应用于激光雷达和激光通信的电光晶体扫描与开关器件研究

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随着现代光学和激光技术的发展,电光效应在工程技术中,特别是在激光技术中,如激光通讯、激光雷达、激光显示、光学数据处理等领域发挥了越来越重要的作用。利用电光晶体的电光效应制作的电光器件,提高了激光器的性能,扩大了激光的应用范围,促进了激光技术的发展。  电光晶体扫描和开关器件是电光效应的两个重要的应用方向,尤其在激光雷达和激光通信等领域具有至关重要的意义。因此,讨论不同电光晶体扫描与开关器件,理论分析和实验研究其特性和应用,研究开发新型的电光偏转器,对于电光晶体的应用和拓展,对于激光雷达和激光通信都具有十分重要的意义。  本文主要从以下几个方面对电光晶体扫描与开关器件进行了研究:  1.设计了基于Crossbar电光开关网络的偏振结构自由空间全光路由器:提出了基于晶体电光开关和偏振分束元件的3×3全光路由装置的两种基本结构,对两种结构进行了对比和分析,并对其中一种方案进行了可行性分析和实施方案设计;实现了N×N全光路由器的拓展;对基于铌酸锂晶体电光开关和偏振分束元件的2×2全光路由装置进行了实验验证,并探讨拓展到3×3全光路由装置可能出现的问题以及解决方案。  2.设计了电光开关阵列光束扫描器:提出了4×4铌酸锂电光开关阵列光束扫描器,可以实现大角度的光束偏转;提出了采用精扫描和粗扫描相结合的精—粗两级的光学扫描方案,实现较大范围内的高精度光束扫描,并提出了可行性方案分析。  3.分析了KTN晶体的电子注入效应引起的光束偏转及其基本原理;实验测量了KTN晶体的居里温度并对KTN晶体进行了电光偏转实验;分析了影响其光束偏转性能的原因并设计KTN晶体电光偏转集成模块;探讨其应用在菲涅尔望远镜合成孔径激光成像雷达的可能性。
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