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激光偏转技术的理论和实验研究

林楠  
【摘要】:光束偏转技术在许多光学和光子应用中是不可或缺的。基于液晶材料的电光偏转器具有尺寸小、驱动电压低、电光系数高、功耗低等优点,受到普遍关注。特别是将液晶与闪耀光栅组合起来的液晶闪耀光栅,其器件制作简单、操控方便,在激光雷达、自适应光学系统、投影显示等方面有着巨大的应用潜力。本文首先开展了基于液晶闪耀光栅的光束偏转技术的理论和实验研究。通过对其工作原理及偏转特性的理论分析和数值模拟,设计了一个可实现20.9°离散偏转角的反射式液晶闪耀光栅;在此基础上,实验制备了一个反射式液晶闪耀光栅,测量了其在不同的入射波长、偏振态及入射角条件下的偏转特性;并针对实验结果,提出采用双频液晶制作液晶闪耀光栅的方案,模拟结果显示该方案有利于获得更大的偏转角度。此外,本文还开展了基于硅基光波导的光束偏转技术的理论研究。随着硅光子集成技术的发展,利用硅基光波导阵列实现光束偏转成为一个新的研究课题。为实现光束的大角度偏转,提出了一种激光调谐的新型硅基光束偏转技术。从结构设计和工作原理两个方面,分析了影响其偏转特性的因素,并对其偏转特性进行了模拟计算,结果显示,仅需要一个30 nm的调谐光源即可实现57.6度的快速扫描。


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