一種采用液晶光學(xué)相控陣陣列的激光相干合成方法
【專利摘要】該發(fā)明公開(kāi)了一種采用液晶光學(xué)相控陣陣列的激光相干合成方法，屬于液晶光學(xué)領(lǐng)域，通過(guò)按照矩陣的方式排列若干LCOPA，各LCOPA分別外接液晶驅(qū)動(dòng)電路和控制器，相干激光分別從各LCOPA背面入射，控制器控制液晶驅(qū)動(dòng)電路給各LCOPA輸入適當(dāng)?shù)碾妷?，控制相干激光通過(guò)LCOPA后偏轉(zhuǎn)相同的角度，最后經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)的多股激光發(fā)生干涉合成一股功率較強(qiáng)的激光，實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，從而具有合成激光功率高、精度高、波束指向可變的效果。
【專利說(shuō)明】一種采用液晶光學(xué)相控陣陣列的激光相干合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于液晶光學(xué)領(lǐng)域，特別是涉及一種采用液晶光學(xué)相控陣陣列的激光相干合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]液晶光學(xué)相控陣(LCOPA)是一種激光精確偏轉(zhuǎn)器件，由液晶盒以及在液晶盒表面平行排列的條形電極組成，每一根電極及其影響的液晶區(qū)域組成一個(gè)移相單元。激光入射時(shí)，對(duì)LCOPA的電極加載電壓，引起液晶的雙折射率發(fā)生改變，導(dǎo)致每一個(gè)移相單元對(duì)照射在移相單元表面的部分激光實(shí)現(xiàn)相位延遲，當(dāng)相鄰移相單元實(shí)現(xiàn)的相位延遲差恒定時(shí)，移相單兀的出射激光在遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)生干涉，在偏離入射方向一定角度的方向上獲得極大光強(qiáng)，改變了激光的傳播方向，實(shí)現(xiàn)激光的非機(jī)械精確偏轉(zhuǎn)。
[0003]激光相干合成指通過(guò)相干控制使多束激光鎖相輸出，從而獲得合成激光的技術(shù)?，F(xiàn)有的相干合成一般通過(guò)光纖激光器陣列實(shí)現(xiàn)，光纖激光器陣列出射多束相干激光，鎖相裝置保持多束激光的相位一致，多束相干激光在遠(yuǎn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)相干合成。由于沒(méi)有波束方向控制裝置，現(xiàn)有的激光合成技術(shù)只能在遠(yuǎn)場(chǎng)固定位置實(shí)現(xiàn)激光的相干合成，合成激光的波束指向與光纖激光器的出射激光方向相同。而在激光雷達(dá)等應(yīng)用領(lǐng)域，要求激光不僅具有大功率，還要有任意方位的波束指向能力。由于現(xiàn)有的相干合成技術(shù)不能滿足激光雷達(dá)的應(yīng)用要求，因此迫切需要一種能夠在遠(yuǎn)場(chǎng)任意方位獲得大功率激光的相干合成技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)【背景技術(shù)】的不足之處設(shè)計(jì)一種采用液晶光學(xué)相控陣陣列的激光相干合成方法，從而達(dá)到合成激光功率高、精度高、方向可變的目的。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是按照矩陣的方式排列若干LC0PA，各LCOPA分別外接液晶驅(qū)動(dòng)電路和控制器，相干激光分別從各LCOPA背面入射，控制器控制液晶驅(qū)動(dòng)電路給各LCOPA輸入適當(dāng)?shù)碾妷?，控制相干激光通過(guò)LCOPA后偏轉(zhuǎn)正確的角度，最后經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)的多股激光發(fā)生干涉合成為一股功率較強(qiáng)的激光，合成激光的波束指向即為相干激光通過(guò)LCOPA后的偏轉(zhuǎn)角度，改變LCOPA的輸入電壓使相干激光通過(guò)LCOPA后偏轉(zhuǎn)不同的角度，即可得到具有不同波束指向的大功率合成激光，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的。因而本發(fā)明一種采用液晶光學(xué)相控陣陣列的激光相干合成方法包括:
