激光雷达是激光技术与微波探测技术相结合的一种先进探测方式。液晶相控阵是一种利用液晶作为移相材料的光学相控阵,可以为激光雷达提供稳定的波束指向和精确的波束扫描,常被用作激光雷达的扫描器。由于激光器热效应的影响,单束激光的功率有限,激光雷达的作用范围受到限制。本文结合液晶相控阵波控技术与相干合成理论,研究了利用多个液晶相控阵组成一维阵列,分别控制多束相干激光的波束方向,以达到在指定方位和指定位置进行相干合成,获取合成激光的目的。合成激光具有高功率、高分辨率以及高光束质量的优点。不仅提高了激光雷达的发射功率,还保留了液晶相控阵技术的灵活的波束方向控制能力,借助电控编码能够实现一定范围内的高精度平面空域扫描。本文依托具体的科研项目,针对基于多个液晶相控阵的激光相干合成技术开展了如下工作:1.研究液晶相控阵的波束控制原理。介绍液晶材料的电光效应,分析液晶相控阵的移相原理,建立液晶相控阵的波控模型,仿真分析波控效果。2.建立基于多个液晶相控阵的激光相干合成技术的理论模型。阐述衍射理论和相干合成理论,结合液晶相控阵波控原理,提出基于多个液晶相控阵的激光相干合成理论,建立相干合成的数学模型。提出相干激光平行传播和聚焦传播两种相干合成方式。3.分析基于多个液晶相控阵的激光相干合成技术的性能特征。针对性能要求提出合成波束的参数评价指标,从三个方面进行分析。分析波束指向误差产生的原因和减小误差的方法,分析目标范围内的峰值光强分布情况,通过光束质量评价参数分析合成波束的波束质量。4.研究基于多个液晶相控阵的激光相干合成技术的优化算法。针对平行式合成中相干波束偏转方向相同的特点,通过SPGD算法优化相干合成效率,改进控制变量迭代公式解决迭代精度与迭代速度之间的矛盾。针对聚焦式合成中相干波束偏转方向各异的特点,通过GS改进算法和相位修正算法提升相位面的精确性,优化相干合成效果。