液晶光学相控阵在空间激光通信中的PID跟踪技术

"基于液晶光学相控阵的空间激光通信PID跟踪方法" 在空间激光通信领域，高效、精确的跟踪技术是确保通信链路稳定的关键。本文介绍了一种利用液晶光学相控阵（Liquid Crystal Optical Phased Array, LCOA）进行快速跟踪的方法，尤其适用于多用户接入的空间激光通信系统。液晶光学相控阵具有非机械光束偏转的能力，这使得它成为一种理想的跟踪技术，因为它可以实现快速响应和灵活调整。 文章中提出的跟踪方法基于电荷耦合器件（Charge-Coupled Device, CCD）作为信标光探测器。CCD能够捕获入射的激光信号，并将这些信号转化为电信号。通过集成PID（Proportional-Integral-Derivative）闭环控制算法，系统可以实时计算出光束指向角的控制数据，进而对入射光束进行快速的动态偏转，使光束始终对准探测器中心，实现跟踪目标。 PID控制器是一种广泛应用的反馈控制系统，它结合了比例、积分和微分三个控制要素，能够有效地抑制系统中的高斯白噪声，提高跟踪系统的稳定性。理论仿真结果显示，该PID闭环控制系统对于高斯白噪声的抑制效果显著，可以将跟踪精度保持在6.5 μrad以下。 实验验证了该方法的有效性。在实际操作中，系统经过大约10毫秒的调整后，能够进入稳定的跟踪状态，此时的跟踪精度可达到12.6 μrad。这一结果表明，所提出的基于液晶光学相控阵的PID跟踪方法在实际应用中具有较高的精度和快速响应特性，满足了空间激光通信对高精度、高速度跟踪的需求。 关键词：测量、空间激光通信、捕获、跟踪、液晶光学相控阵、比例积分微分控制 此项研究受到多个基金项目的支持，包括国家自然科学基金青年项目、国家自然科学基金重大研究计划、国防重点实验室基金、上海航天科技创新基金以及广东省公益研究与能力建设专项。这表明该领域的研究受到了国内外科研机构的广泛关注和资金支持，有望在未来进一步推动空间激光通信技术的发展。