基于液晶光学相控阵的光束偏转控制方法技术

基于液晶光学相控阵的光束偏转控制方法，涉及液晶光学相控阵领域，解决现有技术存在的光束指向精度和系统跟踪带宽低的问题，激光器出射一束线偏振光经扩束准直系统和发射系统后产生线偏振光，线偏振光经过缩束扩角系统后在待测物体上发生漫反射；接收系统接收所述待测物体漫反射的光信号并进行光汇聚到CCD探测器的感光面上，计算激光光斑位置与CCD探测器中心的差值；采用斜射式三角测量法获得实际光束偏转角；将实际光束偏转角与设定的光束偏转角的误差传送到分数阶PID控制器，通过分数阶PID控制器控制液晶光学相控阵驱动电路给液晶光学相控阵输入适当的电压，使液晶光学相控阵产生相应的相位调制，实现出射光束的精确偏转。

Beam deflection control method based on liquid crystal optical phased array

The beam deflection control method based on liquid crystal optical phased array involves the field of liquid crystal optical phased array. It solves the problems of low beam pointing accuracy and system tracking bandwidth existing in the existing technology. The laser emits a beam of linearly polarized light through the beam expanding collimation system and the transmitting system to produce linearly polarized light. The linearly polarized light diffuses on the object to be measured after passing through the beam shrinking and angle expanding system. The system receives the diffuse reflected light signal of the object to be measured and collects the light onto the photosensitive surface of the CCD detector to calculate the difference between the laser spot position and the center of the CCD detector; oblique triangulation method is used to obtain the actual beam deflection angle; the error between the actual beam deflection angle and the set beam deflection angle is transmitted to the fractional-order PID controller, and the liquid is controlled by the fractional-order PID controller. The driving circuit of crystal optical phased array inputs appropriate voltage to the liquid crystal optical phased array, so that the phase modulation of the liquid crystal optical phased array can be generated and the precise deflection of the emitted beam can be realized.

【技术实现步骤摘要】
基于液晶光学相控阵的光束偏转控制方法
本专利技术涉及液晶光学相控阵领域，具体涉及一种基于液晶光学相控阵的光束偏转控制方法。
技术介绍
液晶光学相控阵技术是一种无惯性、快速的电控光束扫描控制技术，通过对液晶光学相控阵各阵元施加不同的电压，使每个阵元产生不同的相位延迟，进而改变入射光波的波前相位，经过波束合成后改变入射光波的传播方向，实现光束偏转。与传统机械光束控制技术相比，液晶光学相控阵具有体积小、重量轻、速度快、功耗低、无机械惯量等优点，在激光雷达、激光通信、光信息处理、自适应光学、生物医学成像等领域具有广泛的应用前景。但由于液晶光学相控阵制造工艺难度大，导致液晶盒厚度不均匀，液晶电极宽度与理想值存在偏差；且电极受温度影响，产生热胀冷缩的现象，电极宽度随之变化，致使实际光束偏转角与设定光束偏转角存在误差。为了使光束偏转更加精确，采用CCD等反馈元件构成光束偏转闭环控制系统，可提高光束偏转精度。目前，在基于液晶光学相控阵的光束偏转闭环系统中，采用经典PI闭环控制算法的系统稳定性虽好，但系统跟踪带宽很低、光束指向精度还有进一步提高的空间。本专利技术则是一种提高光束指向精度和系统跟踪带宽的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于液晶光学相控阵的光束偏转控制方法，其特征是：该方法包括以下步骤：步骤一、激光器出射一束线偏振光经扩束准直系统和发射系统后产生与液晶光学相控阵光轴方向相同的线偏振光，所述线偏振光经过缩束扩角系统后在待测物体上发生漫反射；步骤二、采用接收系统接收所述待测物体漫反射的光信号并进行光汇聚，采用折反式系统将回波激光反射至滤光片，经滤光片滤除背景杂光后由双胶合透镜将回波激光汇聚到CCD探测器的感光面上，计算激光光斑位置与CCD探测器中心的差值；步骤三、采用斜射式三角测量法获得实际光束偏转角；步骤四、将步骤三获得的实际光束偏转角与设定的光束偏转角的误差传送到分数阶PID控制器，通过分数阶PID控制器...

【技术特征摘要】
1.基于液晶光学相控阵的光束偏转控制方法，其特征是：该方法包括以下步骤：步骤一、激光器出射一束线偏振光经扩束准直系统和发射系统后产生与液晶光学相控阵光轴方向相同的线偏振光，所述线偏振光经过缩束扩角系统后在待测物体上发生漫反射；步骤二、采用接收系统接收所述待测物体漫反射的光信号并进行光汇聚，采用折反式系统将回波激光反射至滤光片，经滤光片滤除背景杂光后由双胶合透镜将回波激光汇聚到CCD探测器的感光面上，计算激光光斑位置与CCD探测器中心的差值；步骤三、采用斜射式三角测量法获得实际光束偏转角；步骤四、将步骤三获得的实际光束偏转角与设定的光束偏转角的误差传送到分数阶PID控制器，通过分数阶PID控制器控制液晶光学相控阵驱动电路给液晶光学相控阵输入适当的电压，使液晶光学相控阵产生相应的相位调制，实现出射光束的精确偏转。2.根据权利要求1所述的基于液晶光学相控阵的光束偏转控制方法，其特征在于；步骤三的具体过程为：步骤三一、设定透镜的焦距已知，并根据步骤二获得的差值，计算漫反射回来的光束与CCD探测器的夹角；步骤三二、由实际偏转光束、漫反射光束、漫反射光斑与激光器的间距构成的三角形，再根据余弦定理，获得实际偏转光束的长度和漫反射光束的长度，再由该三角形中的三边长度获得实际光束偏转角。3.根据权利要求1所述的基于液晶光学相控阵的光束偏转控制方法，其特征在于：所述发射系统包括四分之一波片和偏振片；由扩束准直系统出射的偏振光经1/4波片变成圆偏振光，再经偏振片产生与液晶光学相控阵光轴方向相同的线偏振光，使进入到液晶光学相控阵的光束实现相位调制。4.根据权利要求1所述的一种基于液晶光学相控阵的光束偏转控制方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春阳，牛启凤，史红伟，李兰婷，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22