基于光學(xué)相控陣的預(yù)期多個光束遠(yuǎn)場焦斑形狀或位置獨立控制方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于應(yīng)用光學(xué)和衍射光學(xué)交叉【技術(shù)領(lǐng)域】，一種基于光學(xué)相控陣的預(yù)期多個光束遠(yuǎn)場焦斑形狀或位置獨立控制方法，在基于光學(xué)相控陣的預(yù)期多個光束遠(yuǎn)場焦斑形狀或位置獨立控制裝置上，依據(jù)多個光束焦斑的形狀或三維位置在遠(yuǎn)場預(yù)期不同需求，產(chǎn)生相應(yīng)的多個相位分布，多個相位分形成復(fù)合相位分布用于驅(qū)動光學(xué)相控陣，從而實現(xiàn)基于光學(xué)相控陣的預(yù)期多光束遠(yuǎn)場焦斑的形狀或三維位置的任意、獨立、且無機(jī)械慣量編程控制。
【專利說明】基于光學(xué)相控陣的預(yù)期多個光束遠(yuǎn)場焦斑形狀或位置獨立控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于應(yīng)用光學(xué)和衍射光學(xué)交叉【技術(shù)領(lǐng)域】，主要涉及基于光學(xué)相控陣的預(yù)期多個光束遠(yuǎn)場焦斑形狀或位置任意獨立控制技術(shù)，該技術(shù)發(fā)明依據(jù)光學(xué)相控陣的相位分布的調(diào)制可編程控制的優(yōu)點，基于一種新的相位分布形成方法，分別依據(jù)多光束遠(yuǎn)場焦斑形狀或位置的預(yù)期需求，產(chǎn)生相應(yīng)的多個相位分布，多個相位分形成復(fù)合相位分布用于驅(qū)動光學(xué)相控陣，從而達(dá)到對預(yù)期多光束遠(yuǎn)場焦斑形狀或三維位置的任意、獨立、且無機(jī)械慣量編程控制。
【背景技術(shù)】
[0002]在激光雷達(dá)、激光武器、激光鑷子、共焦顯微鏡、激光雕刻、激光加工等等領(lǐng)域，傳統(tǒng)激光束掃描控制方式多采用電機(jī)控制機(jī)械裝置掃描，存在機(jī)械慣量、控制復(fù)雜、體積較大等問題?；诠鈱W(xué)相控陣的新型光束掃描控制技術(shù)很好的克服這些缺點，本人之前的發(fā)明專利，專利號為:20101061377.2，名稱為:《一種基于液晶光學(xué)相控陣的光束焦點三維獨立控制的方法》就是為了克服以上缺點而提出發(fā)明的，但是其中的相位分布形成方法采用的都是直接解析求解方法，控制預(yù)期多光束時存在“不想要的光斑”，且不能實現(xiàn)被控光束焦斑位置控制的同時，其形狀的任意獨立控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:如何實現(xiàn)對預(yù)期多個光束遠(yuǎn)場焦斑形狀或三維位置的任意、獨立、且無機(jī)械慣量編程控制，同時消除“不想要的光斑”。
[0004]本發(fā)明所采用技術(shù)方案是:基于光學(xué)相控陣的預(yù)期多個光束遠(yuǎn)場焦斑形狀或位置獨立控制方法，在基于光學(xué)相控陣的預(yù)期多個光束遠(yuǎn)場焦斑形狀或位置獨立控制裝置上，依據(jù)多個光束焦斑的形狀或三維位置在遠(yuǎn)場預(yù)期不同需求，產(chǎn)生相應(yīng)的多個相位分布，多個相位分形成復(fù)合相位分布用于驅(qū)動光學(xué)相控陣，從而實現(xiàn)基于光學(xué)相控陣的預(yù)期多光束遠(yuǎn)場焦斑的形狀或三維位置的任意、獨立、且無機(jī)械慣量編程控制:
基于光學(xué)相控陣的預(yù)期多個光束遠(yuǎn)場焦斑形狀或位置獨立控制裝置包括順序排列的激光器、孔闌、準(zhǔn)直擴(kuò)束裝置、偏振片、光學(xué)相控陣、透鏡、遠(yuǎn)場多個平面；
依據(jù)多個光束焦斑的形狀或三維位置在遠(yuǎn)場預(yù)期不同需求，產(chǎn)生相應(yīng)的多個相位分
布:
