[发明专利]一种基于光学相控阵的大角度波束控制系统

摘要

一种基于光学相控阵的大角度波束控制系统，包括液晶偏振光栅、液晶光学相控阵、偏振分束器、光发射模块、光接收模块、位置传感器、控制中心、偏振光栅波控器、液晶相控阵波控器。本发明系统采用基于双频材料的液晶光学相控阵和液晶偏振光栅级连，完成激光通信链路的捕获跟踪功能。由于双频液晶响应速度快，在激光通信的捕获跟踪过程中可以实现快速捕获和跟踪；另外，液晶光学相控阵分别工作于粗跟踪和精跟踪阶段，有效减少了液晶器件的使用数量，降低了系统复杂度。在粗跟踪切换至精跟踪过程后，液晶光学相控阵工作于分区控制模式，这样可以实现波束的连续扫描，确保精跟踪阶段激光通信链路功率的稳定性。

主权项

1.一种基于光学相控阵的大角度波束控制系统，其特征在于包括：液晶偏振光栅、液晶光学相控阵、偏振分束器、光发射模块、光接收模块、位置传感器、控制中心、偏振光栅波控器、液晶相控阵波控器、液晶偏振光栅、液晶光学相控阵和偏振分束器依次垂直于同一光轴放置，液晶偏振光栅和液晶相控阵相互平行；光发射模块的出射激光依次通过偏振分束器、液晶光学相控阵和液晶偏振光栅后，对空间预置的不确定区域进行扫描；外部激光发射终端发出的激光依次经过液晶偏振光栅、液晶光学相控阵，而后被偏振分束器分为两束，一束送入光接收模块进行数据接收处理，另一束送入位置传感器；所述的位置传感器实时探测外部激光发射终端发出的激光，一旦探测到外部激光发射终端发出的激光，则计算获得接收激光光束与所述光轴的位置误差；当光斑位置误差大于预先设定的位置阈值时，控制中心将位置误差转换为角度偏转信号并送至偏振光栅波控器，偏振光栅波控器将角度偏转信号转化为液晶偏振光栅的波控电压，控制液晶偏振光栅对外部激光发射终端发出的激光进行光束偏转控制，进一步降低实时探测的光斑位置误差；当光斑位置误差小于等于所述位置阈值时，控制中心将位置误差转换为角度偏转信号并送至液晶相控阵波控器，液晶相控阵波控器将角度偏转信号转换为液晶光学相控阵的驱动电压，控制液晶光学相控阵对外部激光发射终端发出的激光进行光束偏转控制，直至实时探测的光斑位置误差满足精度要求并保持；所述的控制中心在保持光斑位置误差满足精度要求时，对液晶光学相控阵采用分区连续偏转控制，具体为：将液晶光学相控阵分为两个子区域，两个子区域A和B分别偏转角度θ1和θ2，θ1和θ2为相邻的两个角度，θ1和θ2分别确定A和B两个子区域每根电极的相移量；控制子区域A和B之间的边界从左到右移动，使得η＝N/N max的值从0变到1，从而使得从子区域A和B出来的光束在远场处进行相干叠加，由此生成一系列偏转角度介于θ1和θ2之间的重叠相干偏转波束，其中N为子区域A和B之间的边界上的电极索引值，Nmax是液晶光学相控阵上电极的总数，0≤N≤Nmax。