一種采用液晶光學相控陣陣列的激光相干合成方法
【專利摘要】該發明公開了一種采用液晶光學相控陣陣列的激光相干合成方法，屬于液晶光學領域，通過按照矩陣的方式排列若干LCOPA，各LCOPA分別外接液晶驅動電路和控制器，相干激光分別從各LCOPA背面入射，控制器控制液晶驅動電路給各LCOPA輸入適當的電壓，控制相干激光通過LCOPA后偏轉相同的角度，最后經過偏轉的多股激光發生干涉合成一股功率較強的激光，實現發明目的，從而具有合成激光功率高、精度高、波束指向可變的效果。
【專利說明】一種采用液晶光學相控陣陣列的激光相干合成方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于液晶光學領域，特別是涉及一種采用液晶光學相控陣陣列的激光相干合成方法。
【背景技術】
[0002]液晶光學相控陣(LCOPA)是一種激光精確偏轉器件，由液晶盒以及在液晶盒表面平行排列的條形電極組成，每一根電極及其影響的液晶區域組成一個移相單元。激光入射時，對LCOPA的電極加載電壓，引起液晶的雙折射率發生改變，導致每一個移相單元對照射在移相單元表面的部分激光實現相位延遲，當相鄰移相單元實現的相位延遲差恒定時，移相單兀的出射激光在遠場發生干涉，在偏離入射方向一定角度的方向上獲得極大光強，改變了激光的傳播方向，實現激光的非機械精確偏轉。
[0003]激光相干合成指通過相干控制使多束激光鎖相輸出，從而獲得合成激光的技術。現有的相干合成一般通過光纖激光器陣列實現，光纖激光器陣列出射多束相干激光，鎖相裝置保持多束激光的相位一致，多束相干激光在遠場實現相干合成。由于沒有波束方向控制裝置，現有的激光合成技術只能在遠場固定位置實現激光的相干合成，合成激光的波束指向與光纖激光器的出射激光方向相同。而在激光雷達等應用領域，要求激光不僅具有大功率，還要有任意方位的波束指向能力。由于現有的相干合成技術不能滿足激光雷達的應用要求，因此迫切需要一種能夠在遠場任意方位獲得大功率激光的相干合成技術。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是針對【背景技術】的不足之處設計一種采用液晶光學相控陣陣列的激光相干合成方法，從而達到合成激光功率高、精度高、方向可變的目的。
[0005]本發明的技術方案是按照矩陣的方式排列若干LC0PA，各LCOPA分別外接液晶驅動電路和控制器，相干激光分別從各LCOPA背面入射，控制器控制液晶驅動電路給各LCOPA輸入適當的電壓，控制相干激光通過LCOPA后偏轉正確的角度，最后經過偏轉的多股激光發生干涉合成為一股功率較強的激光，合成激光的波束指向即為相干激光通過LCOPA后的偏轉角度，改變LCOPA的輸入電壓使相干激光通過LCOPA后偏轉不同的角度，即可得到具有不同波束指向的大功率合成激光，從而實現發明目的。因而本發明一種采用液晶光學相控陣陣列的激光相干合成方法包括:
[0006]步驟1:選擇合適的LCOPA，LCOPA包括液晶盒及并列設置于液晶盒表面的若干長條形電極，電極數量不小于2;
[0007]步驟2 --給LCOPA加載不同電壓，得到不同電壓下的相干激光相位延遲，從而繪制出LCOPA的液晶特性曲線；
[0008]步驟3:將若干步驟2中的LCOPA按照矩陣的方式排列，所有的LCOPA的光軸方向
一致；
[0009]步驟4:根據實際需要確定合成后激光的波束指向，即相干激光通過LCOPA陣列中每一個LCOPA偏轉的角度；
[0010]步驟5 =LCOPA中每根電極及其控制的液晶區域組成一個移相單元，根據偏轉角度計算出激光透過各移相單元后的相位延遲，組合各移相單元處的相位延遲得到激光透過LCOPA后的調制相位面；
[0011]步驟6:根據步驟5中的相位面結合步驟2中得到的LCOPA的液晶特性曲線計算出陣列中各LCOPA的所有電極應加載的正確電壓；
[0012]步驟7:給各LCOPA陣列輸入相干激光，控制器控制液晶驅動電路給各LCOPA均輸入步驟5計算出的正確電壓，使相干激光經過LCOPA陣列后偏轉相同的角度，在遠場得到波束指向正確的合成激光。
[0013]步驟8:改變相干激光通過LCOPA陣列后偏轉的角度，重復步驟4_步驟7，即可得到具有不同波束指向的合成激光。
[0014]其中步驟5具體步驟為:
[0015]步驟5-1:根據偏轉角度Θ計算通過每個移相單元的激光相位延遲，根據公式:
[0016]
【權利要求】
1.一種采用液晶光學相控陣陣列的激光相干合成方法，該方法包括: 步驟1:選擇合適的LCOPA，LCOPA包括液晶盒及并列設置于液晶盒表面的若干長條形電極，電極數量不小于2 ； 步驟2:給LCOPA加載不同電壓，得到不同電壓下的相干激光相位延遲，從而繪制出LCOPA的液晶特性曲線； 步驟3:將若干步驟2中的LCOPA按照矩陣的方式排列，所有的LCOPA光軸方向一致； 步驟4:根據實際需要確定合成后激光的波束指向； 步驟5 =LCOPA中每根電極及其控制的液晶區域組成一個移相單元，根據偏轉角度計算出激光透過各移相單元的相位延遲，組合各電極處相位延遲得到相位面； 步驟6:根據步驟5中的相位面結合步驟2中得到的LCOPA的液晶特性曲線計算出陣列中各LCOPA應加載的正確電壓； 步驟7:給各LCOPA陣列輸入相干激光，控制器控制液晶驅動電路給各LCOPA輸入步驟5計算出的正確電壓，得到波束指向正確的合成激光。
2.如權利要求1所述的一種采用液晶光學相控陣陣列的激光相干合成方法，其特征在于步驟5具體步驟為: 步驟5-1:根據偏轉角度Θ計算通過每個移相單元的激光相位延遲，根據公式:
3.如權利要求1所述的一種采用液晶光學相控陣陣列的激光相干合成方法，其特征在于步驟6具體步驟為: 步驟6-1:計算各列中第n個LCOPACn實現設計相位面Rn(Xtl)所需加載的電壓Α.,.，根據Cn的出射激光相位面
【文檔編號】G02F1/29GK103984182SQ201410217835
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月22日 優先權日:2014年5月22日
【發明者】孔令講, 楊鎮銘, 肖鋒, 陳建 申請人:電子科技大學