液晶空間光調(diào)制器的相干光學(xué)特性及其在數(shù)字衍射光學(xué)中的應(yīng)用.pdf

1、近年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、高分辨數(shù)字圖像傳感器件(如CCD或CMOS)和高分辨數(shù)字空間光調(diào)制器件(如LCD、LCOS、DMD等)的發(fā)展，光學(xué)波前測量和變換研究領(lǐng)域的一個(gè)新的發(fā)展趨勢是數(shù)字、實(shí)時(shí)和動(dòng)態(tài)。例如，在光學(xué)波前變換方面，通過將計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的計(jì)算全息圖或衍射光學(xué)元件直接輸出顯示到計(jì)算機(jī)控制的高分辨空間光調(diào)制器上，來實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地改變?nèi)肷涔獠ǖ牟ㄇ?。這方面的研究正在形成一個(gè)稱為數(shù)字衍射光學(xué)的新的研究方向。本論文重點(diǎn)研究液晶空間光調(diào)制器(LCS

2、LM)的相干光學(xué)特性及其在數(shù)字衍射光學(xué)應(yīng)用中有關(guān)問題。主要研究內(nèi)容概括如下： [1]在歸納和分析液晶指向矢理論的基礎(chǔ)上，基于吉布斯自由能理論建立了求解液晶指向矢分布的數(shù)學(xué)模型；并通過MATLAB編程實(shí)現(xiàn)了對(duì)液晶分子指向矢分布的數(shù)值求解；為進(jìn)一步定量研究液晶空間光調(diào)制器的相干光學(xué)特性和衍射特性提供了條件。 [2]基于Jones矩陣?yán)碚撛敿?xì)分析了TN-LCSLM在開態(tài)和關(guān)態(tài)情況下的復(fù)振幅調(diào)制特性。我們分析了在關(guān)態(tài)情況下，系統(tǒng)

3、透過率的一些特殊配置情況，通過這些特殊的條件可以對(duì)TN-LCSLM系統(tǒng)的一些固有參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定和測量。開態(tài)情況下，TN-LCSLM系統(tǒng)的光學(xué)特性趨于復(fù)雜，很難給出像開態(tài)情況下的解析解，只能通過數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)系統(tǒng)的光學(xué)特性進(jìn)行描述。基于MATLAB數(shù)值計(jì)算的指向矢分布參數(shù)，我們對(duì)開態(tài)情況下系統(tǒng)強(qiáng)度透過率進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)值計(jì)算，基于數(shù)值計(jì)算結(jié)果，我們提出一種分析TN-LCSLM系統(tǒng)衍射效率的可行性方法。 [3]基于MATLAB數(shù)值計(jì)算

4、得出液晶指向矢在不同電壓下的分布參數(shù)和液晶Jones矩陣?yán)碚摚治隽薚N-LCSLM的復(fù)振幅透過率，利用指向矢分布參數(shù)對(duì)顯示一維矩形光柵時(shí)系統(tǒng)的一級(jí)衍射效率進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算和分析。計(jì)算結(jié)果表明，系統(tǒng)的一級(jí)衍射效率，不僅和外加驅(qū)動(dòng)電壓有關(guān)，還與輸入輸出偏振器的具體配置及透光軸取向有關(guān)，并存在一個(gè)實(shí)現(xiàn)最大一級(jí)衍射效率的系統(tǒng)配置。 [4]基于波相差理論，分析了數(shù)字全息記錄和再現(xiàn)過程中參考光的波面畸變對(duì)再現(xiàn)像的影響；以傅里葉數(shù)字全息為例，