發(fā)布時(shí)間：2018-06-29 20:09

  本文選題：空間激光通信 + ATP�。� 參考：《中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所》2017年博士論文

【摘要】：空間光通信具有高帶寬,高保密性,高抗電磁干擾性等諸多優(yōu)勢(shì),在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防科技等領(lǐng)域有舉足重輕的地位,歐洲、日本和美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家早已經(jīng)開始研究空間光通信的關(guān)鍵技術(shù),并已經(jīng)取得了相應(yīng)的成果。捕獲、跟蹤、瞄準(zhǔn)是空間激光通信中的關(guān)鍵技術(shù)之一,傳統(tǒng)的萬(wàn)向架和快反鏡等機(jī)械式光束偏轉(zhuǎn)技術(shù)不能滿足空間激光通信中對(duì)捕獲跟瞄分系統(tǒng)重量、體積和功耗的要求,所以研究新型體積小、重量輕、功耗低的非機(jī)械式光束偏轉(zhuǎn)技術(shù)具有非常重要的戰(zhàn)略意義。在目前所研究的非機(jī)械式光束偏轉(zhuǎn)技術(shù)中,液晶光學(xué)相控陣光束偏轉(zhuǎn)技術(shù)又是最有前途和發(fā)展優(yōu)勢(shì)的技術(shù)�？臻g光通信需要捕獲跟蹤瞄準(zhǔn)子系統(tǒng)能夠精確、快速的調(diào)整出射激光光束,所以本文對(duì)液晶光學(xué)相控陣的研究工作主要基于以上兩點(diǎn)展開,為液晶光學(xué)相控陣在空間激光通信的工程化使用打下研究基礎(chǔ)。本文首先研究了液晶對(duì)入射光光束相位調(diào)制的物理基礎(chǔ)。通過(guò)液晶連續(xù)體彈性形變理論,研究了純相位調(diào)制向列型液晶在電場(chǎng)力作用下液晶分子指向矢形變隨位置變化關(guān)系,通過(guò)數(shù)值仿真求解出在一定電壓條件下液晶指向矢分布,并繼而仿真出液晶相位調(diào)制隨所加電壓大小的調(diào)制特性曲線。相位調(diào)制特性關(guān)系到液晶光學(xué)相控陣的偏轉(zhuǎn)角度精度和衍射效率等重要指標(biāo),為得到準(zhǔn)確的相位調(diào)制特性曲線,在分析液晶光柵的夫瑯禾費(fèi)衍射模型基礎(chǔ)之上,本文提出了一種基于相位光柵的調(diào)制特性測(cè)量方法。該方法建立起相位調(diào)制量和遠(yuǎn)場(chǎng)衍射光斑第0級(jí)衍射主極大光強(qiáng)之間關(guān)系,具有動(dòng)態(tài)范圍大,分辨率高,測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)。為滿足空間光通信中光束高精度偏轉(zhuǎn)需求,分析目前使用的閃耀光柵相控陣模型光束偏轉(zhuǎn)角離散、不連續(xù),大部分可實(shí)現(xiàn)的光束偏轉(zhuǎn)角分布在小角度區(qū)域,無(wú)法實(shí)現(xiàn)高精度光束偏轉(zhuǎn)等缺點(diǎn),提出了一種基于微波雷達(dá)相控陣的光束偏轉(zhuǎn)模型,該模型將整個(gè)液晶面看作一個(gè)整體,利用相位展開使液晶電極間相位差固定,偏轉(zhuǎn)角度由液晶電極間相位差決定,可實(shí)現(xiàn)液晶光學(xué)相控陣光束連續(xù)、高精度偏轉(zhuǎn),并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該模型。為滿足空間光通信中光束快速、高帶寬調(diào)整的需求,分析了液晶的馳豫特性,抓住轉(zhuǎn)向馳豫對(duì)液晶響應(yīng)時(shí)間影響最大的主要矛盾,提出一種基于FPGA查找表的液晶過(guò)驅(qū)動(dòng)方法,提高驅(qū)動(dòng)電壓和尋找合適的相位調(diào)制區(qū)間,縮短了液晶響應(yīng)時(shí)間,提高液晶響應(yīng)速度,將液晶器件上升時(shí)間從600ms縮短到25ms,下降時(shí)間從350ms縮短到25ms。為驗(yàn)證液晶光學(xué)相控陣的光束偏轉(zhuǎn)精度和閉環(huán)帶寬,本文搭建了液晶閉環(huán)控制系統(tǒng),測(cè)試了在過(guò)驅(qū)動(dòng)條件下,基于相控陣?yán)走_(dá)模型的液晶光學(xué)相控陣閉環(huán)控制精度和閉環(huán)帶寬,證明液晶光學(xué)相控陣可以實(shí)現(xiàn)類似傳統(tǒng)機(jī)架式光電跟蹤系統(tǒng)的功能,實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的跟蹤,快反鏡模擬目標(biāo)擾動(dòng)下,實(shí)現(xiàn)小于一個(gè)像素的跟蹤精度,使用過(guò)驅(qū)動(dòng)方法后閉環(huán)帶寬從0.8Hz提升到2Hz。雖然目前閉環(huán)帶寬還不能滿足空間光通信需求,但隨著液晶器件進(jìn)一步發(fā)展,液晶材料響應(yīng)速度加快,使用液晶過(guò)驅(qū)動(dòng)方法,液晶光學(xué)相控陣的性能必將適用于空間激光通信系統(tǒng)。
[Abstract]:In order to meet the requirement of high - precision beam deflection in space laser communication , the research work of liquid crystal optical phased array is one of the key technologies in space laser communication . A closed - loop control system for liquid crystal optical phased array is designed . The closed - loop control accuracy and closed - loop bandwidth of liquid crystal optical phased array are shortened from 350ms to 25ms . In order to verify the beam deflection accuracy and closed - loop bandwidth of the liquid crystal optical phased array , the closed - loop bandwidth of the liquid crystal optical phased array is improved from 0.8Hz to 2Hz .
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN929.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 杜升平;傅承毓;黃永梅;羅傳欣;汪相如;;一種液晶相位調(diào)制特性的測(cè)量方法[J];光子學(xué)報(bào);2017年01期

