液晶相控陣建模分析與波控算法研究.pdf

1、光學(xué)相控陣實(shí)現(xiàn)光束控制的思想源于微波相控陣?yán)走_(dá)，是一種高分辨率、高精度、電控可智能化尋址的新型非機(jī)械無(wú)慣性光束控制技術(shù)。采用向列相液晶材料制作的液晶光學(xué)相控陣具有驅(qū)動(dòng)電壓低、制作工藝成熟、體積小、重量輕、功耗低和高性?xún)r(jià)比等優(yōu)點(diǎn)，可以解決激光雷達(dá)快速、靈活、高分辨率的波束指向控制和空間掃描問(wèn)題。由于液晶相控陣實(shí)現(xiàn)方式與微波相控陣有著很大的區(qū)別，在波束控制時(shí)存在的一些問(wèn)題限制了其波束指向性能，故亟需對(duì)液晶相控陣高效精確波束指向控制的相關(guān)理論

2、和技術(shù)進(jìn)行研究。
　　本論文圍繞如何實(shí)現(xiàn)液晶相控陣高效、精確波束指向控制問(wèn)題，開(kāi)展了如下工作：
　　1）研究了光學(xué)菲涅爾衍射理論和角譜衍射理論，建立了三種液晶相控陣的光束傳播模型，推導(dǎo)了不同模型計(jì)算時(shí)需滿(mǎn)足的取樣條件。
　　2）研究了液晶相控陣的相位調(diào)制原理，建立了兩種波前相位調(diào)制模型，并進(jìn)行了對(duì)比分析。
　　3）以液晶盒的幾何結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)建立了其物理模型，通過(guò)采用差分迭代法求解不同厚度液晶盒內(nèi)的指向矢分布，就能得

3、到不同厚度液晶盒的電壓-相移曲線(xiàn)；在此基礎(chǔ)上根據(jù)器件尺寸結(jié)構(gòu)建立了影響器件性能因素的模型，并分析了各種影響因素對(duì)波前相位造成的畸變及對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)波束指向效果的影響。
　　4）針對(duì)影響因素造成波束指向性能下降的問(wèn)題，提出了基于相位恢復(fù)的波前閉環(huán)控制算法；改進(jìn)了GS算法和基于三個(gè)面光強(qiáng)信息的相位恢復(fù)算法，提出了一種在未知輸入面信息情況下的相位恢復(fù)迭代算法，仿真分析了各種算法的相位恢復(fù)精度和收斂速度；提出了兩種波前迭代控制算法，仿真驗(yàn)證通過(guò)這