基于介电弹性体的光学调相器研制及其性能分析

来源 :南京邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huanyou123
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光学相位调制技术的应用十分广泛,例如光通信、光信号处理、综合孔径成像、微波信号处理等领域,都离不开光学相位调制。本文利用介电弹性体材料,设计并制作了一种新型光学调相器。该调相器通过电压驱动介电弹性体形变,达到调节相位的目的。通过相位检测平台检测调相器的相位,再使用数字图像处理技术以及条纹标记法分析其相位变化。最终制备完成的光学调相器的调相精度可以达到1/35λ。本文的主要内容如下:(1)阐述了研究背景及意义,从物态上对光学调相器进行分类,并对固体光学调相器以及介电弹性体材料的研究现状进行了评述。简要介绍相位检测原理以及介电弹性体相关理论。根据介电弹性体的驱动原理,设计制作了一种新型光学调相器,调相器的工作方式为:在电场的作用下,以电极区域形变驱动通光区域形变,利用通光区域的形变实现相位调节。(2)使用固定预拉伸倍数的介电弹性体,制作了不同初始孔径的圆孔调相器。利用光学相位检测平台,采集调相器的条纹变化信息,并通过数字图像处理技术及条纹标记法,对所采集的信息进行处理分析,得到不同初始孔径的圆孔调相器相位与电压变化关系。以介电弹性体3×3倍预拉伸,初始孔径10mm的圆孔调相器为例,在电压从0V增加到4000V时,可以调节的相位为28π,调相精度可达到1/35λ。通过实验,分析初始孔径大小对圆孔调相器性能的影响:介电弹性体预拉伸倍数相同时,圆孔调相器的初始孔径越小,其调相能力越强。(3)以矩形调相器为研究对象,检测了不同规格的矩形调相器的调相能力,其中介电弹性体3×3倍预拉伸、初始窗口宽度10mm的矩形调相器,在电压从0V增加到4000V时,可以调节的相位为22π,调相精度也达到了1/35λ。通过实验,分别研究了介电弹性体预拉伸倍数以及初始窗口宽度对于矩形调相器性能的影响:介电弹性体预拉伸倍数相同时,矩形调相器初始窗口宽度w越小,其调相能力越强;初始窗口宽度相同的矩形调相器,其介电弹性体的预拉伸倍数越大,则调相能力越强。
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