基于硅基液晶的激光束智能控制技术

作     者：杨赫 

作者单位：长春理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：佟首峰

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 0803[工学-光学工程] 

主      题：空间激光通信 非机械式光束偏转 硅基液晶 多光束控制 

摘      要：捕获、瞄准与跟踪(APT)技术是空间激光通信中核心的技术之一。针对APT系统中粗跟踪机械伺服转台结构复杂、功耗高、机械惯量、控制复杂等不足,以及空间激光通信中多目标的动态跟瞄问题,本文主要对基于硅基液晶的激光束智能控制技术进行了研究。首先从液晶的结构类型、液晶的电控双折射效应出发介绍了液晶空间光调制器的相位调制原理,硅基液晶的基本结构。提出了通过硅基液晶空间光调制器模拟菲涅耳波带透镜的相位分布实现光束会聚,并在相位图中叠加位移相位因子实现光束二维偏转的方法,建立该方法下的物理模型,计算理论光束偏转角度。同时分析了单光束控制模式下的光束偏转系统各个参数指标的影响因素,包括衍射效率、偏转精度以及响应时间。搭建了基于硅基液晶空间光调制器的光束偏转控制系统的平台,结果验证了该方法的可行性。在保证衍射效率和偏转精度的前提下,系统偏转范围、偏转角度的连续性和均匀性等均有显著提高。最后对多种多光束控制方法进行研究,基于硅基液晶空间光调制器的多光束控制技术的优势,提出了分区域控制的多光束控制方法,通过实验验证了分区域控制的多光束控制方法的可行性。上述研究为下一步空间激光通信中粗跟踪系统扫描和多目标动态跟踪奠定了基础。