光寻址及电寻址液晶光阀实验报告模板(知识学习)

实验报告

课程名称： 光信息综合实验 课程代码： 11120090 学年： 2013-2014 学期： 秋冬 指导老师： 林远芳 实验名称： 光寻址及电寻址液晶光阀实验 实验类型：综合型 成绩：___ ____

一、实验目的

1、了解光寻址及电寻址液晶光阀的工作原理和使用方法；加深对液晶的电光效应的理解。

2、掌握采用光寻址液晶光阀实现非相干光——相干光图像转换和图像反转的工作原理和方法。

3、掌握应用光寻址液晶光阀进行光学图像实时相减和实时微分的方法，加深对光学图像实时处理的理解。

4、掌握利用电寻址液晶光阀的响应曲线进行图像反转和图像边缘增强的工作原理及方法。

5、了解全息原理和计算全息的特性并学会进行全息图的光学再现。

二、实验原理

1. 光寻址液晶光阀的工作曲线

(1) 按照液晶光阀的工作原理，也可以从电学特性的角度考虑，将液晶层、介质高反膜、光阻隔层和光导层都相应地看作电阻和电容的组合，从而得出结论：LCLV 不能在直流状态下工作，也不能在高频状态下工作，对于一个特定的光阀而言，存在一个最佳工作点。

(2) 实验表明，液晶光阀的读出光与写入光，即输出光强与输入光强有关，在一定的输入光强范围内，输出光强与输入光强呈线性关系。

(3) 称无写入光时液晶光阀的输出光强与液晶光阀上所加的驱动电压的关系曲线为液晶光阀的工作曲线，该曲线存在多峰，输出光强在驱动电压取得某些值时出现极小值；而取另外一些值时，输出光强出现极大值。极小值处为正像工作点，极大值处为负像工作点，在做图像反转实验时。为了使正负图像对比度最好，可以选取极大值、极小值处为图像反转实验的工作点。 2. 光学图像的实时微分、相减原理

La —He-Ne 激光器，L1—扩束镜， L2—准直透镜，PBS —偏振分光棱镜

LCLV —液晶光阀，L3－成像透镜，物—图象透明片，S —观测屏，Lamp —卤钨灯

(1) 通常液晶光阀的读出光强与输入光强不是单值对应的。

(2) 利用液晶区域的这种非线性输入输出特性，可以实现图像的微分处理，获得图像的实时边缘增强，通过调整液晶光阀的驱动电压、驱动频率和入射偏振方向，能达到最佳的增强效果。

(3) 右光路中放置有λ/4波片，两图像在输出面上叠加时，相互间存在相位差，适当旋转λ/4波片，两图像在输出面叠加的结果，可以得到一个强度正比于输出图像之差的处理图像。该图像重叠在强度恒定的背景上，

Lamp

物1

L 3

LCLV

PBS

L 2

L1

La

物2 λ/4

接收屏

姓名： 王加琪 学号： 3100102617 日期： 地点： 玉泉校区教三209-211

于是获得了图像实时相减的结果。

(4) 如果物1和物2是两个完全相同的图像，并且使两路光的放大倍率稍有差别，这时输出面上两图像大小不等，当作相减处理时，也能得到图像的轮廓，从而也可以获取光学图像的微分图像。

3．电寻址液晶光阀的电光效应曲线

电寻址液晶光阀是利用液晶混合场效应制成的一种透射式电寻址空间光调制器。控制液晶像素电光效应的实际电压值，是由液晶光阀驱动以60Hz的频率矩阵式扫描两边的像元电极来决定的。利用90o扭曲向列型液晶的液晶光阀与起偏器、检偏器一起组成一个空间光调制器。改变起偏器和检偏器的偏振轴，可以得到不同的电光效应曲线。通过改变所加的电压值，得到不同的输出光强，就得到液晶的电光效应曲线，即电压和输出光强的关系曲线。

三、实验内容

1．光寻址液晶光阀实验选用的是浙江大学生产的水平定向45°扭曲向列型液晶光阀，其分辨率为30线对/mm，以卤钨灯作为非相干光源。使写入光为零，光阀所加电压频率1KHz，将光阀的驱动电压从0V增加到10V，在观察屏处，用光电探测器同时测量光强值。对测量的数值进行处理，可以获得液晶光阀的工作曲线。接着，将电压分别固定在最小光强和最大光强所对应的值处，将光阀的驱动频率从0.5KHz增加到1.5KHz，得到不同条件下的曲线，进行比较。根据获得的液晶光阀的工作曲线，确定工作曲线上的光强的极大值对应的液晶光阀上的驱动电压的频率和幅值。把光阀上的驱动电压设置为所获得的频率和幅值。写入一图象，则在观察屏上得到该图象的反转。

2．激光器提供入射光，电寻址液晶光阀由驱动电路驱动，并与计算机相连，光探测器采用硅光电池以探测透过液晶的光强。按照“光路调整步骤”部分的说明调好光路。运行软件CGH.exe，点击程序界面电光效应菜单，输入不同的电压值V，间隔取0.5V或者更小，读取光探测器读数，记录下相应的光强，填入数据记录表格。比较各电光效应曲线的不同。

3．计算全息光学实验。透射型电寻址液晶光阀与计算机视频输出联接，接受其调制信号。计算机输出全息图的电信号到液晶光阀上，由驱动电路驱动的LCD根据寻址电信号改变其每一个液晶像素的透过率，从而把电信号转换成空间的光强分布。激光器出射的光束照射记录着全息条纹的液晶光阀，全息条纹将入射的激光向特定的方向衍射，衍射光线经过傅里叶变换透镜会聚形成物体的像。

4．傅立叶变换性质及全息性质的验证。根据“光路调整步骤”调好光路。验证傅立叶缩放定理、旋转定理。

观察互补全息图再现、全息图裁减，验证卷积定理。

四、实验结果记录、数据处理分析

倍率*1000 90°反像边缘加强

0.0 0.15 0.15 0.25

0.5 0.15 0.18 0.24

1.0 0.15 0.19 0.23

1.5 0.16 0.20 0.22

2.0 0.17 0.21 0.21

2.5 0.18 0.21 0.19

3.0 0.18 0.22 0.18

3.5 0.19 0.22 0.16

4.0 0.20 0.23 0.14

4.5 0.20 0.23 0.14

5.0 0.20 0.23 0.14