控制某第個光束焦斑的相位分布形成過程*為一自然數(shù):遠(yuǎn)場平面上預(yù)期的焦斑振幅分布為丨且丨11(4沁|在遠(yuǎn)場平面某些坐標(biāo)點的強(qiáng)度為1，其他位置全為0，可
見丨的形狀(即焦斑的形狀)可以是任意預(yù)期形狀分布；相位分布迭代初值設(shè)為0，
后續(xù)迭代中的相位分布可以由遠(yuǎn)場的傅立葉逆變換通過以下步驟確定，假定此時是第》次迭代，》*為大于等于I的自然數(shù)，則有:步驟一:設(shè)定遠(yuǎn)場平面的預(yù)期的目標(biāo)復(fù)振幅分布可以表達(dá)為:
【權(quán)利要求】
1.基于光學(xué)相控陣的預(yù)期多個光束遠(yuǎn)場焦斑形狀或位置獨立控制方法，其特征在于:在基于光學(xué)相控陣的預(yù)期多個光束遠(yuǎn)場焦斑形狀或位置獨立控制裝置上，依據(jù)多個光束焦斑的形狀或三維位置在遠(yuǎn)場預(yù)期不同需求，產(chǎn)生相應(yīng)的多個相位分布，多個相位分形成復(fù)合相位分布用于驅(qū)動光學(xué)相控陣，從而實現(xiàn)基于光學(xué)相控陣的預(yù)期多光束遠(yuǎn)場焦斑的形狀或三維位置的任意、獨立、且無機(jī)械慣量編程控制: 基于光學(xué)相控陣的預(yù)期多個光束遠(yuǎn)場焦斑形狀或位置獨立控制裝置包括順序排列的激光器、孔闌、準(zhǔn)直擴(kuò)束裝置、偏振片、光學(xué)相控陣、透鏡、遠(yuǎn)場多個平面； 依據(jù)多個光束焦斑的形狀或三維位置在遠(yuǎn)場預(yù)期不同需求，產(chǎn)生相應(yīng)的多個相位分布: 控制某第個光束焦斑的相位分布形成過程:?為一自然數(shù):遠(yuǎn)場平面上預(yù)期的焦斑振幅分布為|d(xi,yi)|,且|d(xi,yi)|在遠(yuǎn)場平面某些坐標(biāo)點的強(qiáng)度為1，其他位置全為O，可見|d(xi,yi)|的形狀(即焦斑的形狀)可以是任意預(yù)期形狀分布；相位分布迭代初值設(shè)為O，后續(xù)迭代中的相位分布可以由遠(yuǎn)場的傅立葉逆變換通過以下步驟確定，假定此時是第n次迭代，n為大于等于I的自然數(shù)，則有: 步驟一:設(shè)定遠(yuǎn)場平面的預(yù)期的目標(biāo)復(fù)振幅分布fn(xi,yi)可以表達(dá)為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光學(xué)相控陣的預(yù)期多個光束遠(yuǎn)場焦斑形狀或位置獨立控制方法，其特征在于:所述透鏡的焦距大于O小于等于無窮大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光學(xué)相控陣的預(yù)期多個光束遠(yuǎn)場焦斑形狀或位置獨立控制方法，其特征在于:所述光學(xué)相控陣為透射式光學(xué)相控陣或者反射式光學(xué)相控陣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光學(xué)相控陣的預(yù)期多個光束遠(yuǎn)場焦斑形狀或位置獨立控制方法，其特征在于:驅(qū)動光學(xué)相控陣的復(fù)合相位分布形成方式為多個相位分拼接或者多個相位分疊加。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光學(xué)相控陣的預(yù)期多個光束遠(yuǎn)場焦斑形狀或位置獨立控制方法，其特征在于:多個光束遠(yuǎn)場焦斑的形狀任意、獨立、且無機(jī)械慣量編程控制的同時，多個光束遠(yuǎn)場焦斑的三維位置亦可以被任意、獨立、且無機(jī)械慣量編程控制。
【文檔編號】G02F1/01GK103777376SQ201410021062
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月17日
【發(fā)明者】王東, 賈鵬, 蔡冬梅, 靳寶全, 王云才, 楊毅彪, 武鈺麗 申請人:太原理工大學(xué)