相控阵雷达中的光纤光栅与集成光学技术

摘要

现代国际军事格局和各国军事力量的发展变化对武器装备中占据着极为重要角色的雷达提出了越来越高的要求。而传统相控阵雷达存在着波束偏斜现象导致的不能满足宽带宽工作要求的问题，并且还有体积庞大、导电电缆的串绕影响发射单元辐射方向等等问题。因此，在各国专家的努力研究下，光控相控阵雷达技术被提了出来，并凭借其较宽的频带宽度、体积小、重量轻、低损耗、抗电磁干扰能力强、不存在传统延时装置的波束偏斜现象等优点而得到各国相关研究机构的高度关注。随着光电技术的日益成熟，光控相控阵雷达也得到了迅速发展，目前已经有多种应用于光控相控阵雷达的光学真延时方案被提了出来。本文围绕其中的光纤光栅真延时技术和集成光学真延时技术作了深入的了解和研究。 利用布拉格光纤光栅或者啁啾光栅的波长选择反射特性，加上合理安排光栅位置与选择相应的激光器、探测器等等就可以实现不同波长的不同延时，实现无偏斜的宽带宽微波扫描。光栅的选频特性优良、体积小，采用光纤光栅的真延时技术设计灵活，可实现大带宽工作，但是系统复杂，难以封装。本文用相位掩模版法刻写了一根光纤布拉格光栅延时线，实验中采用拉伸法得到了两个具有不同中心反射波长的光纤布拉格光栅。计算了啁啾光栅延时的相关公式。 集成光学主要研究集成在一个平面衬底上的光学器件和光电子学系统的理论、技术与应用，以实现光学系统的薄膜化、微型化和集成化。将集成光学技术应用于相控阵天线可以大大缩小系统体积、降低重量及成本，提高系统可靠性。集成光学的材料、工艺以及器件研究的成熟为集成光学真延时相控天线的实现打下了一定的基础。但是目前还没有出现一个光控相控阵天线发射/接受单元所必需的全部器件的集成，只是部分集成，比如延时单元与探测器、放大器或光开关等的集成。提出了一个将光纤光栅写入集成光学材料衬底中的真延时结构设想。

目录

文摘

英文文摘

东南大学学位论文独创性声明及使用授权声明

第一章绪论

1.1引言

1.2相控阵雷达基本原理

1.3光学真延时技术

1.4光学真延时的实现方案

1.4.1光纤延时线(FDL)

1.4.2波分复用技术光学延时

1.4.3自由空间段光学延时

1.4.4平面波导技术光学延时

1.4.5声光技术光学延时

1.5国内外研究进展

1.6光控相控阵雷达的研究意义

1.7本文所做的工作的主要内容

1.8参考文献

第二章光纤光栅真延时技术

2.1光纤光栅

2.1.1光纤光栅的分类

2.1.2光纤光栅的制作方法

2.1.2光纤光栅在通信和传感系统中的应用

2.2光纤光栅真延时实现方案

2.3 2*3光纤布拉格光栅延时线的制作

2.4啁啾光纤光栅延时线的有关计算

2.5参考文献

第三章集成光学真延时技术

3.1集成光学综述

3.1.1集成光学材料

3.1.2集成光学器件

3.2相控阵天线中集成光学技术的发展历程

3.2.1硅/二氧化硅Si/SiO2材料的集成光学真延时

3.2.2铌酸锂LiNbO3/Ti:LiNO3材料的集成光学真延时

3.2.3Ⅲ-Ⅴ族元素InGaAs(p)材料的集成光学真延时

3.2.4有机/聚合物材料的集成光学真延时

3.3结构设计

3.4参考文献

第四章总结与展望

致谢

在读期间发表的论文