本文關(guān)鍵詞：大偏轉(zhuǎn)角液晶光柵相位反演研究　出處：《長江大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：液晶是一種在某溫度范圍之內(nèi)兼有介于液體和晶體兩種特性的物質(zhì),故液晶分子的排列結(jié)構(gòu)并非跟晶體一樣的堅固,液晶分子排列表現(xiàn)為柔軟又很容易變形的特點,它的分子形狀一般呈現(xiàn)為長棒形,具有光學各向異性和介電各向異性這兩種特性。當在電場作用的情況下,液晶的特性會發(fā)生變化,會引發(fā)液晶的折射率發(fā)生變化。液晶光柵的基本原理是利用液晶折射率變化會導致相位差的改變以及偏轉(zhuǎn)特性的改變。液晶光柵這種獨特的電光效應是所有液晶光學器件的基本工作機制。光學相控陣技術(shù)是改變出射光的波前局部相位分布,使出射光在特定方向上產(chǎn)生彼此同相的相長干涉,得到在所需方向上一束高強度的光束。液晶光柵就是作為光學相控陣來實現(xiàn)出射光束的波前分布和光束靈活偏轉(zhuǎn)。在衛(wèi)星激光通信、激光雷達等通信系統(tǒng)中液晶光柵被廣泛的應用,液晶光柵可以使激光束實現(xiàn)靈活的偏轉(zhuǎn)控制,為通信系統(tǒng)發(fā)展瓶頸帶來了很好的發(fā)展前景。在對激光束質(zhì)量進行控制時,需要對液晶光柵相控陣的波前分布進行測試和分析出射光束波前畸變的情況。光束在近場時波前會出現(xiàn)畸變也就是偏離了理想波前的相位起伏,這是影響遠場光束質(zhì)量的決定性原因。在對激光參數(shù)進行診斷時,常用RMS值即波前每一點平均波前之差的均方根來表示波前畸變的大小。液晶光柵波前輪廓會發(fā)生劇烈的變化,要想準確的測量出液晶光柵的波前輪廓,了解波前分布誤差對液晶光柵性能和衍射光場分布的影響是很有必要的。液晶光柵加電后形成的相位輪廓是二元臺階形狀,但在實際應用中很難得到理想的臺階形狀,因此會對液晶光柵的性能造成大的影響。要使激光雷達、衛(wèi)星通信等通訊系統(tǒng)的工作性能穩(wěn)定,就需要對其近場波前特征進行測試,反演出器件的相位輪廓。本論文用+1級的衍射光場反演液晶光柵的相位輪廓,用Matlab進行仿真分析,研究由干涉條紋圖反演大偏轉(zhuǎn)角液晶光柵相位重構(gòu)算法。在干涉計量術(shù)中,剪切干涉法是采用波面與其本身被錯位后形成的波面相互重疊而產(chǎn)生干涉從而對光學元件、光學系統(tǒng)或變形波面進行檢測的一種方法,可以用來相位恢復。根據(jù)波面錯位的形式不同,可分為徑向、橫向、旋轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)剪切四種形式。其中橫向剪切干涉和徑向剪切干涉這兩種干涉法得到了較為廣泛的研究和應用。徑向剪切干涉技術(shù)就是將通過徑向剪切干涉儀后的待測波前分別進行不同倍數(shù)的縮放后在相互重疊的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生干涉,可以用得到的干涉條紋圖恢復待測波前的相位分布。與斐索干涉、泰曼-格林干涉進行比較時,徑向剪切干涉跟后者相比能測試大的口徑范圍,并且具有高精度和對環(huán)境擾動、機械振動不敏感的特點。本論文用Matlab模擬干涉條紋圖,通過用徑向剪切波面重構(gòu)迭代算法來恢復待測波前。另外,可以根據(jù)徑向剪切干涉波面的特點來得到波面迭代的重構(gòu)算法,對計算點數(shù)、迭代次數(shù)、濾波窗大小不同的情況下進行仿真,分析重構(gòu)的相位結(jié)果與重構(gòu)精度。通過徑向剪切干涉實驗得到干涉條紋圖,計算出條紋頻譜圖,驗證載波頻率越大,調(diào)制在載波上的干涉光場的零級光譜和一級光譜就會分得越開。運用標定的高精度平板面形精度來檢驗實驗系統(tǒng)的測量精度。實測了液晶光柵的靜態(tài)相位分布及偏轉(zhuǎn)時的相位分布,驗證了單一衍射級反演法可以實現(xiàn)大偏轉(zhuǎn)角液晶光柵相位輪廓的測量。
【學位授予單位】：長江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O753.2

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