光波导光学相控阵技术研究

论文题目: 光波导光学相控阵技术研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 物理电子学

作者: 李家立

导师: 石顺祥

关键词: 光波导光学相控阵,光波导阵列电光扫描器,激光扫描,边瓣压缩,馈电

文献来源: 西安电子科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 研究了一种新型的光学相控阵技术——光波导光学相控阵技术,这种光波导光学相控阵克服了现有光学相控阵技术的不足,可提供高分辨率、自由寻址、无惯性的激光扫描,特别是其扫描范围大、扫描速度快、驱动电压低等突出优点,可望解决以往激光扫描成像技术的瓶颈,代表了光学相控阵的一个新的发展方向,在激光扫描成像、激光雷达、激光显示、光开关、激光打印等军事和民用领域都有广阔的应用前景。论文提出了光波导光学相控阵的概念,这种光波导光学相控阵是由许多光波导阵列电光扫描器组合而成的。实际上,每一个光波导阵列电光扫描器本身就是一个独立的光学相控阵。论文详细讨论了光波导光学相控阵的理论,通过衍射叠加方法和透过率函数傅立叶变换方法,研究了一维和二维光波导光学相控阵的一般特性和光束分布特性。论文建立了系统的光波导阵列电光扫描器电磁理论。根据晶体的电光效应理论和平板光波导的电磁理论,建立了光波导阵列电光扫描器的耦合波方程,导出了光波导阵列电光扫描器波导内的场分布模型、空间辐射场分布模型和光波导阵列电光扫描器的方向因子,详细研究了光波导阵列电光扫描器的光场分布特性、扫描特性以及各项参数的影响,为光波导阵列电光扫描器结构参数的设计提供了参考。边瓣压缩是光波导光学相控阵应用的一项关键技术,论文提出了幅度加权副瓣压缩方法和密度加权栅瓣压缩方法,可有效压缩边瓣,研究了高斯分布函数等幅度加权分布函数对副瓣的影响；深入研究了单元空间分布规律对栅瓣的影响,提出单元间距按线性递增规律分布可得到最佳的栅瓣压缩效果,有效降低栅瓣对光波导阵列电光扫描器的影响。论文建立了光波导阵列电光扫描器的馈电理论,提出2π馈电方案,降低了控制电压,实现了低电压馈电。研制了四波导的和十波导的光波导阵列电光扫描器,建立了光波导阵列电光扫描器实验系统,实现了光束扫描,获得了最大偏转角13.6°、最高控制电压8.7V、扫描速度800Hz的光束扫描实验结果,验证了光波导阵列电光扫描器原理的可行性和可实现性,为研制实用的光波导阵列电光扫描器奠定了基础。论文还研究了光波导光学相控阵的扫描器阵列组合理论,提出了双密度加权扫描器阵列、馈电理论和系统的构成,为光波导光学相控阵的应用奠定了基础。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 激光扫描技术

1.2 光学相控阵技术及其发展

1.3 光波导光学相控阵及其应用

1.4 本论文的主要工作及内容

第二章 光波导光学相控阵理论

2.1 光波导光学相控阵的衍射叠加模型

2.2 光波导光学相控阵的傅立叶变换模型

2.3 光波导光学相控阵的光束扫描特性

2.4 本章小结

第三章 光波导阵列电光扫描器电磁理论

3.1 光波导阵列电光扫描器单元的电光效应

3.2 光波导阵列电光扫描器中波导内的场

3.3 光波导阵列电光扫描器的空间辐射光场分布模型

3.4 光波导阵列电光扫描器的空间辐射光场分布和扫描特性

3.5 本章小结

第四章 光波导阵列电光扫描器的边瓣压缩

4.1 幅度加权副瓣压缩方法

4.2 密度加权栅瓣压缩方法

4.3 本章小结

第五章 光波导阵列电光扫描器的馈电理论和控制电源

5.1 光波导阵列电光扫描器的馈电理论

5.2 光波导阵列电光扫描器实验控制电源的设计

5.3 本章小结

第六章 光波导阵列电光扫描器的实验研究

6.1 光波导阵列电光扫描器的设计与研制

6.2 光波导阵列电光扫描器实验系统的建立

6.3 四波导光波导阵列电光扫描器实验研究

6.4 十波导光波导阵列电光扫描器实验研究

6.5 本章小结

第七章 光波导光学相控阵的组合理论

第八章 结论

致谢

参考文献

在读期间的研究成果

发布时间: 2010-08-25

参考文献

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