[0006]步驟1:選擇合適的LCOPA，LCOPA包括液晶盒及并列設(shè)置于液晶盒表面的若干長(zhǎng)條形電極，電極數(shù)量不小于2;
[0007]步驟2 --給LCOPA加載不同電壓，得到不同電壓下的相干激光相位延遲，從而繪制出LCOPA的液晶特性曲線；
[0008]步驟3:將若干步驟2中的LCOPA按照矩陣的方式排列，所有的LCOPA的光軸方向
一致；
[0009]步驟4:根據(jù)實(shí)際需要確定合成后激光的波束指向，即相干激光通過(guò)LCOPA陣列中每一個(gè)LCOPA偏轉(zhuǎn)的角度；
[0010]步驟5 =LCOPA中每根電極及其控制的液晶區(qū)域組成一個(gè)移相單元，根據(jù)偏轉(zhuǎn)角度計(jì)算出激光透過(guò)各移相單元后的相位延遲，組合各移相單元處的相位延遲得到激光透過(guò)LCOPA后的調(diào)制相位面；
[0011]步驟6:根據(jù)步驟5中的相位面結(jié)合步驟2中得到的LCOPA的液晶特性曲線計(jì)算出陣列中各LCOPA的所有電極應(yīng)加載的正確電壓；
[0012]步驟7:給各LCOPA陣列輸入相干激光，控制器控制液晶驅(qū)動(dòng)電路給各LCOPA均輸入步驟5計(jì)算出的正確電壓，使相干激光經(jīng)過(guò)LCOPA陣列后偏轉(zhuǎn)相同的角度，在遠(yuǎn)場(chǎng)得到波束指向正確的合成激光。
[0013]步驟8:改變相干激光通過(guò)LCOPA陣列后偏轉(zhuǎn)的角度，重復(fù)步驟4_步驟7，即可得到具有不同波束指向的合成激光。
[0014]其中步驟5具體步驟為:
[0015]步驟5-1:根據(jù)偏轉(zhuǎn)角度Θ計(jì)算通過(guò)每個(gè)移相單元的激光相位延遲，根據(jù)公式:
[0016]
【權(quán)利要求】
1.一種采用液晶光學(xué)相控陣陣列的激光相干合成方法，該方法包括: 步驟1:選擇合適的LCOPA，LCOPA包括液晶盒及并列設(shè)置于液晶盒表面的若干長(zhǎng)條形電極，電極數(shù)量不小于2 ； 步驟2:給LCOPA加載不同電壓，得到不同電壓下的相干激光相位延遲，從而繪制出LCOPA的液晶特性曲線； 步驟3:將若干步驟2中的LCOPA按照矩陣的方式排列，所有的LCOPA光軸方向一致； 步驟4:根據(jù)實(shí)際需要確定合成后激光的波束指向； 步驟5 =LCOPA中每根電極及其控制的液晶區(qū)域組成一個(gè)移相單元，根據(jù)偏轉(zhuǎn)角度計(jì)算出激光透過(guò)各移相單元的相位延遲，組合各電極處相位延遲得到相位面； 步驟6:根據(jù)步驟5中的相位面結(jié)合步驟2中得到的LCOPA的液晶特性曲線計(jì)算出陣列中各LCOPA應(yīng)加載的正確電壓； 步驟7:給各LCOPA陣列輸入相干激光，控制器控制液晶驅(qū)動(dòng)電路給各LCOPA輸入步驟5計(jì)算出的正確電壓，得到波束指向正確的合成激光。
2.如權(quán)利要求1所述的一種采用液晶光學(xué)相控陣陣列的激光相干合成方法，其特征在于步驟5具體步驟為: 步驟5-1:根據(jù)偏轉(zhuǎn)角度Θ計(jì)算通過(guò)每個(gè)移相單元的激光相位延遲，根據(jù)公式:
3.如權(quán)利要求1所述的一種采用液晶光學(xué)相控陣陣列的激光相干合成方法，其特征在于步驟6具體步驟為: 步驟6-1:計(jì)算各列中第n個(gè)LCOPACn實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)相位面Rn(Xtl)所需加載的電壓Α.,.，根據(jù)Cn的出射激光相位面
【文檔編號(hào)】G02F1/29GK103984182SQ201410217835
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】孔令講, 楊鎮(zhèn)銘, 肖鋒, 陳建 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)