本發(fā)明涉及一種多用戶低吸收高效率大口徑液晶光學(xué)相控陣天線，屬于大口徑液晶光學(xué)相控陣、多用戶激光通信、衛(wèi)星激光通信組網(wǎng)、mimo空間光調(diào)制器技術(shù)、近場光場調(diào)控等領(lǐng)域領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、液晶分子具有能夠受到電場調(diào)控的光學(xué)特性，通過改變電場來調(diào)節(jié)液晶分子的排列方向，從而改變透過液晶的光的偏振狀態(tài)。這種特性使得液晶可以作為調(diào)節(jié)光傳輸?shù)挠辛ぞ?。自?960年代液晶顯示技術(shù)問世以來，其在電子顯示領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，如液晶電視、計(jì)算機(jī)顯示器和智能手機(jī)屏幕等。隨著液晶材料和制造工藝的不斷改進(jìn)，液晶顯示技術(shù)的性能也在不斷提高，為液晶光學(xué)應(yīng)用的拓展奠定了基礎(chǔ)。

2、相控陣技術(shù)是一種通過控制光波的相位來實(shí)現(xiàn)波前的精確調(diào)控的技術(shù)。傳統(tǒng)的相控陣由大量獨(dú)立的天線單元組成，通過調(diào)節(jié)每個(gè)單元的相位來實(shí)現(xiàn)對輻射波束的控制。相控陣在雷達(dá)、通信、激光雷達(dá)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)相控陣存在著體積大、制造復(fù)雜、功耗高等問題，限制了其在一些領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，研究人員開始尋求新的相控陣技術(shù)，以滿足更廣泛的應(yīng)用需。大口徑光學(xué)系統(tǒng)具有較大有效孔徑的光學(xué)系統(tǒng)。在光通信、光遙感和激光成像等領(lǐng)域，大口徑光學(xué)系統(tǒng)能夠提高信號接收靈敏度和圖像分辨率，增強(qiáng)系統(tǒng)性能。然而，傳統(tǒng)大口徑光學(xué)系統(tǒng)受制于復(fù)雜的光學(xué)元件和機(jī)械結(jié)構(gòu)，制造和調(diào)整成本較高，且縱向場和橫向場雙層干擾問題也難以解決。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：針對目前現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)大口徑光學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)受限于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及干擾問題，提出了一種多用戶低吸收高效率大口徑液晶光學(xué)相控陣天線。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題是通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

3、一種多用戶低吸收高效率大口徑液晶光學(xué)相控陣天線，包括子孔徑區(qū)域，子孔徑區(qū)域數(shù)量為4個(gè)且各子孔徑區(qū)域間呈旋轉(zhuǎn)對稱；

4、子孔徑區(qū)域包括第一增透膜、第一基板、液晶分子層、第二基板、第二增透膜，由上至下依次層疊設(shè)置；液晶分子層內(nèi)周期排布設(shè)置有間隔子，液晶分子層兩端通過框膠粘連第一基板底部及第二基板頂部；

5、第一基板包括第一玻璃基板、第一pi取向?qū)?，第一玻璃基板設(shè)置于第一pi取向?qū)由希坏诙灏ǖ诙i取向?qū)?、ito電極陣列a、ito電極陣列b、金屬電極、第二玻璃基板，由上至下依次層疊設(shè)置；第一pi取向?qū)?、第二pi取向?qū)泳ㄟ^框膠粘連在液晶分子層上下兩側(cè)；金屬電極設(shè)置于第二基板的第二pi取向?qū)又醒胛恢?，ito電極陣列a、ito電極陣列b組成ito陣列層，設(shè)置于第二pi取向?qū)酉路?，ito陣列層搭載設(shè)置于第二玻璃基板上；金屬電極與ito電極陣列b組成梳狀結(jié)構(gòu)電極，梳狀結(jié)構(gòu)電極通過金屬電極連接到外部驅(qū)動電路的gnd端，ito電極陣列a用于加載交替變化的正負(fù)電場，梳狀結(jié)構(gòu)電極的ito電極陣列b與加載后的ito電極陣列a形成橫向電場以驅(qū)動液晶分子層的液晶分子指向矢偏轉(zhuǎn)。

6、所述第一增透膜、第二增透膜、第一玻璃基板、第二玻璃基板、第一pi取向?qū)?、第二pi取向?qū)泳c框膠兩端對齊，梳狀結(jié)構(gòu)電極中的ito電極陣列b與ito電極陣列a交叉設(shè)置于同一層中以構(gòu)成ito陣列層，ito陣列層中ito電極陣列a與ito電極陣列b的寬度設(shè)置為金屬電極間距的1/5以減小ito吸收。

