[發明專利]基于液晶光學相控陣的光束偏轉控制方法

有效

• 申請號: 201811235108.3
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN109164662B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 王春陽;牛啟鳳;史紅偉;李蘭婷
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G02F1/29
• 分類號: G02F1/29
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 朱紅玲

1.基于液晶光學相控陣的光束偏轉控制方法，其特征是：該方法包括以下步驟：

步驟一、激光器出射一束線偏振光經擴束準直系統和發射系統后產生與液晶光學相控陣光軸方向相同的線偏振光，所述線偏振光經過縮束擴角系統后在待測物體上發生漫反射；

步驟二、采用接收系統接收所述待測物體漫反射的光信號并進行光匯聚，采用折反式系統將回波激光反射至濾光片，經濾光片濾除背景雜光后由雙膠合透鏡將回波激光匯聚到CCD探測器的感光面上，計算激光光斑位置與CCD探測器中心的差值；

步驟三、采用斜射式三角測量法獲得實際光束偏轉角；

步驟四、將步驟三獲得的實際光束偏轉角與設定的光束偏轉角的誤差傳送到分數階PID控制器，通過分數階PID控制器控制液晶光學相控陣驅動電路給液晶光學相控陣輸入適當的電壓，使液晶光學相控陣產生相應的相位調制，實現出射光束的精確偏轉。

2.根據權利要求1所述的基于液晶光學相控陣的光束偏轉控制方法，其特征在于；步驟三的具體過程為：

步驟三一、設定透鏡的焦距已知，并根據步驟二獲得的差值，計算漫反射回來的光束與CCD探測器的夾角；

步驟三二、由實際偏轉光束、漫反射光束、漫反射光斑與激光器的間距構成的三角形，再根據余弦定理，獲得實際偏轉光束的長度和漫反射光束的長度，再由該三角形中的三邊長度獲得實際光束偏轉角。

3.根據權利要求1所述的基于液晶光學相控陣的光束偏轉控制方法，其特征在于：所述發射系統包括四分之一波片和偏振片；由擴束準直系統出射的偏振光經1/4波片變成圓偏振光，再經偏振片產生與液晶光學相控陣光軸方向相同的線偏振光，使進入到液晶光學相控陣的光束實現相位調制。

4.根據權利要求1所述的基于液晶光學相控陣的光束偏轉控制方法，其特征在于：所述縮束擴角系統包括第一透鏡和第二透鏡，所述光束經第一透鏡和第二透鏡后，實現光束偏轉角的放大。

5.根據權利要求4所述的基于液晶光學相控陣的光束偏轉控制方法，其特征在于：第一透鏡為焦距f＝300mm的凸透鏡，第二透鏡為焦距f＝100mm的凸透鏡。

6.根據權利要求1所述的基于液晶光學相控陣的光束偏轉控制方法的光束偏轉控制系統，其特征在于：包括分數階PID控制器、擴束準直系統、發射系統、縮束擴角系統和接收系統；

所述接收系統包括CCD探測器、雙膠合透鏡、濾光片和折反式系統；

所述發射系統包括四分之一波片、偏振片和液晶光學相控陣；

所述縮束擴角系統包括第一透鏡和第二透鏡；

激光器發出偏振光經擴束準直系統后由1/4波片變成圓偏振光，再經偏振片產生與液晶光學相控陣光軸方向相同的線偏振光，所述線偏振光進入到液晶光學相控陣實現相位調制，經相位調制后的線偏振光經縮束擴角系統后在待測物體上發生漫反射；

接收系統接收所述待測物體漫反射的光信號，所述折反式系統將回波激光反射至濾光片，經濾光片濾除背景雜光后由雙膠合透鏡將回波激光匯聚到CCD探測器的感光面上；計算激光光斑位置與CCD探測器中心的差值；計算激光光斑位置與CCD探測器中心的差值；采用斜射式三角測量法獲得實際光束偏轉角；將實際光束偏轉角與設定的光束偏轉角的誤差傳送到分數階PID控制器，通過分數階PID控制器控制液晶光學相控陣驅動電路給液晶光學相控陣輸入適當的電壓，使液晶光學相控陣產生相應的相位調制，實現出射光束的精確偏轉。

7.根據權利要求6所述的光束偏轉控制系統，其特征在于：所述第一透鏡為焦距f＝300mm的凸透鏡，第二透鏡為焦距f＝100mm的凸透鏡。