一种液晶光学相控阵驱动的数据处理方法技术

本发明专利技术公开了一种液晶相控阵驱动的数据处理方法，具体包括：获取所述液晶光学相控阵的电压‑相移特性；通过得到的电压与相位关系，得出所需要的相位与地址对应数据并精简为mif文件；计算每个角度所需要的相位差，FPGA收到上位机发送的偏转角度后，通过状态机读取mif中的数据，进行器件控制。本发明专利技术的方法利用液晶相控阵工作时单周期内相邻区域相位差恒定的规律，来对相位进行线性处理，通过电压与相位一一对应的关系读取所需要的电压数据对硬件进行驱动，提高了控制效率；并且电压精度可以通过相位数据步进大小进行调节，进而提高了控制精确。

【技术实现步骤摘要】
一种液晶光学相控阵驱动的数据处理方法
本专利技术属于液晶光学
，具体涉及一种液晶光学相控阵驱动技术。
技术介绍
OPA(光学相控阵)技术依赖其具有高精确度和捷变扫描等优点，在自由空间激光通信系统中起着至关重要的作用，它可以用来扫描特定区域，并获取目标的距离以及方位信息。因此，在建立数据通信之前，它可以加快ATP(捕获、跟踪和瞄准)的速度；同时，其在自适应光学探测、激光武器和激光雷达等多个领域有着重要的应用。传统的机械式波束扫描技术，使用复杂万向节和旋转平台等惯性机械部件，该方式具有扫描效率高、视场广等优点。然而受机械传动的影响导致定位精度差、扫描精度有限，且其结构与控制复杂、笨重昂贵和功能单一、扫描系统比较庞大、集成微小化程度低。而液晶光学相控阵是一种实时可编程波束控制器件，其具有无机械惯性、高精度光束指向、捷变波位切换和低SWaP(大小、重量和功耗)等特点，其应用已经延伸到中红外和快速响应器件方面。液晶光学相控阵可以通过加载不同的电压使得出射激光相对入射激光有特定角度的偏转。传统的控制方法是通过电脑计算出所需电压数据后发送给下位机进行控制。这种控制方法的缺点一是数据计算存取所需时间较长，二是控制精度较低，满足不了液晶光学相控阵需要实现激光精确及快速偏转的要求。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术提出了一种液晶光学相控阵驱动的数据处理方法。本专利技术的具体技术方案为：一种液晶光学相控阵驱动的数据处理方法，具体包括如下步骤：S1.获取所述液晶光学相控阵的电压-相移特性，具体为，测试液晶盒在某个电压下相位与电压的关系；S2.将步骤S1得到的电压与相位关系进行精简形成mif文件；S3.计算每个角度所需要的相位差，FPGA收到上位机发送的偏转角度后，通过状态机读取mif中的数据，进行器件控制。进一步的，所述的精简具体为：相位作为mif文件的地址，地址对应的存储数据(电压数据)作为控制数据。本专利技术的有益效果：本专利技术的方法利用液晶相控阵工作时单周期内相邻区域相位差恒定的规律，来对相位进行线性处理，通过电压与相位一一对应的关系读取所需要的电压数据对硬件进行驱动，提高了控制效率；并且电压精度可以通过相位数据步进大小进行调节，进而提高了控制精确。附图说明图1是本专利技术实施例的液晶光学相控阵驱动的数据处理方法的流程示意图。图2是本专利技术实施例的器件工作时的相位分布图。图3为本专利技术实施例的数据读取流程图。具体实施方式下面结合附图及实例对本专利技术作进一步的说明。液晶光学相控阵的控制的基本原理是在液晶分子处于交流电场的情况下，且该交流电场的有效电压值V必须大于液晶的阈值电压Vth前提下，液晶分子会发生某个角度的旋转，由于液晶具有电控双折射效应，所以液晶的有效折射率会发生相应的变化。当使用偏振方向与液晶取向方向相同的激光束垂直于液晶移相器表面入射时，此时入射到液晶中的寻常光(o光)和非寻常光(e光)会产生相位差，从而导致光程差，因此可以通过控制加载在液晶两端的电压的方法，从而控制液晶的相位分布。具体的，液晶相控阵的角度偏转是基于光栅法，光栅的偏转角θ取决于光栅方程：T·sinθ＝mλ，其中，T表示光栅的空间相位周期，T＝N·d，d是相邻两根电极的空间距离，N为在一个周期T内所包含的电极个数，m表示与光栅相关的衍射级次，λ表示入射光的波长。