液晶空间光调制器相移特性研究
液晶空间光调制器光电特性研究报告心得体会
液晶空间光调制器光电特性研究报告心得体会液晶空间光调制器（LCD-SLM）是一种利用液晶材料的光电特性来调制和控制光信号的设备。
通过控制液晶材料中液晶分子的排列状态，可以实现对光的相位、振幅和偏振等特性的调制。
在这次光电特性研究中，我们对LCD-SLM的调制特性进行了详细的实验研究，并对实验结果进行了分析和总结。
首先，我们对LCD-SLM的高频响应特性进行了测试。
通过改变输入信号的频率，并测量输出信号的相位和幅值，我们可以得到LCD-SLM的频率响应曲线。
实验结果表明，LCD-SLM的响应频率范围较宽，且输出信号的相位和幅值能够随着输入信号频率的变化而变化。
这说明LCD-SLM可以实现对光信号的高频调制，具有良好的动态性能。
其次，我们对LCD-SLM的偏振特性进行了测试。
通过调节LCD-SLM的驱动电压和极化方向，我们可以改变液晶材料对光的偏振状态，从而实现对光信号偏振的调制。
实验结果表明，LCD-SLM能够实现对光信号的线性偏振和圆偏振的调制，并且在不同偏振状态下输出信号的相位和幅值也有所变化。
这说明LCD-SLM对光的偏振调制具有较好的性能和灵活性。
此外，我们还对LCD-SLM的工作温度特性进行了测试。
实验结果表明，在一定温度范围内，LCD-SLM的调制性能基本稳定。
然而，在超过一定温度范围后，液晶材料的分子排列状态会发生变化，导致LCD-SLM的调制性能下降。
因此，在实际应用中，需要控制好LCD-SLM的工作温度，以确保其性能的稳定和可靠。
通过这次光电特性研究，我对LCD-SLM的原理和特性有了更深入的了解。
LCD-SLM作为一种光电器件，在光通信、光计算和光存储等领域具有广泛的应用前景。
在未来的研究中，我希望能够进一步探索LCD-SLM的非线性特性，以及其在光学信号处理和光学成像等方面的应用潜力。
泰曼格林干涉仪测量液晶空间光调制器的相位调制特性
１３６２中国激光艿一２ｎ（Ａ／Ａ），（４）式中△为十涉条纹的相对移动缋。
Ａ为Ｆ涉条纹的周期宽度。
图３灰度图与对应的干涉条纹Ｆｉｇ．３Ｇｒａｙｓｃａｌｅｉｍａｇｅｓａｎｄｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｆｒｉｎｇｅｓ４实验结果图４是空Ｉｈｊ光调制器强度透射率随灰度级变化的曲线。
曲线的均方根（ＲＭＳ）值为０．０１，这表明液晶空Ｉ＇ＢＪ光调制器在纯相位调制模式下伴随的振幅调制非常小，可忽略。
图５是ＳＩ。
Ｍ的相位调制特性曲线，最大相位调制达到３．２ｎ，并且对应０～１００和１５５～２５５的灰度范围相位呈非线性分布，在１５５～２５５灰度范围内相位曲线的非线性度达到１７．２３％。
由于卒间光调制器为动态衍射器件，通常要求它工作在相位为Ｏ～２７ｃ的线性区域，因此必须对该器件相位调制的非线性进行校正。
堂皇曼量屯量嗣重ｏＺ图４强度透射率随灰度级变化曲线Ｆｉｇ．４Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｙｖｅｒｓｕｓｇｒａｙｌｅｖｅｌ在图５曲线中找到灰度范围为１８５～２５５对应的比较平滑的相位曲线。
在７０个灰度级上对应０～２７ｃ的相位调制。
采Ｊｔｊ反插值法建立线性查找表。
确定实际灰度值在１８５～２５５内与计算灰度值在０～２５５之间的对应关系，如图６所示。
利用该杏找表可以实现Ｊｌｊ户输入端０～２５５灰度级与器件０～２７ｒ相位调制的线性对应父系。
图５相ｆ垃调制特性曲线Ｆｉｇ．５Ｐｈａｓｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ宅己一九罂％高三ｏ《图６计算灰度值与实际厌度值的对应关系Ｆｉｇ．６Ｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｃｏｍｐｕｔｅｄｇｒａｙｌｅｖｅｌａｎｄａｃｔｕａｌｇｒａｙｌｅｖｅｌ图７线性相位调制特性曲线Ｆｉｇ．７ＩＡｎｅａｒｐｈａｓｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ校正的相位特性曲线如图７所示。
通过１０组测量数据得到相位调制范围为０～２．Ｏ％ｒ，非线性度减／ｂＮ２．８５％，是原相位曲线的１／８，可见利用线性查找表能够明显改善相位调制的非线性。
空间光调制器的相位调制特性
