一種液晶光學相控陣角度放大器制造技術

本發明專利技術公布了一種液晶光學相控陣角度放大器，包括X方向上的級聯液晶偏振光柵、Y方向上的級聯液晶偏振光柵、液晶波片驅動、出射光束偏振態轉換波片。本發明專利技術通過設置液晶偏振光柵的周期，在二維空間內實現指向角度的均勻離散分布，并使得毗鄰指向角度的間隔與液晶光學相控陣本身的掃描范圍相同；通過設計液晶偏振光柵的級聯結構，避免斜入射激光束情形對效率耗散的影響，使得角度放大器具有最優的衍射效率；通過優化每一級液晶波片上的加載電壓，實現每一級液晶偏振光柵前的偏振態精確控制，使得每一級的衍射效率最優化。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及主動光電系統中的激光束液晶光學相控陣無機械掃描控制領域，具體是指一種液晶光學相控陣角度放大器。
技術介紹
液晶光學相控陣技術是一種用于主動光電系統激光束無機械掃描控制的新型技術，可以用于此類主動光電系統的激光束發射、跟瞄等應用。激光束掃描范圍是表征液晶光學相控陣應用性能的一個關鍵指標，實際中需要在液晶光學相控陣中級聯角度放大裝置來提高激光束的掃描范圍。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種液晶光學相控陣角度放大器，解決現有技術中的液晶光學相控陣存在的機械控制范圍小、難控制的問題。本專利技術的目的通過下述技術方案實現：一種液晶光學相控陣角度放大器，其特征在于：包括X方向上的級聯液晶偏振光柵：用于將入射激光束在X方向上進行角度放大；Y方向上的級聯液晶偏振光柵：用于將入射激光束在Y方向上進行角度放大；液晶波片驅動：控制X方向上的級聯液晶偏振光柵和Y方向上的級聯液晶偏振光柵的周期，使其在二維空間內指向角度的均勻離散分布，并使得毗鄰指向角度的間隔與液晶光學相控陣本身的掃描范圍相同；出射光束偏振態轉換波片：用于將出射激光束從圓偏振態轉換為線偏振態。本專利技術通過設置液晶偏振光柵的周期，在二維空間內實現指向角度的均勻離散分布，并使得毗鄰指向角度的間隔與液晶光學相控陣本身的掃描范圍相同；通過設計液晶偏振光柵的級聯結構，避免斜入射激光束情形對效率耗散的影響，使得角度放大器具有最優的衍射效率；通過優化每一級液晶波片上的加載電壓，實現每一級液晶偏振光柵前的偏振態精確控制，使得每一級的衍射效率最優化。所述X方向上的級聯液晶偏振光柵包括四個級聯的液晶偏振光柵，還包括與四個液晶偏振光柵一一對應的液晶波片，液晶波片分別控制液晶偏振光柵的偏振態。所述Y方向上的級聯液晶偏振光柵包括四個級聯的液晶偏振光柵，還包括與四個液晶偏振光柵一一對應的液晶波片，液晶波片分別控制液晶偏振光柵的偏振態。具體的講，X方向上的級聯液晶偏振光柵的光柵矢量方向相互平行，Y方向上的級聯液晶偏振光柵的光柵矢量方向相互平行，在空間內，X方向上的級聯液晶偏振光柵的光柵矢量方向與Y方向上的級聯液晶偏振光柵的光柵矢量方向相互垂直。通過對應的液晶波片來調整，從而控制將前一級入射的圓偏振光轉換為左旋圓偏振光或右旋圓偏振光。所述X方向上的液晶偏振光柵、Y方向上的液晶偏振光柵中的任意一個液晶偏振光柵的相位延遲量為，X方向上的液晶波片與Y方向上的液晶波片中每個液晶波片的相位延遲量為，或，由液晶波片電控精確控制，以實現對每個液晶偏振光柵入射光的左旋或右旋圓偏振控制。所述X方向上的液晶偏振光柵中，不同位置處的液晶偏振光柵晶軸的方位角呈周期均勻排列，Y方向上的液晶偏振光柵中，不同位置處的液晶偏振光柵晶軸的方位角呈周期均勻排列。所述X方向上的液晶偏振光柵級聯后，x方向上，出射光與入射光之間的關系可以表達為：其中為第n級液晶偏振光柵前的光束偏振態，左旋圓偏振光為1，右旋圓偏振光為0；為第n級液晶偏振光柵的周期，N為液晶偏振光柵的總數。本專利技術與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：1本專利技術一種液晶光學相控陣角度放大器，通過設置液晶偏振光柵的周期，在二維空間內實現指向角度的均勻離散分布，并使得毗鄰指向角度的間隔與液晶光學相控陣本身的掃描范圍相同；通過設計液晶偏振光柵的級聯結構，避免斜入射激光束情形對效率耗散的影響，使得角度放大器具有最優的衍射效率；通過優化每一級液晶波片上的加載電壓，實現每一級液晶偏振光柵前的偏振態精確控制，使得每一級的衍射效率最優化；2本專利技術一種液晶光學相控陣角度放大器，適宜于大范圍角度放大的技術，可以將液晶光學相控陣的無機械、高精度掃描范圍提高到80°以上，利用級聯液晶偏振光柵作為液晶光學相控陣的角度放大裝置，使得液晶光學相控陣在光電對抗、激光雷達、空間激光通信等領域的激光束發射、跟瞄等應用領域具有廣闊的應用前景。