对于非周期光栅来说其偏转角度θs与相邻电极间的相位差φs满足如下关系：其中，k0表示波矢，d表示相邻两根电极的空间距离。通过电控相移特性曲线可以看出，改变加载在液晶两端电压的大小就可以改变液晶的相位分布，最终实现对入射的激光束进行电控偏转。不同电极的电压值将会改变对应位置上液晶的相位分布，从而实现对入射激光束进行相移调制，使得出射激光束在远场处发生偏转。具体的，对相位-电压数据进行线性化处理后存入mif，通过内存地址间隔来对应偏转角度，利用FPGA并行计算的特点，能够快速并行实现数千光学相控阵单元数据的获取和加载，实现液晶光学相控阵的角度偏转控制。本实施例中，上位机(控制中心)发送预偏转角度生成对应的角度数据，之后将该数据通过FPGA控制USB芯片传送至内部ROM，然后FPGA将该数据处理后从ROM中的mif文件读出电压数据并转发至液晶移相器，液晶移相器上的液晶驱动芯片再将FPGA传送过来的电压数据进行解码，最后将该数据转换为对应每根电极上的电压值，不同电极的电压值将会改变对应位置上液晶的相位分布，从而实现对入射激光束进行相移调制，使得出射激光束在远场处发生偏转。本专利技术的流程示意图如图1所示，包括如下步骤：S1.获取所述液晶光学相控阵的电压-相移特性，具体为，测试液晶盒在某个电压下相位与电压的关系。这里可以通过实验测量电控相移特性。S2.通过步骤S1得到的电压与相位关系，得出所需要的相位与地址对应数据并精简为mif文件。S3.计算每个角度所需要的相位差，FPGA收到上位机发送的偏转角度后，通过状态机读取mif中的数据，进行器件控制。在步骤S2中，由电路本身的电压数据-电压关系与步骤S1测试得出的相位-电压关系得出电压数据-相位表格，将电压数据-相位表格用matlab进行线性化处理后得到相位线性增加的电压数据-相位表格。设定相位增加的步进为x(本实施例中步进为0.3rad)，格式如表1所示：表1相位电压数据x电压数据12x电压数据23x电压数据34x电压数据45x电压数据5...Nx电压数据N将相位作为mif文件的地址，地址对应的存储数据(电压数据)作为控制数据，生成相应的mif文件，格式表2所示：表2mif文件地址存储数据1电压数据12电压数据23电压数据34电压数据45电压数据5...N电压数据N在步骤S3中，上位机(控制中心)根据预偏转角度生成对应的角度数据，通过USB发送给FPGA，FPGA将角度数据进行处理，读取mif文件对应的电压数据，发送电压数据给电路芯片；电路芯片对发送的电压数据进行解码，转换为对应每根电极上的PWM电压值；不同电极的电压值将会改变对应位置上液晶的相位分布，从而实现对入射激光束进行相移调制，使得出射激光束在远场处发生偏转。本实施例中，为使相邻液晶的相位分布符合附图2，需要测出液晶相控阵的电压-相位关系(表3)来给液晶每个电极加载合适的电压。表3根据相位差读取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液晶光学相控阵驱动的数据处理方法，具体包括如下步骤：/nS1.获取所述液晶光学相控阵的电压-相移特性，具体为，测试液晶盒在某个电压下相位与电压的关系；/nS2.将步骤S1得到的电压与相位关系进行精简形成mif文件；/nS3.计算每个角度所需要的相位差，FPGA收到上位机发送的偏转角度后，通过状态机读取mif中的数据，进行器件控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种液晶光学相控阵驱动的数据处理方法，具体包括如下步骤：
S1.获取所述液晶光学相控阵的电压-相移特性，具体为，测试液晶盒在某个电压下相位与电压的关系；
S2.将步骤S1得到的电压与相位关系进行精简形成mif文件；
S3.计算每个角度所需要的相位差，FPGA收到上位机发送的偏转角度后，通过状态机读取mif中的数据，进行器件控制。


2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓鹏，汪相如，贺晓娴，黄帆，王影丽，熊彩东，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51