空间光调制器的相位调制特性作者：贺腾李建强王辉安俊鑫来源：《价值工程》2017年第03期摘要：载波的相位对其参考相位的偏离值随调制信号的瞬时值成比例变化的调制方式，称为相位调制，或称调相。
本文拟采用杨氏干涉装置，测量其相位调制特性。
具体内容包括搭建杨氏干涉光路，完成数据的采集以及实现干涉条纹的处理，得到相位调制特性。
Abstract： The phase modulation or phase refers to a modulation way in which the carrier phase will proportionally change along with the instantaneous value of the modulated signal to the reference phase deviation value modulation. This paper plans to use Young's interference device to measure the phase modulation characteristic. The specific contents include building Young's interference light path， completing the data collection， and achieving the process of interference fringes， obtaining the phase modulation characteristics.关键词：相位调制；杨氏干涉；干涉条纹Key words： phase modulation；Young's interference；interference fringe中图分类号：TN761 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）03-0120-020 引言空间光调制器是一种对光波的光场分布进行调制的元件，广泛地应用于光信息处理、光束变换、输出显示等诸多应用领域。
高精度纯相位液晶空间光调制器的研究_刘永军
Investigation on the Liquid Crystal Spatial Light Modulator with High Precision and Pure Phase
L iu Yongjun1, 2 Xuan L i1 Hu Lifa1 Cao Zhaoliang1 L i Dayu1 Mu Quanquan1 L u Xinghai1
Fig. 1 The simulated result of the tilt angle along the no rmal of LC cell as a function of z at different applied voltages
1 683
光 学 学 报 25 卷
,
(3)
其中
K
= K 33 - K 11 , r K 11
=
ε∥ - ε⊥ ε⊥
,
C
=ε0 ε⊥
(1
D2z +rsin2 θm)
,
θm 是液晶分子的最大倾角 , 通过两边界层的边界条
件 解方 程(3) 就 可以 得到 在给 定 的 电压 下 液 晶盒 内
部分子倾角的分布 。根据各向异性介质的折射率椭
球的公式
ne (θz)
=(n
2 o
c
os2
no ne θz +n2e
sin2
θz )1
/
2
,
(4)
就可以得到有效光程为
d
∫ L =d neff = ne(z)dz ,
(5)
0
所以得到相位为
=2πL /λ.
(6)
2. 2 计算模拟
根据所用日本油墨公司生产的 RDP-92975 型液
空间光调制器的相位调制特性
价值工程
空间光调制器的相位调制特性
The Phase Modulation Characteristic of Spatial Light Modulator
贺腾淤HE Teng;李建强于LI Jian-qiang;王辉于WANG Hui;安俊鑫于AN Jun-xin ( ① 西 安 工 业 大 学 ，西 安 7 1 0 0 2 1 ;② 河 南 北 方 红 阳 机 电 有 限 公 司 ，南 阳 4 7 4 6 7 8 ) ( ① X i'an Technological U niversity，X i'an 7 10021， China; ② Henan North Hong Yang Mechanical and Electrical Co.,Ltd.,Nanyang 474678, China )