2 張彩;黃永梅;亓波;邊疆;吳瓊雁;;基于液晶空間光調(diào)制器的光束偏轉(zhuǎn)控制[J];中國(guó)激光;2011年09期

3 陳浩;宣麗;胡立發(fā);曹召良;穆全全;;1200mm望遠(yuǎn)鏡開環(huán)液晶自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];光學(xué)精密工程;2010年01期

4 曹召良;穆全全;胡立發(fā);彭增輝;劉永剛;宣麗;;600mm望遠(yuǎn)鏡液晶自適應(yīng)系統(tǒng)成像光路設(shè)計(jì)[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2008年06期

5 左芬;陳磊;徐春生;;基于二維光柵分光的同步移相干涉測(cè)量技術(shù)[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2007年04期

6 王俐;盧亞雄;黃子強(qiáng);鄒杰宇;蔡寧;;電場(chǎng)邊緣效應(yīng)對(duì)液晶光柵特性的影響[J];液晶與顯示;2007年01期

7 王麗;張成;;液晶衍射光柵模型研究[J];光子技術(shù);2006年01期

8 劉福安;空間光通信系統(tǒng)概述[J];空間電子技術(shù);2003年03期

9 呂秀品,馮克成,劉偉奇;光學(xué)相控陣掃描激光電視的設(shè)計(jì)[J];汕頭大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2003年01期

10 呂秀品,馮克成,劉偉奇;光學(xué)相控陣掃描的理論研究[J];長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào);2002年02期

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本文編號(hào)：2083235