カスケード液晶偏光格子は広角スキャン応用において、角度方向の変化に伴い回折効率が大きく変動し、システムのエネルギー安定性を著しく制限しています。このボトルネックを克服するため、本研究では2次元ビーム偏向構造の回折効率均一性を制御するカスケード系列のメカニズムを体系的に検討し、高い均一性の回折エネルギー分布を実現する最適設計パラダイムの確立を目的としています。均一性評価因子を目的関数とした最適化手法を構築し、理想的および実際の液晶波長板条件下でのデバイス性能を比較することで、カスケード系列が効率均一性に与える内在的メカニズムを明らかにしました。研究結果は、調整性能が優れた液晶波長板を用いるカスケードシステムにおいて、大角度格子をカスケードリンクの前端に配置することで回折効率分布のエッジ減衰を効果的に抑制できることを示しています。50°×50°の視野範囲において、最適化されたカスケード系列適用後、送信モードにおける中心とエッジ領域の総回折効率の最大差は40.86％から13.71％に大幅に低減し、受信モードでは44.05％から15.36％に改善されました。本研究は、高いエネルギー均一性を持つ広角スキャン用液晶偏光格子システム設計に対する明確な理論的指針を提供するだけでなく、この最適化戦略が送受信共路構成においても適合可能であることを実証し、レーザー通信やレーザーレーダーなどの分野におけるコンパクトなビーム偏向技術の発展へ重要な意義を持ちます。

液晶偏光格子;ビーム偏向;カスケード順序;回折効率;広角スキャン