杨 氏 双 缝 （如 图 2 中（d )所 示 ）会在空间光调制器上 产 生 一 组 双 缝 ，将 其 中 一 个 缝 的 相 位 发 生 变 化 ，作为 测试 组 ，另一个缝无相位改变，作为参考组。入射光透过双缝 在 CCD记录面上产生干涉条纹。改变其中一个缝对应的 相 位 值 ，干涉条纹会产生相对移动，移动量反应出相位的 变 化 。相 移 量 与 条 纹 的 相 对 位 移 的 关 系 为 ：椎=8/棕(2仔)。
空
杨
氏 双 缝
间 光
调 制
透 镜
显
微 物
镜
图1
器 双缝干涉法测量空间光调制器相位特性曲线实验原理图
空 间 光 调 制 器 上 加 载 的 灰 度 分 成 两 个 部 分 ，一部分
灰 度 始 终 保 持 为 0 ，另 一 部 分 从 0 开 始 每 隔 5 度改变一
液晶空间光调制器相位调制特性研究综述
近晶相液晶(smectic)
胆甾相液晶(cholestevic)
Page 8
三 液晶的光学特性
1. 液晶各向异性的描述
平行 (//) 方向：沿分子长轴方向，指液晶分子集合体的平均长轴 方向。
垂直(┴)方向：沿液晶分子集合体的平均短轴方向。
指向矢(n)方向：在向列液晶中长轴的平均方向也可以看作该液晶 的指向矢方向。
Etx an bn a2 b2 a1 b1 Eix Ety cn d n c2 d 2 c1 d1 Eiy
an bn 式中， c d n n
为表示光学元件偏振特性的琼斯矩阵。
Page 14
<2>扭曲向列相液晶TN位相调制原理---伴随振幅调制
液晶的有效双折射率：
ne (θ)为液晶有效双折射率，为 θ 的函数；ne 为液 晶的异常折射率，no为液晶的寻常折射率，ne 和no 均由液晶本身决定；θ是液晶分子指向矢和电场方 向的夹角。 对于光学正性液晶： 当施加不同的电压时液晶的分子长轴和电场之间会有不同的夹角。通过液 晶有效双折射率变化来改变光通过液晶时的光程，达到相位调制的目的， 位相的调制量为：
x
某时刻右旋圆偏振光E 随Z的变化
任何一种偏振光，都可以用两个振动方向互相垂直，相位有关联的线偏振光来表示。
Page 5
二 偏振器件的琼斯矩阵
1. 偏振光的琼斯矩阵表示法
1941年琼斯利用一个列矩阵表示电矢量的 x、y 分量
i Ex E0 x e x i y Ey E0 y e
自然光的等效 一束自然光可以等效为:光振动方向相互垂直的、等振幅的、互不相干 的、光强度各占一半的两束光。
液晶空间光调制器光电特性研究报告心得
液晶空间光调制器光电特性研究报告心得根据您的要求，我将为您撰写一份300字的液晶空间光调制器光电特性研究报告心得。
以下是内容：
在进行液晶空间光调制器光电特性研究的过程中，我深入了解了液晶材料的基本原理和光电特性。
通过实验和数据分析，我对液晶空间光调制器的性能和应用有了更深入的了解。
液晶空间光调制器具有优异的光电特性，比如高对比度、快速响应时间和广泛的波长范围。
在实验中，我们对液晶空间光调制器的对比度进行了测试，结果显示其在不同工作模式下都能实现较高的对比度，这对于光学显示和光通信等领域非常重要。
我们研究了液晶空间光调制器的响应时间,通过实验，我们发现液晶空间光调制器能够在毫秒级的时间内完成光的调制，这对于高速光通信和光学图像处理有着重要意义。
此外，我们也发现了温度对液晶空间光调制器响应时间的影响，这为进一步优化器件性能提供了一定的参考。
我们还研究了液晶空间光调制器的波长特性,通过实验，我们发现液晶空间光调制器在可见光和近红外光波段都具有较好的工作性能，这为其在光通信和光学成像等领域的应用提供了广阔的空间。
液晶空间光调制器具有优异的光电特性，在光学显示、光通信和光学成像等领域具有广泛的应用前景。
通过对其光电特性的研究，我们可以深入理解其工作原理，并进一步优化其性能。
在未来的研究中，我们可以进一步探索液晶空间光调制器在其他应用领域的潜力，为相
关技术的发展做出更大的贡献。
希望以上内容符合您的要求，如有需要，请随时告知。
《液晶空间光调制器在涡旋光束和矢量光束合成中的应用研究》范文
《液晶空间光调制器在涡旋光束和矢量光束合成中的应用研究》篇一一、引言近年来，随着科技的不断进步，液晶空间光调制器作为一种高效的光束调制设备，被广泛运用于光束操控与光学信息的传递等前沿研究领域。
其重要性与应用前景主要体现在其对涡旋光束和矢量光束合成的灵活调控能力。
本篇论文主要研究液晶空间光调制器在涡旋光束和矢量光束合成中的应用，并深入探讨其潜在的应用价值。
