基于相位恢復(fù)的光波導(dǎo)相控陣光束優(yōu)化研究.pdf

1、光波導(dǎo)相控陣具有掃描角度大、響應(yīng)速度快、驅(qū)動(dòng)電壓低等特點(diǎn)，是激光掃描技術(shù)最有潛力的研究方向之一。受到制作工藝的限制、入射光及驅(qū)動(dòng)電壓誤差等因素的影響，光波導(dǎo)相控陣出射光束存在明顯的旁瓣，引起能量分散、衍射效率低等問(wèn)題。因此，研究光波導(dǎo)相控陣光束校準(zhǔn)及優(yōu)化方法，對(duì)于提高光波導(dǎo)相控陣光束質(zhì)量具有理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　本文首先介紹了光波導(dǎo)相控陣的基本原理，包括光波導(dǎo)相控陣光束掃描系統(tǒng)的組成、光波導(dǎo)相控陣的控制方法以及評(píng)價(jià)光束質(zhì)量的參

2、數(shù)。依據(jù)平板光波導(dǎo)理論和波導(dǎo)耦合原理，得到了耦合效應(yīng)下光在光波導(dǎo)陣列內(nèi)的場(chǎng)分布函數(shù)，并以此進(jìn)一步推導(dǎo)得到自由空間中的光束分布函數(shù)，建立了光波導(dǎo)相控陣場(chǎng)分布模型。依據(jù)該模型系統(tǒng)分析了光波導(dǎo)陣列結(jié)構(gòu)參數(shù)、入射光、驅(qū)動(dòng)電壓等可能影響光束質(zhì)量的因素。仿真結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)參數(shù)中的芯層厚度、材料折射率誤差對(duì)光波導(dǎo)陣列出射面振幅和相位分布的影響最為明顯，產(chǎn)生非理想的相位分布引起光束畸變。為了改善光束質(zhì)量，開(kāi)展了基于相位恢復(fù)的光束校準(zhǔn)與優(yōu)化方法的研究，主

3、要包括三個(gè)主要階段：電壓、相位校準(zhǔn)和光束優(yōu)化。電壓校準(zhǔn)是對(duì)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的調(diào)整，提高加載電壓的精度；利用遠(yuǎn)場(chǎng)光強(qiáng)分布恢復(fù)光波導(dǎo)出射面光束的相位分布，得到加載電壓與實(shí)際相位的關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)相位的校準(zhǔn)；光束優(yōu)化則是通過(guò)對(duì)相位的進(jìn)一步調(diào)整實(shí)現(xiàn)光束質(zhì)量的提升。仿真結(jié)果表明，本文所提出的相位恢復(fù)算法在信噪比大于10dB，接收面范圍大于-40~40時(shí)，恢復(fù)相位的誤差小于0.1 rad。當(dāng)恢復(fù)相位的誤差小于0.1 rad時(shí)，相位誤差對(duì)優(yōu)化后光束質(zhì)量的影