高質(zhì)量光學(xué)相控陣掃描光束分析與優(yōu)化.pdf

1、在激光雷達(dá)和激光通信等領(lǐng)域中，激光波束指向控制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)搜索、捕獲、跟蹤、瞄準(zhǔn)和成像的重要技術(shù)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的機(jī)電伺服控制系統(tǒng)即機(jī)械掃描方法導(dǎo)致雷達(dá)結(jié)構(gòu)笨重，反應(yīng)速度慢。在微波技術(shù)領(lǐng)域中，相控陣技術(shù)很好地解決了電磁波束快速、靈巧發(fā)射問(wèn)題，堪稱(chēng)雷達(dá)體制的一大突破。光學(xué)相控陣掃描技術(shù)是近期光束定向控制研究領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn)，可實(shí)現(xiàn)靈巧、輕便、快速的光束控制，具有精度高、無(wú)慣性和響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，近年來(lái)成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。但是，柵瓣和旁瓣（邊瓣）

2、的存在降低了遠(yuǎn)場(chǎng)掃描光斑的光束質(zhì)量，成為制約光學(xué)相控陣應(yīng)用的瓶頸問(wèn)題之一。
　　本文針對(duì)光學(xué)相控陣掃描技術(shù)中迫切需要解決的實(shí)際問(wèn)題，進(jìn)行了兩方面研究；分析了光學(xué)相控陣遠(yuǎn)場(chǎng)掃描光束產(chǎn)生旁瓣和柵瓣的原因，研究了陣列間距、填充因子、單元口徑形狀等因素對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)光斑的影響，實(shí)驗(yàn)研究了多種形狀單元口徑的遠(yuǎn)場(chǎng)衍射圖樣，為實(shí)際的相位控制陣列掃描光束性能分析提供依據(jù)；提出了兩種可以提高光學(xué)相控陣遠(yuǎn)場(chǎng)掃描光束質(zhì)量的方法，即混合加權(quán)法和相位補(bǔ)償法。根據(jù)光

3、學(xué)相控陣的基本理論，得到產(chǎn)生光學(xué)相控陣遠(yuǎn)場(chǎng)衍射柵瓣和旁瓣的決定因素，并得到了光學(xué)相控陣掃描光束邊瓣抑制遠(yuǎn)場(chǎng)衍射光強(qiáng)公式；提出了基于振幅和相位混合調(diào)制的混合加權(quán)法；通過(guò)仿真模擬發(fā)現(xiàn)振幅大小呈曲線(xiàn)方式排列時(shí)，光學(xué)相控陣遠(yuǎn)場(chǎng)衍射旁瓣被壓縮；而相位加權(quán)值在-?到?之間時(shí)，柵瓣壓縮效果最好，把柵瓣的相對(duì)光強(qiáng)從0.9壓縮到0.47；采用混合加權(quán)法抑制光學(xué)相控陣掃描光束邊瓣，可以將相對(duì)光強(qiáng)由80％降低到20%，比采用密度加權(quán)，振幅加權(quán)等提高了近30%