本文關(guān)鍵詞：液晶空間光調(diào)制器調(diào)制特性及其在數(shù)字全息中的應(yīng)用研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：基于液晶和硅材料制成的電尋址空間光調(diào)制器作為一種實時波前調(diào)制器件,對空間傳播的光波,可完成二維并行光波前的振幅(強度)、相位或偏振態(tài)調(diào)制,在三維顯示、自適應(yīng)光學(xué)、光電檢測、全息成像等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。但是,不同空間光調(diào)制器的調(diào)制特性各不相同,即使是同一品牌同一型號,其調(diào)制特性也不盡相同。因此,研究空間光調(diào)制器的調(diào)制特性尤為重要,并且以此為基礎(chǔ)可以利用空間光調(diào)制器來設(shè)計衍射光學(xué)元件,彌補傳統(tǒng)光學(xué)元件設(shè)計中高成本、不可調(diào)節(jié)的不足,具有更大的靈活性。本論文主要包括兩方面的內(nèi)容:一是硅基并行準(zhǔn)直液晶(PA-LCOS)反射式空間光調(diào)制器的相位調(diào)制特性研究,分析了光正入射和斜入射對調(diào)制結(jié)果的影響;二是應(yīng)用該空間光調(diào)制器設(shè)計和實現(xiàn)了衍射光學(xué)元件功能,并用于數(shù)字全息成像。具體內(nèi)容如下:1、PA-LCOS反射式空間光調(diào)制器的相位調(diào)制特性研究。通過在PA-LCOS上加載灰度圖,改變每個像素點的電壓,實現(xiàn)液晶分子取向的變化,完成對光波前的相位調(diào)制。深入研究了四種干涉測量方法—楊氏雙孔干涉、邁克爾遜干涉、馬赫曾德干涉和數(shù)字全息方法,分析比較各自的特點。前三種方法通過觀察干涉條紋的移動,確定相位調(diào)制值,缺點是需要采集和處理多幅圖像比較費時。而數(shù)字全息方法可以實時測量二維空間的相位調(diào)制值,具有全場、快速的優(yōu)點。因此采用無透鏡傅里葉變換數(shù)字全息方法,設(shè)計了灰度值從0到255線性變化的圖像加載到PA-LCOS上。通過再現(xiàn)數(shù)字全息圖,一次即可得到相位調(diào)制曲線。為了消除相位畸變,采用了兩步曝光法進行實驗,方法為在PA-LCOS上分別加載0-255灰度圖和0灰度圖記錄兩幅全息圖,再現(xiàn)的相位圖相減,從而校正相位畸變。2、讀出照明光入射角對PA-LCOS相位調(diào)制特性影響的研究。對于反射式空間光調(diào)制器的實際應(yīng)用,常常需要用傾斜的照明光讀出,這有利于光學(xué)元件布局和排除光束串?dāng)_等,因此有必要研究讀出照明光入射角對PA-LCOS相位調(diào)制特性的影響。采用532nm波長的激光器和楊氏雙孔干涉的光路結(jié)構(gòu),得到不同傾斜角度讀出光照明情況下的相位調(diào)制曲線。結(jié)論是,入射角對PA-LCOS的相位調(diào)制起到重要的作用,隨著入射角的增加相位調(diào)制值減小。同時,針對閃爍效應(yīng)和相干噪聲,采用了一系列圖像處理方法簡化了計算并提高了測量精度。3、設(shè)計PA-LCOS作為衍射光學(xué)元件用于數(shù)字全息成像研究。首先,加載二次相位因子于PA-LCOS上,通過調(diào)制光波前的相位實現(xiàn)透鏡的功能,模擬和實驗結(jié)果驗證了可行性。其次,在同軸數(shù)字全息中,通過在PA-LCOS上加載啁啾式復(fù)振幅分布調(diào)制光波前,實現(xiàn)物光在兩個平面,從而記錄兩幅全息圖。再通過兩幅全息圖之間的運算,去除了再現(xiàn)結(jié)果中的零級和共軛項,模擬和實驗結(jié)果均驗證了這一方法。這種方法不需要光學(xué)元件進行任何的機械運動,因此具有更快的速度和準(zhǔn)確性,系統(tǒng)也更加穩(wěn)定。再次,PA-LCOS也用于離軸無透鏡傅里葉變換數(shù)字全息中抑制散斑噪聲,通過在PA-LCOS上加載復(fù)振幅分布,軸向移動物光,記錄不相干的多幅全息圖來去除散斑噪聲,模擬結(jié)果驗證了該方法。
【關(guān)鍵詞】：硅基液晶空間光調(diào)制器 相位調(diào)制特性 數(shù)字全息 傾斜入射 衍射光學(xué)元件 散斑抑制
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O438.1;TN761
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-15
• Chapter 1 Introduction15-27
• 1.1 The signi?cance of characterization of LCOS spatial light modulatorand its applications15-16
• 1.2 Research status of characterization of LCOS16-21
• 1.3 Research status of applications of LCOS21-22
• 1.4 Research status of applications of LCOS in digital holography22-24
• 1.5 Main research contents of the thesis24-27
• Chapter 2 Liquid crystal on silicon spatial light modulator27-46
• 2.1 Properties of LC27-31
• 2.2 SLM31-32
• 2.2.1 Types of SLM31-32
• 2.3 LCOS32-36
• 2.3.1 Working principle of LCOS32-34
• 2.3.2 Modulation properties of LCOS34-36
• 2.4 Characterization of LCOS36-40
• 2.5 Digital holography40-45
• 2.5.1 Off-axis digital holography43
• 2.5.2 In-line digital holography43-45
• 2.6 Chapter summary45-46
• Chapter 3 Phase modulation characterization of LCOS46-66
• 3.1 Michelson interferometric method48-49
• 3.2 Young-double hole method49-51
• 3.3 Mach?Zehnder method51-52
• 3.4 Comparison and discussion52-55
• 3.5 Lensless Fourier transforms digital holography55-57
• 3.6 LFTDH experiment and discussion57-59
• 3.7 Direct and complete characterization of phase modulation of LCOS59-61
• 3.8 Experimental results and discussion61-65
• 3.9 Chapter summary65-66
• Chapter 4 Evaluation of phase modulation dependence on the angle ofincidence66-77
• 4.1 Principle of phase modulation dependence on angle of incidence .. 5467-68
• 4.2 Experimental results and discussion68-75
• 4.3 Chapter summary75-77
• Chapter 5 LCOS as diffractive optical element and i ts application i n i n-line digital holography77-101
• 5.1 LCOS as diffractive optical element78-83
• 5.2 Dual plane in-line digital holography83-84
• 5.3 Principle84-89
• 5.4 Experimental results and discussion89-95
• 5.5 Speckle suppression in off-axis lensless Fourier transform digitalholography95-99
• 5.5.1 Simulation97-99
• 5.6 Chapter summary99-101
• Chapter 6 Conclusion101-106
• Bibliography106-121
• Published Articles121-123
• ACKNOWLEDGEMENTS123-124

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 肖文;張菁;戎路;潘鋒;劉爍;王t爐

本文編號：253591