基于偏振双折射棱镜的光学相控阵角度放大级研究

为了扩展光学相控阵的角度扫描范围,研究了偏振双折射棱镜结构对角度放大性能的影响,分析了限制放大倍数和光束偏转效率的主要因素,并提出了相应的优化设计方法。研究结果表明:放大级中各级双折射棱镜的结构角和入射光角度决定了出射光角度分布,要获得更大的角度范围和均匀的角度间隔,应优化设计各级双折射棱镜的结构角;要提升放大倍数,应设计更大的结构角或者增加级联双折射棱镜数量,但这些都受到光束走离效应的限制,实际中应结合相控阵要求的通光口径和最小角度间隔等因素进行综合设计;放大级系统中,偏振控制误差是造成杂散光的主要因素,应严格控制各级液晶波片的驱动电压。

基于体全息光栅的光学相控阵放大级设计

为了扩展光学相控阵的角度扫描范围,设计了基于体全息光栅的放大级,研究了光栅结构参数及其制作误差对性能的影响规律,提出了容差优化方法。研究结果表明:光栅厚度和折射率调制度是影响衍射效率的主要参数,光栅周期和光栅厚度是影响角度选择性的主要参数。光栅出入射角由光栅周期和光栅矢量倾斜角决定,在保持角放大率不变时,可以通过在出入射面内旋转介质调节这两个参数。实际制作中,光栅周期误差和光栅矢量倾斜角误差会导致衍射角偏离设计值,读出光波长越长,光栅周期误差的影响越小;光栅后面介质折射率越高,光栅矢量倾斜角误差影响越小。增加光栅厚度设计值可以减小光栅厚度误差对衍射效率的影响,而减小光栅厚度设计值可以减小折射率调制度误差对衍射效率的影响,实际制备时,需结合系统需求进行综合设计。