二、液晶空间光调制器概述液晶空间光调制器（SLM）是一种可编程控制的微型器件，能通过控制每个像素的光强和相位等特性来调整光的传输状态。
由于它具有灵活、高效的调制能力，其在多种复杂的光学处理过程中起到了重要作用。
三、涡旋光束与矢量光束涡旋光束是一种具有螺旋相位波前的特殊光束，具有轨道角动量（OAM）。
而矢量光束则是一种具有特定空间分布的光强和相位的光束，能提供特定的偏振模式。
这两种特殊的光束在许多光学应用中都有着广泛的应用，如量子信息处理、粒子操控和微纳加工等。
四、液晶空间光调制器在涡旋光束和矢量光束合成中的应用液晶空间光调制器在涡旋光束和矢量光束的合成中起到了关键作用。
首先，通过调整SLM的像素阵列，可以实现对涡旋光束的精确操控，包括其螺旋相位波前和轨道角动量的调整。
其次，通过编程控制，SLM能够精确控制矢量光束的偏振模式和强度分布。
将这两者结合起来，就可以在SLM上生成特定模式的光束，并用于涡旋和矢量模式的合成。
1. 实验装置与方法在实验中，我们使用了激光发射器产生原始的涡旋或矢量光束，并通过光学元件（如透镜和偏振片等）对它们进行预处理。
然后利用液晶空间光调制器进行精细调控，实现了涡旋与矢量模式的混合生成。
此外，我们还使用计算机辅助系统进行图像处理和数据收集，对合成后的光束进行了精确的分析。
2. 实验结果与讨论通过调整SLM的像素状态，我们成功实现了对涡旋和矢量模式的灵活控制与合成。
通过图像分析发现，通过适当配置，液晶空间光调制器可以生成具有特定模式的复合光束，这种复合光束具有更丰富的光学特性，可以用于多种光学应用中。
纯相位液晶空间光调制器相位调制特性的优化
第32卷第2期浙江师范大学学报(自然科学版)Vol.32,No.22009年6月 Journal of Zhejiang Nor mal University(Nat.Sci.) Jun.2009 文章编号:100125051(2009)022*******纯相位液晶空间光调制器相位调制特性的优化3徐展斌, 应朝福, 林培秋, 王 辉(浙江师范大学信息光学研究所,浙江金华 321004)摘 要:针对美国BNS生产的Model PF512反射型纯相位液晶空间光调制器进行了相位调制的特性研究.通过实验和分析比较,优化了相位调制对灰度响应的关系,修正了客户查找表,提高了调制器的精度,对该调制器的使用具有重要的意义.关键词:信息光学;液晶空间光调制器;纯相位调制;客户查找表;调制特性中图分类号:T N761.92 文献标识码:AO pti m i za ti on of the pha se m odul a ted characters of pha se2on lyli qu i d cryst a l spa ti a l li ght m odul a torXU Zhanbin, YING Chaofu, L IN Peiqiu, WANG Hui(Institute of O ptical Infor m ation,Zhejiang N or m al U niversity,J inhua Zhejiang 321004,China)Abstract:The phase modulated characters of PF512reflecting2ty pe phase2only liquid crystal s patial light mod2 ulat or(LCS LM)were studied,experi m ents and analysis had been carried out,the relati onshi p of phase mod2 ulated t o gray2t one res ponse was op ti m ized,the l ook2up table was corrected,then the p recisi on of the modula2 t or was i m p r oved.It would be significant for the modulat or perfor mance.Key words:infor mati on op tics;LCS L M;phase2only modulated;Look2up Table;modulated characters0 引 言液晶空间光调制器(LCS LM)作为一种可编程的新型衍射光学元件,具有质量小、功耗低、无机械惰性、可实时控制等优点,因而受到国内外学者的普遍重视[124].