[發明專利]一種基于液晶相控陣的聚焦式相干合成方法

在審

• 申請號: 201410444234.5
• 申請日: 2014-09-02
• 公開（公告）號: CN104280974A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 孔令講;楊鎮銘;肖鋒;陳建
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G02F1/29
• 分類號: G02F1/29
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 張楊

技術領域

本發明屬于液晶相控陣領域，特別是涉及一種采用液晶相控陣進行波束方向控制的聚焦式相干合成方法。

背景技術

液晶相控陣技術是一種無慣性、快速的電控光束方向控制技術。液晶相控陣一般是由液晶移相單元組成的陣列，通過調節從各個移相單元輻射出的激光的相位之間的關系，使從各個移相單元輻射出來的激光在設定的方向上同相，產生彼此加強的干涉，于是液晶相控陣在此方向上輻射出一束高強度的激光。而在其他方向上，從各個移相單元輻射出的激光都不滿足彼此同相，激光干涉的結果是彼此相消，在其它方向上激光的強度接近零。從而通過液晶相控陣實現了激光的方向控制。根據相控陣原理，激光通過液晶相控陣后可以偏轉任意的角度。

在激光雷達、激光武器和激光切割等高強度激光應用領域，由于單束激光的輸出強度有限，需要提升激光的光強。相干合成技術通過對相干激光進行相位鎖定，能夠將多束激光合成為一束高強度的激光，可以顯著提升激光的光強。但是在現有的相干合成技術背景下，相干激光以平行的方式進行傳播，經過衍射過程后只能夠在遠距離位置相遇，因此相干合成只能夠在遠場實現，這大大限制了相干合成技術的適用范圍。

發明內容

本發明針對背景技術的不足提出一種基于液晶相控陣的聚焦式相干合成方法。通過液晶相控陣對入射激光進行相位調制，控制出射激光的傳播方向。多個液晶相控陣按照一定的方式排列組成相干激光的方向控制陣列，每束激光對準一個液晶相控陣垂直入射。多束相干激光通過陣列后，分別偏轉不同的角度，均傳播到目標位置。多束相干激光在目標位置相遇，實現相干合成。由于相干激光不再以平行的方式傳播，而是以聚焦的方式傳播的目標位置，而目標位置可以在從近場到遠場的范圍內任意位置，因此通過基于液晶相控陣的聚焦式相干合成方法，能夠在近場和遠場實現相干合成，拓展了相干合成技術的使用范圍。本發明為一種基于液晶相控陣的聚焦式相干合成方法，具體步驟包括：

步驟1：初始化液晶相控陣參數

為了進行聚焦式相干合成處理，需要提供如下參數，包括：激光工作波長，記做λ；液晶相控陣包含的移相單元數量M，相鄰移相單元之間的間距d；激光滿足相干條件，即頻率f相同，相位差φ恒定，偏振方向κ相同；為了保證N束激光經過陣列后仍然滿足相干條件，設置激光的初始偏振方向與液晶的光軸方向一致；

步驟2：基于N個液晶相控陣建立1×N陣列

N個液晶相控陣按照一維矩陣排列組成1×N陣列，相鄰液晶相控陣之間的中心距離為h，作為相干激光的方向控制陣列；液晶相控陣依次編號為C₁,C₂,...,C_n,...,C_N，相干激光依次編號為L₁,L₂,...,L_n,...,L_N；在陣列所在平面建立直角坐標系x₀-y₀，原點設為O₀，在目標位置所在平面建立坐標系x-y，原點設為O；x-y平面與x₀-y₀平面之間的距離為z，即為相干激光的傳播距離，C₁的對稱中心與O₀重合，1×N陣列沿x₀方向排列；

步驟3：選取相干合成的目標位置P

確定相干合成的目標位置，包括傳播距離z以及在x-y平面內的目標位置坐標P(x,y)；

步驟4：確定每束激光通過相應液晶相控陣后的偏轉角度θ_n