本文選題：空間激光通信 + ATP　； 參考：《中國科學(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,在國民經(jīng)濟、國防科技等領(lǐng)域有舉足重輕的地位,歐洲、日本和美國等發(fā)達國家早已經(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、瞄準是空間激光通信中的關(guān)鍵技術(shù)之一,傳統(tǒng)的萬向架和快反鏡等機械式光束偏轉(zhuǎn)技術(shù)不能滿足空間激光通信中對捕獲跟瞄分系統(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)勢的技術(shù)�？臻g光通信需要捕獲跟蹤瞄準子系統(tǒng)能夠精確、快速的調(diào)整出射激光光束,所以本文對液晶光學(xué)相控陣的研究工作主要基于以上兩點展開,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入射光光束相位調(diào)制的物理基礎(chǔ)。通過液晶連續(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力作用下液晶分子指向矢形變隨位置變化關(guān)系,通過數(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,為得到準確的相位調(diào)制特性曲線,在分析液晶光柵的夫瑯禾費衍射模型基礎(chǔ)之上,本文提出了一種基于相位光柵的調(diào)制特性測量方法。該方法建立起相位調(diào)制量和遠場衍射光斑第0級衍射主極大光強之間關(guān)系,具有動態(tài)范圍大,分辨率高,測量精度高的優(yōu)點。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),大部分可實現(xiàn)的光束偏轉(zhuǎn)角分布在小角度區(qū)域,無法實現(xiàn)高精度光束偏轉(zhuǎn)等缺點,提出了一種基于微波雷達相控陣的光束偏轉(zhuǎn)模型,該模型將整個液晶面看作一個整體,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,可實現(xiàn)液晶光學(xué)相控陣光束連續(xù)、高精度偏轉(zhuǎn),并通過實驗驗證了該模型。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)向馳豫對液晶響應(yīng)時間影響最大的主要矛盾,提出一種基于FPGA查找表的液晶過驅(qū)動方法,提高驅(qū)動電壓和尋找合適的相位調(diào)制區(qū)間,縮短了液晶響應(yīng)時間,提高液晶響應(yīng)速度,將液晶器件上升時間從600ms縮短到25ms,下降時間從350ms縮短到25ms。為驗證液晶光學(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),測試了在過驅(qū)動條件下,基于相控陣雷達模型的液晶光學(xué)相控陣閉環(huán)控制精度和閉環(huán)帶寬,證明液晶光學(xué)相控陣可以實現(xiàn)類似傳統(tǒng)機架式光電跟蹤系統(tǒng)的功能,實現(xiàn)對運動目標的跟蹤,快反鏡模擬目標擾動下,實現(xiàn)小于一個像素的跟蹤精度,使用過驅(qū)動方法后閉環(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,但隨著液晶器件進一步發(fā)展,液晶材料響應(yīng)速度加快,使用液晶過驅(qū)動方法,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】：中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN929.1

【參考文獻】

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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)制特性的測量方法[J];光子學(xué)報;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];中國激光;2011年09期

3 陳浩;宣麗;胡立發(fā);曹召良;穆全全;;1200mm望遠鏡開環(huán)液晶自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計[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望遠鏡液晶自適應(yīng)系統(tǒng)成像光路設(shè)計[J];光學(xué)學(xué)報;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量技術(shù)[J];光學(xué)學(xué)報;2007年04期

6 王俐;盧亞雄;黃子強;鄒杰宇;蔡寧;;電場邊緣效應(yīng)對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[J];汕頭大學(xué)學(xué)報(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];長春理工大學(xué)學(xué)報;2002年02期

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本文編號：2083235