[發(fā)明專利]一種共形液晶光學相控陣系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910595101.0
• 申請日: 2019-07-03
• 公開（公告）號: CN110346998B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設計）人: 汪相如;賀曉嫻;劉曉鵬;譚慶貴
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學
• 主分類號: G02F1/29
• 分類號: G02F1/29
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發(fā)明公開一種共形液晶光學相控陣系統(tǒng)，應用于液晶光學相控技術(shù)、液晶光電子器件技術(shù)領(lǐng)域，針對現(xiàn)有技術(shù)無法使用多個液晶光學相控陣器件直接排列為共形天線的問題，本發(fā)明包括：激光器、偏振片、液晶光學相控陣以及多個共形實現(xiàn)裝置；所述激光器的出射激光依次經(jīng)過偏振片、液晶光學相控陣和多個共形實現(xiàn)裝置；垂直入射至各共形實現(xiàn)裝置的光，經(jīng)共形實現(xiàn)裝置后分為折射光及與入射光方向呈一定角度偏轉(zhuǎn)的透射光；所述偏轉(zhuǎn)后的透射光作為下一個共形實現(xiàn)裝置的入射光；所述相鄰兩個共性實現(xiàn)裝置中心線的夾角等于前一個共形實現(xiàn)裝置透射光的偏轉(zhuǎn)角度；實現(xiàn)了使用一個液晶光學相控陣設計實現(xiàn)共形液晶光學相控陣的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于液晶光學相控技術(shù)、液晶光電子器件技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種液晶光學相控陣口徑擴展技術(shù)。

背景技術(shù)

作為現(xiàn)代天線技術(shù)的研究熱點，共形相控陣天線在軍用民用通信領(lǐng)域都有著廣闊的應用前景，特別是在飛行器等載體上。共形相控陣的優(yōu)勢在于：共形相控陣的波束掃描范圍可以實現(xiàn)半球乃至3/4球域覆蓋，并且在波束掃描過程中天線的重要性能保持相對穩(wěn)定；易于共形于載體表面，對載體的空氣動力學性能影響小，具有較強的隱蔽偽裝的能力；使設備的結(jié)構(gòu)強度得到提高，減少體積和質(zhì)量；與相同孔徑大小的平面相控陣相比，共形相控陣載體的散射截面積RCS(Radar Cross-Section)更小。一般來說共形相控陣天線都是微波波段天線，例如波導縫隙天線與微帶天線。

在諸多激光應用系統(tǒng)中，液晶光學相控陣是實現(xiàn)非機械光束偏轉(zhuǎn)的主流方案。液晶光學相控陣的技術(shù)核心思想和微波相控陣類似，通過控制激光近場波前的相位分布，經(jīng)過遠場相干后，波束將重新賦形，從而實現(xiàn)自定義調(diào)整光束形狀、光束指向、光束個數(shù)、光束能量的目的。液晶光學相控陣是一種實時可編程波束控制器件，它采用驅(qū)動電壓低和相位調(diào)制深度大的向列相液晶作為相位調(diào)制的電光材料，使器件具有慣性小，精度高，捷變掃描和低SWaP(大小、重量和功耗)等優(yōu)勢。但由于液晶光學相控陣器件的基底為石英，且其有效光學面積占比較小，無法使用多個器件直接排列為共形天線。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種共形液晶光學相控陣系統(tǒng)，使用一個液晶光學相控陣設計實現(xiàn)共形液晶光學相控陣。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種共形液晶光學相控陣系統(tǒng)，包括：激光器、偏振片、液晶光學相控陣以及多個共形實現(xiàn)裝置；所述激光器的出射激光依次經(jīng)過偏振片、液晶光學相控陣和多個共形實現(xiàn)裝置；垂直入射至各共形實現(xiàn)裝置的光，經(jīng)共形實現(xiàn)裝置后分為折射光及與入射光方向呈一定角度偏轉(zhuǎn)的透射光；所述偏轉(zhuǎn)后的透射光作為下一個共形實現(xiàn)裝置的入射光；所述相鄰兩個共性實現(xiàn)裝置中心線的夾角等于前一個共形實現(xiàn)裝置透射光的偏轉(zhuǎn)角度。

進一步地，所述共形實現(xiàn)裝置，包括：電控二分之一波片、偏振分光棱鏡、固定角度的二分之一波片、液晶偏振光柵、單元液晶移相器和以及液晶光楔；經(jīng)電控二分之一波片的光入射偏振分光棱鏡，經(jīng)偏振分光棱鏡分為折射光與透射光，透射光依次經(jīng)固定角度的二分之一波片、液晶偏振光柵射出，反射光依次經(jīng)單元液晶移相器、液晶光楔射出。

進一步地，固定角度的二分之一波片為45°放置的二分之一波片。

更進一步地，所述與入射光方向呈一定角度偏轉(zhuǎn)的透射光的偏轉(zhuǎn)角度由液晶偏振光柵的偏振角度決定。

進一步地，所述單元移向器的加載電壓與液晶光學相控陣的加載電壓匹配。

進一步地，所述液晶光楔器件的偏轉(zhuǎn)角度由系統(tǒng)偏差決定。

進一步地，所述偏振片的偏振方向與液晶光學相控陣的光軸方向一致。

進一步地，所述單元液晶移相器用于補償該共形實現(xiàn)裝置中反射光的相位。