【摘 要】
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激光扫描技术在激光雷达、自由空间光通信、全息成像和生物医学成像等方面有着广泛应用。光学相控阵技术是一种非常有前景的新型激光扫描技术,可以在不移动或旋转激光扫描系统的情况下实现精确快速的空间光波束成形。然而受限于现有加工工艺技术,光学相控阵阵元间隔往往大于工作光波长,导致栅瓣的产生,严重降低了波束扫描的质量,限制了波束扫描范围。因此对光学相控阵栅瓣抑制进行深入研究对于实现光学相控阵大范围波束扫描非常
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激光扫描技术在激光雷达、自由空间光通信、全息成像和生物医学成像等方面有着广泛应用。光学相控阵技术是一种非常有前景的新型激光扫描技术,可以在不移动或旋转激光扫描系统的情况下实现精确快速的空间光波束成形。然而受限于现有加工工艺技术,光学相控阵阵元间隔往往大于工作光波长,导致栅瓣的产生,严重降低了波束扫描的质量,限制了波束扫描范围。因此对光学相控阵栅瓣抑制进行深入研究对于实现光学相控阵大范围波束扫描非常有意义。
本文主要研究基于非均匀光学相控阵阵列的栅瓣抑制。详细介绍了光学相控阵波束成形理论,应用改进的遗传算法对非均匀光学相控阵的阵列分布进行了优化以实现最佳的栅瓣抑制,并进一步拓展研究了光学相控阵多阶干涉成像的抑制。具体开展了以下三个方面的研究工作:
1.通过改进的遗传算法优化非均匀光学相控阵阵元分布,对一维和矩形非均匀光学相控阵的栅瓣抑制效果进行了数值仿真分析,结果表明通过改进的遗传算法优化后的超低栅瓣一维光学相控阵和矩形光学相控阵的栅瓣抑制效果明显优于传统的非均匀光学相控阵。
2.提出了一种基于新型环形光学相控阵的超低栅瓣快速大范围波束扫描方式。通过改进的遗传算法优化后的超低栅瓣环形光学相控阵具有极好的栅瓣抑制效果,优化后的超低栅瓣环形光学相控阵具有突出优势:一旦环形光学相控阵通过改进的遗传算法针对特定的俯仰角方向进行优化后,无需重构光学相控阵阵列分布,即可以实现峰值旁瓣电平几乎不变的二维大范围波束扫描,使得大范围快速波束扫描成为可能。
3.研究了阵元随机分布的非均匀光学相控阵的多阶干涉成像的抑制。基于改进的GS(Gerchberg-Saxton)算法,快速恢复光学相控阵相位分布,论证分析了阵元随机分布的非均匀光学相控阵多阶成像抑制的可行性。
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