本文關(guān)鍵詞：電控液晶微光學(xué)組件多路控制儀

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【摘要】：傳統(tǒng)光學(xué)透鏡通過將一定折射率的光學(xué)材料形成特定厚度及形貌輪廓,使光線在貫穿透鏡時(shí)產(chǎn)生彎折,實(shí)現(xiàn)聚光或散光功能。電控液晶微透鏡則可以在不改變透鏡形狀這一前提下,通過施加電信號來調(diào)節(jié)電極板間的空間電場分布,調(diào)變分布在電場中的液晶材料其指向矢的空間排布,使液晶材料折射率產(chǎn)生有序變化,從而對行進(jìn)光波施加匯聚或發(fā)散操作。這種通過施加空間電場來改變液晶微透鏡光學(xué)特性技術(shù),呈現(xiàn)出傳統(tǒng)透鏡所無法比擬的優(yōu)勢,具有廣闊的應(yīng)用前景。由于電極板間所構(gòu)建的空間電場其物理屬性,直接關(guān)系到液晶微透鏡的光場調(diào)變性能,如典型的電場極性改變、驅(qū)控信號頻率或電壓幅值調(diào)變,都會影響液晶微透鏡的光學(xué)行為等。因此,設(shè)計(jì)具有所輸出的電壓信號可動態(tài)調(diào)節(jié),電壓變化范圍寬、調(diào)變精度高、波形及頻率可變化的電控液晶驅(qū)控裝置,具有重要應(yīng)用價(jià)值。本文對早期的液晶簡單控制裝置進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)和再開發(fā),研制了電控液晶微光學(xué)組件多路控制儀。主要內(nèi)容包括:高效能電路的選型和仿真,電路板卡設(shè)計(jì)和軟件調(diào)試設(shè)計(jì),整機(jī)性能測試與評估,用于多種液晶微光學(xué)器件的功能測調(diào)和典型成像探測應(yīng)用等。本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)是:從性能擴(kuò)展、安全性和易用性這三個(gè)方面,設(shè)計(jì)和制作了電控液晶微光學(xué)組件多路驅(qū)控設(shè)備,有效克服和解決了早期裝置所存在的問題。在性能擴(kuò)展方面:(一)顯著增大了輸出信號幅值范圍,將信號峰峰值從96V擴(kuò)大到200V,擴(kuò)展一倍以上;(二)可任意選擇多種波形,早期裝置工作時(shí)只能有效提供方波輸出,本文系統(tǒng)增加了正弦波、鋸齒波和用戶任意自定義波形輸出功能;(三)輸出通道數(shù)擴(kuò)展,早期系統(tǒng)只有8路輸出,本文系統(tǒng)增加到16路同步輸出,有效解決了信號穩(wěn)定并行輸出問題。在安全性方面:(一)采用具有熱關(guān)斷功能的單芯片放大方案替代早期裝置中的級聯(lián)放大方案,即使在高電壓輸出時(shí)發(fā)熱量較大引發(fā)短路,系統(tǒng)也不會發(fā)生連鎖損壞;(二)增加了溫度監(jiān)控報(bào)警模塊并合理配置了微散熱管和高效風(fēng)扇,系統(tǒng)具備因長時(shí)間工作引發(fā)內(nèi)部溫升至閾值時(shí)會啟動報(bào)警并作降溫處理功能。在易用性方面:(一)選用旋鈕式調(diào)節(jié)輸出信號電壓方案代替早期的數(shù)字控制方案,數(shù)字控制調(diào)節(jié)方案雖然較為簡便,但在需要快速提供連續(xù)變化的空間電場來觀測光學(xué)變換效能等情形時(shí),顯得繁瑣甚至?xí)绊憸y控操作;(二)增加了帶觸控功能的大尺寸液晶屏,使人機(jī)交互界面友好,操作簡單易用并具有用戶參數(shù)實(shí)時(shí)存儲功能,再次開機(jī)時(shí)可避免重新配置電學(xué)參數(shù)。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH74

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