高耐受功率液晶光学相控阵器件研究

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA专业学位硕士学位论文MASTERTHESISFORPROFESSIONALDEGREE论文题目高耐受功率液晶光学相控阵器件研究专业学位类别工程硕士学号201522050109作者姓名周庄奇指导教师汪相如副研究员分类号密级注1UDC学位论文高耐受功率液晶光学相控阵器件研究(题名和副题名)周庄奇(作者姓名)指导教师汪相如副研究员电子科技大学成都(姓名、职称、单位名称)申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称光

2、学工程提交论文日期2018.04论文答辩日期2018.05学位授予单位和日期电子科技大学2018年06月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。ResearchonToleranceHighLaserPowerofLiquidCrystalOpticalPhasedArrayDevicesAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaDiscipline:MasterofEngineeringAuth

3、or:ZhouZhuangqiSupervisor:AssociateResearchFellow.WangXiangruSchool:SchoolofOptoelectronicScienceandEngineering独创性声明本人声明所Ｍ交的乍位沦文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研宂成果Ｄ据我所知．除／文中特別加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发灰或撰写过的研究成咒也不包含为获得电子科技大学或其它教ｎ机构的学位或证书而使用过的材料。与我Ｔ同工作的冋志对本研究所做的任何贡献均

4、己在论文中作了明确的说明并表示谢意。５日作者签名Ｆ１期：年月：阄Ｉ，＾论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定ｔ有权保留丼向国家有哭部门或机构送交论文的复印件和磁盘．本人授权电子科技大学可以将学位论文，允许论文被查阅和借阋＇的全部或部分内容编入耵关数据库进行检索，可以采用影印缩印或扫描等Ｍ制手段保存，汇编学位论文《（保密的学位论文在解密后应逋守此规定）良：作者签名：同乃导师签名，３Ｂ期：力丨年￡月＃日摘要摘要液晶光学相控阵由于其高精度

5、指向、波束捷变、低功耗、无机械偏转等优势，被应用于激光通信、高能激光应用等诸多领域。随着应用的逐渐扩展，实际应用对液晶光学相控阵的要求也逐渐提高。能否耐受高功率激光成为了研究的重点和难点，一旦突破该技术壁垒，高功率的液晶光学相控阵必将成为未来科技和军事的主流。本文以液晶光学相控阵为基础，首先着手于高功率液晶移相器的研究，对液晶器件耐受高功率激光做了大量的工作，主要研究内容为：（1）构建了高功率激光入射下液晶光学移相器和相控阵的热力学模型。首先分析了液晶器件的结构对于耐受高功率激光的影响。随后通过COMSOL多物理场耦合仿

6、真软件对构建的器件进行热力学仿真，主要从器件的热源吸收、水冷系统、高导热材料和不同的散热结构出发，对影响器件在高功率激光应用时的主要因素进行仿真分析。最后通过仿真得到了不同条件下器件内部的温度分布，通过MATLAB软件进行了液晶光学移相器和相控阵的相位受温度分布改变的仿真分析，同时计算了高功率激光下，液晶光学相控阵的远场分布特征。仿真分析得出了热源吸收下的热沉积是影响器件工作的主要原因，通过使用高导热系数的硅片和良好的散热系统设计是制备高功率液晶光学相控阵的关键。（2）根据仿真分析结果，有针对性的进行高功率液晶光学相控阵

7、的制备。首先探究了热源吸收最为严重的器件导电层，分析了有机聚合物透明导电薄膜、石墨烯透明导电薄膜、氧化铟锡（ITO）透明导电薄膜和纳米金属网透明导电薄膜在制备器件中的优势和劣势，选择了超薄ITO作为高功率液晶光学相控阵的导电层来制备器件。同时试验了光取向替代传统聚酰亚胺（PI）取向，进一步减少PI对于激光的吸收。最后制备了硅基反射式的液晶移相器，同时通过掩膜板设计，光刻出了符合条件的液晶光学相控阵电极阵列。（3）对制备好的高功率液晶移相器器件进行测试，在国防科技大学的测试平台下，制备好的石英基反射式液晶移相器能够耐受功率

8、为136W的1064nm激光入射，其液晶层温度仅仅上升10度左右，如果测试硅基反射式液晶移相器，耐受激光阈值将进一步提高。通过高功率液晶移相器的制备，给高功率液晶光学相控阵器件的制备打下了良好的基础，制备高功率液晶光学相控阵将不再困难。关键词：高功率，液晶移相器，液晶光学相控阵，热传递模型，透明导电膜层IABSTRA