7、所述ito陣列層由相控單元組成，相控單元為1根ito電極陣列a與相鄰2根ito電極陣列b所包圍的區(qū)域構(gòu)成；第一pi取向?qū)印⒌诙i取向?qū)宇A(yù)設(shè)取向角均為沿面垂直90°方向。

8、所述ito電極陣列a在加電驅(qū)動的過程中，一個(gè)電壓加載周期內(nèi)，加載2次正電壓后加載1次負(fù)電壓，根據(jù)電壓加載周期重復(fù)進(jìn)行電壓加載。

9、所述ito電極陣列a通過驅(qū)動ic驅(qū)動，驅(qū)動ic連接到外部數(shù)據(jù)總線bus，根據(jù)外部處理器控制并采用時(shí)分復(fù)用策略實(shí)現(xiàn)各驅(qū)動ic的數(shù)據(jù)分發(fā)。

10、所述ito電極陣列a、ito電極陣列b于第二玻璃基板上的安裝工藝根據(jù)光學(xué)相控陣天線設(shè)計(jì)需求確定，且安裝于同一玻璃基板上。

11、所述金屬電極設(shè)計(jì)的電阻率小于ito電極以提升電流移動速度并提升液晶分子的控制刷新速率。

12、所述ito電極陣列之間的電極間距減小以提高梯度電場的空間比例及衍射效率，電極間距根據(jù)梯度電場設(shè)計(jì)需求確定并調(diào)整。

13、所述陣列電極a與陣列電極b的電極寬度遠(yuǎn)小于兩者之間的間距，陣列電極a與陣列電極b的制備工藝根據(jù)相控陣天線設(shè)計(jì)需求確定。

14、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：

15、(1)本發(fā)明提供的一種多用戶低吸收高效率大口徑液晶光學(xué)相控陣天線，通過去除傳統(tǒng)液晶相控陣的雙面ito結(jié)構(gòu)中的com地ito，并設(shè)計(jì)唯一一層的ito陣列，減小了ito的面積，ito吸收率至少降低75％，并采用橫向場設(shè)計(jì)，杜絕了縱向場和橫向場雙層干擾問題，電場純凈，相位凹陷問題改善明顯，有效提升波束指向衍射效率；

16、(2)本發(fā)明的陣列電極a和b的電極寬度大比例小于電極間距，在工藝結(jié)構(gòu)制備上相對簡單，包括但不限于濕法、干法、磁控濺射甚至數(shù)控雕刻一次制成，二次修復(fù)電極短路概率大大降低，良品率高；采用電控橫向場電極布局、時(shí)空復(fù)用驅(qū)動和“卐”字型緊湊結(jié)構(gòu)，最終實(shí)現(xiàn)低吸收率、高衍射效率、大規(guī)模電極陣列、高度集成化的大口徑的液晶光學(xué)相控陣器件。

技術(shù)特征：

1.一種多用戶低吸收高效率大口徑液晶光學(xué)相控陣天線，其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多用戶低吸收高效率大口徑液晶光學(xué)相控陣天線，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多用戶低吸收高效率大口徑液晶光學(xué)相控陣天線，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多用戶低吸收高效率大口徑液晶光學(xué)相控陣天線，其特征在于：

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多用戶低吸收高效率大口徑液晶光學(xué)相控陣天線，其特征在于：

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多用戶低吸收高效率大口徑液晶光學(xué)相控陣天線，其特征在于：

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多用戶低吸收高效率大口徑液晶光學(xué)相控陣天線，其特征在于：

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多用戶低吸收高效率大口徑液晶光學(xué)相控陣天線，其特征在于：

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多用戶低吸收高效率大口徑液晶光學(xué)相控陣天線，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
一種多用戶低吸收高效率大口徑液晶光學(xué)相控陣天線，采用電控橫向場電極布局、時(shí)空復(fù)用驅(qū)動和卐”字型緊湊結(jié)構(gòu)，通過4個(gè)旋轉(zhuǎn)對稱的子孔徑區(qū)域組成，4個(gè)子孔徑區(qū)域電極組成一個(gè)“卐”字結(jié)構(gòu)，通過在同一玻璃基板上設(shè)置ITO電極陣列A、ITO電極陣列B及金屬電極的方式，實(shí)現(xiàn)電極之間的橫向電場驅(qū)動液晶分子指向矢偏轉(zhuǎn)，減去了COM?ITO電極，能夠?qū)崿F(xiàn)低吸收率、高衍射效率、大規(guī)模電極陣列、高度集成化的大口徑的液晶光學(xué)相控陣器件。

技術(shù)研發(fā)人員：趙衛(wèi)崗,康博超,譚慶貴,劉星
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安空間無線電技術(shù)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/18