实验对传统的PAPA结构和PA－in－PA结构的衍射效率进行了对比仿真。在口径为100 mm，单个PA－in－PA宽度为10 mm，电极宽度为a＝3μm，电极间距为b＝2μm，工作波长为1 064 nm的条件下，采用理想相位，对衍射角度0°～6°的角度衍射效率进行仿真，结果如图3.21所示，其中0°～0.3°范围内的仿真结果如图3.22所示。

图3.21　传统型PAPA结构与PA－in－PA结构在0°～6°的远场主瓣衍射效率对比

图3.22　传统型PAPA结构与PA－in－PA结构在0°～0.3°的远场主瓣衍射效率对比

由图3.21可知，光束入射传统的PAPA结构器件后，0°～6°之内的远场衍射效率曲线包络呈现冲击振荡分布，连续角度衍射效率不稳定，从总体趋势来看，效率峰值逐步减小；光束入射PA－in－PA结构器件后，0°～6°之内的远场衍射效率曲线整体呈现平滑单调下降趋势，其衍射效率均大于50%。两种器件的衍射效率形成鲜明对比。

由于实际器件的最小控制相位有限，所以实际器件的相位延迟和理想器件将出现细微的偏差。由于器件液晶分子的电压－相位关系只与液晶分子材料、器件厚度、加载电压等有关，而与器件的口径大小无关，为了分析理想相位和实际器件的调制相的衍射对比效果，进行对比仿真。对比仿真过程中，采用了本实验室自主研发的、使用相同液晶分子材料和具有相同液晶盒厚的DF2015型液晶光学相控阵的实测电压－相位关系数据，该器件的电压－相位关系数据通过1／4波片法测试方法获得，测试环境温度为25°，测试波长为1 064 nm，DF2015型液晶光学相控阵的口径大小为10 mm，器件的阈值电压为0.7 V，器件的实测电压－相位关系数据曲线如图3.23所示。(www.daowen.com)

图3.23　DF2015型液晶光学相控阵的实测电压－相位关系数据

对比仿真过程中，器件单个PA－in－PA的子孔径宽度为1 cm，子孔径个数为10，高斯光正入射的条件下，在0°～6°范围内，理想和实测近场相位的远场指向角衍射效率对比如图3.24所示。

图3.24　理想和实测的近场相位的远场指向角衍射效率对比

由图3.24可知，采用PA－in－PA结构，使用与DF2015型液晶光学相控阵相同材料和盒厚制作的较大口径液晶光学相控阵，在0°～6°范围内可以实现与理想器件几乎一样的衍射效率，通过仿真数据对比和分析，其与理想衍射效率的最大误差低于2.52%。