天線的透射液晶空間光調(diào)制器，可以實(shí)現(xiàn)0-11°范圍內(nèi)的光束偏轉(zhuǎn)，光束衍射效率大于35％，液晶層厚度1.5m，遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)器件，可實(shí)現(xiàn)877lp/mm圖像分辨率，是目前商用液晶空間光調(diào)制器的30倍，為制作性能更快、視場更大、效率更高的超高分辨率液晶器件開辟了可能。國內(nèi)在液晶研究方面相對(duì)滯后且液晶工藝和液晶空間光調(diào)制器制作方面起步比較晚，其研究單位主要集中在高校和研究所。2004年，中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所宣麗課題組采用液晶電視盒改裝成透射式液晶空間光調(diào)制器，其工作區(qū)域像素為32×32。2005年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制了電極周期為18m的液晶盒樣品，并在2008年，研制出了1024陣元的透射式液晶空間光調(diào)制器[53]，電極的寬度和間距分別為10m和8m，液晶盒厚度為5.8m。通過FPGA進(jìn)行饋電，實(shí)現(xiàn)了60個(gè)角度的光束隨機(jī)指向控制，最大偏轉(zhuǎn)角度為2.0014°。2010年，臺(tái)灣Hung-ChangJau等[54]提出一種在膽甾型液晶材料中摻雜偶

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[3]基于SPGD算法的大氣激光通信自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)[D]. 徐友會(huì).長春理工大學(xué) 2013
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本文編號(hào)：3531760