基于相位恢復的光波導相控陣光束優(yōu)化研究.pdf

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

2、數。依據平板光波導理論和波導耦合原理，得到了耦合效應下光在光波導陣列內的場分布函數，并以此進一步推導得到自由空間中的光束分布函數，建立了光波導相控陣場分布模型。依據該模型系統(tǒng)分析了光波導陣列結構參數、入射光、驅動電壓等可能影響光束質量的因素。仿真結果表明，結構參數中的芯層厚度、材料折射率誤差對光波導陣列出射面振幅和相位分布的影響最為明顯，產生非理想的相位分布引起光束畸變。為了改善光束質量，開展了基于相位恢復的光束校準與優(yōu)化方法的研究，主

3、要包括三個主要階段：電壓、相位校準和光束優(yōu)化。電壓校準是對驅動控制系統(tǒng)的調整，提高加載電壓的精度；利用遠場光強分布恢復光波導出射面光束的相位分布，得到加載電壓與實際相位的關系，進而實現相位的校準；光束優(yōu)化則是通過對相位的進一步調整實現光束質量的提升。仿真結果表明，本文所提出的相位恢復算法在信噪比大于10dB，接收面范圍大于-40~40時，恢復相位的誤差小于0.1 rad。當恢復相位的誤差小于0.1 rad時，相位誤差對優(yōu)化后光束質量的影