[发明专利]基于光相控阵阵列实现相干合成光束连续二维偏转的方法

摘要

本发明提供一种基于光相控阵阵列实现相干合成光束连续二维偏转的方法。本发明首先根据合成光束的偏转方向，设计需要给各入射光束施加的二维线性相位面；然后确定各子阵的相位补偿量，以校正因各出射光束在远场相互干涉而产生的合成光斑的偏转误差；最后综合二维线性相位面和相位补偿量生成各个子阵最终的相位调制面，调制各入射激光的相位，使合成光束精确偏转到设定方向。重复本发明步骤能够实现合成光束在横向、纵向上进行连续偏转，即实现了连续二维偏转。

主权项

基于光相控阵阵列实现相干合成光束连续二维偏转的方法，其特征在于，包括以下步骤：相控阵阵列构建步骤：液晶光相控阵阵列由Q×P个二维液晶光相控阵组成，其中纵向上每一列包含Q个子阵，横向上每一行包含P个子阵，且纵向上相邻子阵之间中心到中心的距离为Dη，横向上相邻子阵之间中心到中心的距离为Dξ；各子阵的编号依次为(q,p)，其中q＝0,…,Q‑1，p＝0,…,P‑1；单个子阵包含M×N个相控单元，其中纵向上每列包含M个相控单元，横向上每行包含N个相控单元，且纵向上相邻相控单元中心到中心的距离为dη，横向上相邻相控单元中心到中心的距离为dξ；单个子阵中各相控单元的编号依次为(m,n)，其中m＝0,…,M‑1，n＝0,…,N‑1；激光束参数配置步骤：相干合成系统中参与合成的激光束的数量为Q×P路，激光束与液晶光相控阵阵列中的子阵一一对应且垂直入射；各路光束均为基模高斯光束，波长为λ，束腰半径为ω0，束腰所在位置与其所对应的液晶光相控阵的距离为z0；偏转方向设置步骤：设置合成光束的偏转方向为液晶光相控阵阵列视场范围内任意一个二维偏转方向，表示合成光束的左右偏转、表示合成光束的上下偏转；初始偏转步骤：将出射光束偏转到方向各相控单元的相位调制量为其中m＝0,…,M‑1，n＝0,…,N‑1，分别为各个子阵中横、纵向上相邻相控单元之间的相位差，相位补偿量生成步骤：根据各个子阵的位置给其入射光施加一个相位补偿量φcom(q,p)＝qΔψη+pΔψξ,q＝0,…,Q‑1,p＝0,…,P‑1，其中，Δψξ与Δψη为液晶光相控阵阵列中横、纵向上相邻子阵之间的相位差，和精确偏转步骤：第(q,p)个子阵中各相控单元的相位调制量为φqp(m,n)＝φL(m,n)‑φcom(q,p)，其中m＝0,…,M‑1，n＝0,…,N‑1，q＝0,…,Q‑1，p＝0,…,P‑1；电压代码生成步骤：通过查找二维液晶光相控阵的电压相移静态特性v‑φ曲线得到与相位调制量φqp(m,n)对应的电压代码vqp(m,n)；相位调制步骤：通过控制器将生成的电压代码vqp(m,n)加载到液晶光相控阵阵列中相应的子阵中对应的相控单元上，调制各入射激光束的相位。