附圖說明此處所說明的附圖用來提供對本專利技術實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本專利技術實施例的限定。在附圖中：圖1本專利技術的總體結構示意圖；圖2液晶偏振光柵光束偏轉原理圖；圖3級聯液晶偏振光柵的放置示意圖。附圖中標記及相應的零部件名稱：31、32、33、34均表示X方向上的液晶偏振光柵，21、22、23、24均表示與X方向上的液晶偏振光柵對應的液晶波片，51、52、53、54均表示Y方向上的液晶偏振光柵，41、42、43、44均表示與Y方向上的液晶偏振光柵對應的液晶波片,6為出射光束偏振態轉換波片。具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本專利技術作進一步的詳細說明，本專利技術的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本專利技術，并不作為對本專利技術的限定。實施例如圖1所示，本專利技術一種液晶光學相控陣角度放大器，包括X方向上的液晶偏振光柵31-34、及用于其偏振態控制的液晶波片21-24、Y方向上的液晶偏振光柵51-54、及用于其偏振態控制的液晶波片41-44、液晶波片控制器1和出射光束偏振態轉換波片6，其中X方向上的級聯液晶偏振光柵31-34的光柵矢量方向相互平行，Y方向上的級聯液晶偏振光柵51-54的光柵矢量方向相互平行，在空間內，X方向上的級聯液晶偏振光柵的光柵矢量方向與Y方向上的級聯液晶偏振光柵的光柵矢量方向相互垂直，分別實現X方向與Y方向的角度放大。液晶波片控制器1負責向X方向液晶波片21-24和Y方向液晶波片41-44的電壓加載，從而使得不同角度入射的激光束的偏振態可以根據需要設置為左旋圓偏振態或右旋圓偏振態，其中液晶波片21可以通過電控設置為波片或波片，使得從液晶光學相控陣入射的線偏振光轉換為左旋圓偏振光或右旋圓偏振光；液晶波片22-24和液晶波片41-44可以通過電控設置為波片或波片，從而控制將前一級入射的圓偏振光轉換為左旋圓偏振光或右旋圓偏振光；液晶波片6主要是通過電控設置為波片，用于將出射激光束從圓偏振態轉換為線偏振態。如圖2，給出了液晶偏振光柵角度放大的基本原理。液晶偏振光柵的相位延遲量為，同時不同位置處的液晶晶軸的方位角呈周期均勻排列，前后各加一波片，則最終出射激光的相位與液晶晶軸的方位角成正比例變化，并呈線性變化，形成了閃耀的鋸齒相位光柵，實現對入射激光以幾乎100%衍射效率的閃耀偏轉。N級液晶偏振光柵級聯后，x方向上，出射光與入射光之間的關系可以表達為：其中為第n級液晶偏振光柵前的光束偏振態，左旋圓偏振光為1，右旋圓偏振光本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種液晶光學相控陣角度放大器，其特征在于：包括X方向上的級聯液晶偏振光柵：用于將入射激光束在X方向上進行角度放大；Y方向上的級聯液晶偏振光柵：用于將入射激光束在Y方向上進行角度放大；液晶波片驅動（1）：控制X方向上的級聯液晶偏振光柵和Y方向上的級聯液晶偏振光柵的周期，使其在二維空間內指向角度的均勻離散分布，并使得毗鄰指向角度的間隔與液晶光學相控陣本身的掃描范圍相同；出射光束偏振態轉換波片（6）：用于將出射激光束從圓偏振態轉換為線偏振態。

【技術特征摘要】
1.一種液晶光學相控陣角度放大器，其特征在于：包括
X方向上的級聯液晶偏振光柵：用于將入射激光束在X方向上進行角度放大；
Y方向上的級聯液晶偏振光柵：用于將入射激光束在Y方向上進行角度放大；
液晶波片驅動（1）：控制X方向上的級聯液晶偏振光柵和Y方向上的級聯液晶偏振光柵
的周期，使其在二維空間內指向角度的均勻離散分布，并使得毗鄰指向角度的間隔與液晶
光學相控陣本身的掃描范圍相同；
出射光束偏振態轉換波片（6）：用于將出射激光束從圓偏振態轉換為線偏振態。
2.根據權利要求1所述的一種液晶光學相控陣角度放大器，其特征在于：所述X方向上
的級聯液晶偏振光柵包括四個級聯的液晶偏振光柵（31、32、33、34），還包括與四個液晶偏
振光柵（31、32、33、34）一一對應的液晶波片（21、22、23、24），液晶波片（21、22、23、24）分別
控制液晶偏振光柵（31、32、33、34）的偏振態。
3.根據權利要求1所述的一種液晶光學相控陣角度放大器，其特征在于：所述Y方向上
的級聯液晶偏振光柵包括四個級聯的液晶偏振光柵（51、52、53、54），還包括與四個液晶偏
振光柵（51、52、53、54）一一對應的液晶波片（41、42、43、44），液...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙祥杰，段佳著，曾建成，儲松南，胡奇琪，喬冉，
申請(專利權)人：中國工程物理研究院流體物理研究所，
類型：發明
國別省市：四川;51