[发明专利]一种共形液晶光学相控阵系统

说明书

本发明公开一种共形液晶光学相控阵系统，应用于液晶光学相控技术、液晶光电子器件技术领域，针对现有技术无法使用多个液晶光学相控阵器件直接排列为共形天线的问题，本发明包括：激光器、偏振片、液晶光学相控阵以及多个共形实现装置；所述激光器的出射激光依次经过偏振片、液晶光学相控阵和多个共形实现装置；垂直入射至各共形实现装置的光，经共形实现装置后分为折射光及与入射光方向呈一定角度偏转的透射光；所述偏转后的透射光作为下一个共形实现装置的入射光；所述相邻两个共性实现装置中心线的夹角等于前一个共形实现装置透射光的偏转角度；实现了使用一个液晶光学相控阵设计实现共形液晶光学相控阵的效果。

技术领域

本发明属于液晶光学相控技术、液晶光电子器件技术领域，特别涉及一种液晶光学相控阵口径扩展技术。

背景技术

作为现代天线技术的研究热点，共形相控阵天线在军用民用通信领域都有着广阔的应用前景，特别是在飞行器等载体上。共形相控阵的优势在于：共形相控阵的波束扫描范围可以实现半球乃至3/4球域覆盖，并且在波束扫描过程中天线的重要性能保持相对稳定；易于共形于载体表面，对载体的空气动力学性能影响小，具有较强的隐蔽伪装的能力；使设备的结构强度得到提高，减少体积和质量；与相同孔径大小的平面相控阵相比，共形相控阵载体的散射截面积RCS(Radar Cross-Section)更小。一般来说共形相控阵天线都是微波波段天线，例如波导缝隙天线与微带天线。

在诸多激光应用系统中，液晶光学相控阵是实现非机械光束偏转的主流方案。液晶光学相控阵的技术核心思想和微波相控阵类似，通过控制激光近场波前的相位分布，经过远场相干后，波束将重新赋形，从而实现自定义调整光束形状、光束指向、光束个数、光束能量的目的。液晶光学相控阵是一种实时可编程波束控制器件，它采用驱动电压低和相位调制深度大的向列相液晶作为相位调制的电光材料，使器件具有惯性小，精度高，捷变扫描和低SWaP(大小、重量和功耗)等优势。但由于液晶光学相控阵器件的基底为石英，且其有效光学面积占比较小，无法使用多个器件直接排列为共形天线。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种共形液晶光学相控阵系统，使用一个液晶光学相控阵设计实现共形液晶光学相控阵。

本发明采用的技术方案为：一种共形液晶光学相控阵系统，包括：激光器、偏振片、液晶光学相控阵以及多个共形实现装置；所述激光器的出射激光依次经过偏振片、液晶光学相控阵和多个共形实现装置；垂直入射至各共形实现装置的光，经共形实现装置后分为折射光及与入射光方向呈一定角度偏转的透射光；所述偏转后的透射光作为下一个共形实现装置的入射光；所述相邻两个共性实现装置中心线的夹角等于前一个共形实现装置透射光的偏转角度。

进一步地，所述共形实现装置，包括：电控二分之一波片、偏振分光棱镜、固定角度的二分之一波片、液晶偏振光栅、单元液晶移相器和以及液晶光楔；经电控二分之一波片的光入射偏振分光棱镜，经偏振分光棱镜分为折射光与透射光，透射光依次经固定角度的二分之一波片、液晶偏振光栅射出，反射光依次经单元液晶移相器、液晶光楔射出。

进一步地，固定角度的二分之一波片为45°放置的二分之一波片。

更进一步地，所述与入射光方向呈一定角度偏转的透射光的偏转角度由液晶偏振光栅的偏振角度决定。

进一步地，所述单元移向器的加载电压与液晶光学相控阵的加载电压匹配。

进一步地，所述液晶光楔器件的偏转角度由系统偏差决定。

进一步地，所述偏振片的偏振方向与液晶光学相控阵的光轴方向一致。

进一步地，所述单元液晶移相器用于补偿该共形实现装置中反射光的相位。