無(wú)慣性光束掃描控制技術(shù)研究.pdf

1、傳統(tǒng)的激光掃描裝置是由許多機(jī)械部件組成的，這些裝置普遍存在的缺點(diǎn)是機(jī)械掃描部件的體積、重量較大，造成這些掃描結(jié)構(gòu)的慣性很大，對(duì)這些裝備進(jìn)行操作控制時(shí)會(huì)出現(xiàn)時(shí)間上較大的滯后及超調(diào)現(xiàn)象，不能實(shí)現(xiàn)快速、靈活、準(zhǔn)確控制光束方向的要求；不能實(shí)現(xiàn)單機(jī)處理多光束的發(fā)射、捕獲、跟蹤的要求；也難以實(shí)現(xiàn)對(duì)器件的微型化要求。 基于光學(xué)相位陣列技術(shù)的液晶空間光調(diào)制器(LCSLM，Liquid Crystal SpatialLight Modulatio

2、n)，作為具有克服以上諸多缺點(diǎn)潛力的新型可編程衍射光學(xué)元器件正在得到廣泛應(yīng)用。由于純相位液晶空間光調(diào)制器可以實(shí)現(xiàn)相位的連續(xù)調(diào)制，使其非常適用于空間光束偏轉(zhuǎn)，因而其在激光相控陣?yán)走_(dá)和自由空間光互連等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。 本課題是研究液晶空間光調(diào)制器的電控變折射率效應(yīng)在光束掃描控制方面的應(yīng)用。主要開(kāi)展了如下幾方面的工作： (1)在闡述了液晶器件的基礎(chǔ)理論，即連續(xù)彈性體理論和電控雙折射效應(yīng)的基礎(chǔ)上，利用差分迭代法求解偏微分方

3、程，得到了液晶系統(tǒng)在外加電場(chǎng)下的指向矢分布，并根據(jù)折射率和指向矢之間的關(guān)系得出液晶盒中各點(diǎn)非常光折射率與位置的關(guān)系。 (2)對(duì)光掃描原理進(jìn)行了分析。利用傅立葉變換和二元光學(xué)理論對(duì)閃耀光柵的衍射特性進(jìn)行了分析，推出了各級(jí)光束的衍射效率。 (3)采用BNS公司生產(chǎn)的液晶空間光調(diào)制器模擬電控型液晶閃耀光柵，利用純相位空間光調(diào)制器的相位特性，將光調(diào)制器等效為玻璃基質(zhì)的階梯型閃耀光柵，討論了實(shí)現(xiàn)閃耀和掃描的條件，以及各個(gè)參數(shù)對(duì)衍射

4、效率的影響。并對(duì)光束的無(wú)慣性?huà)呙杩刂七M(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。 本文所提出的電控液晶空間光調(diào)制器模擬閃耀光柵與傳統(tǒng)閃耀光柵相比有很多優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的閃耀光柵一經(jīng)制出，其光柵常數(shù)以及對(duì)某一波長(zhǎng)的光的折射率等參數(shù)也就確定了，其閃耀角等參數(shù)也就被唯一地確定下來(lái)。使其無(wú)法應(yīng)用在多波長(zhǎng)工作場(chǎng)合，有一定的局限性。液晶空間光調(diào)制器克服了這些缺點(diǎn)，通過(guò)連續(xù)調(diào)節(jié)外加電場(chǎng)，不僅可以改變閃耀角，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的光束掃描，而且還適用于各種波長(zhǎng)的光束，應(yīng)用范圍更加廣泛。除了