电寻址的纯相位液晶空间光调制器是通过控制电压来改变液晶分子的空间指向达到控制液晶的双折射,以实现对光波的相位面进行调控;电寻址LCS LM还具有空间分辨率高、响应速度快、功耗低、体积小、易于光电接口等特点,因此电寻址LCS L M 广泛应用于光信息处理研究领域[526].近年来,LCS LM在衍射光学、光互连、自适应光学、光束偏折等研3收文日期:2009201205;修订日期:2009202211 基金项目:浙江省自然科学基金资助项目(Y105030) 作者简介:徐展斌(1981-),男,浙江兰溪人,助理研究员,硕士研究生.研究方向:全息技术;光电信息处理技术等. 通讯作者:应朝福究领域的应用也日趋活跃[7211].所有这些应用都涉及到器件的相位调制特性,相位调制特性直接关系到该器件使用的效果.笔者对浙江师范大学信息光学研究所购买的美国BNS 公司生产的专利产品Model PF512纯相位液晶空间光调制器的相位调制特性进行了测量,并对器件的客户查找表进行了修正.1 Model PF512的相位调制原理纯相位液晶空间光调制器的核心部件向列相液晶是一种单轴双折射晶体,光轴平行于液晶分子长轴排列的平均方向.当对液晶施加外部电场时,液晶分子发生倾斜,使得非寻常光的折射率发生变化,而寻常光的折射率不发生改变,进而导致光线的2个偏振分量通过液晶层后产生了相位差.当S LM 上每个像素被加上不同的电压时,它就会对读出光进行相应的相位调制.美国BNS 公司生产的Model PF512LCS LM 采用256阶的灰度图像来控制加在液晶上的电压,进而控制相位改变.由于该器件的像素为512×512,所以用512×512像素256阶灰度的图像作为写入信号来控制S LM 的相位改变量.由于器件本身相位调制对灰度的响应是非线性的,为了使用器件的方便,该LCS L M 随机软件中提供了一个客户查找表(LUT ).通过这个LUT,将输入的灰度图像的每个像素的灰度转换成另外一个新的灰度值,再用这个新的灰度去控制加在液晶上的电压,从而实现输入图像灰度与相位调制量之间近似的线性关系.这样在设计写入灰度图像的时候就不需要考虑该器件的相位调制特性.但厂家提供的客户查找表往往是针对批次产品的,对于具体某个调制器,LUT 存在误差,这种误差将导致调制器的衍射效率下降,信噪比降低.图1 相位调制特性测试光路图2 相位调制特性测量方法相位调制特性的测量可以采用泰曼2格林干涉的方法.实验装置如图1所示,LCS LM 代替干涉仪的一个反射镜,氦氖激光经显微物镜→针孔→准直透镜后得到平行光,平行光透过偏振片后,经分光镜一路作为参考光经反射镜入射至CCD ,另一路经LCS LM 后反射,两路光干涉,CCD 采集干涉条纹.在实验中,为了引入相对参考,写入空间光调制器的是上半部分灰度为某一值h 、下半部分灰度为0的灰阶图像,如图2(a )所示.空间光调制器的输出光与参考光发生干涉,由于S LM 对不同灰度图案的相位响应不同,CCD 接收到的图案的上下两部分干涉条纹发生相对平移,如图2(b )所示.上下条纹平移一个条纹即改变了2π的相位,上下条纹的移动量与条纹宽度的比值再乘以2π就是S LM 对上下部分灰度的相位响应差.为了精确地测量干涉条纹移动量,选择亮条纹的中心线作为测量基准.得到亮条纹的中心线的方法是,对CCD 采集到的干涉图案利用Matlab 软件进行图像形态学处理.首先,从干涉图中截取用来计算的部分,如图2(c )所示.然后,根据图像的灰度情况,选择合适的阀值进行图像二值化处理,如图2(d )所示.第3步,选择适当的结构函数和参数对图像进行开运算,如图2(e )所示,减少条纹的毛刺,同时保持条纹有一定宽度.第4步,选择适当的参数进行骨骼提取,如图2(f )所示,保证得到的单像素宽度条纹基本上没有横向毛刺和断点.这样就得到了单像素亮条纹的中心线,测量条纹移动量的最后一步就是截取中心线的稳定部分的横坐标,如图2(g )所示,并进行相减.截取中心线的稳定部分的横坐标主要是考561 第2期 徐展斌,等:纯相位液晶空间光调制器相位调制特性的优化虑到中间部分条纹是一个渐变过程,在实际计算中应予以剔除.有了条纹的移动量就可以计算出灰度h 相对灰度0的相位改变量,也即是该器件对灰度为h 的相位响应.改变h 的值从0到255,分别求得相应的相位,就可以获得该S L M 的相位响应特性曲线.(a )某一输入的灰度图像;(b )通过CCD 接收到的图像;(c )截取的计算区域;(d )二值化后的图像;(e )开运算后的图像;(f )骨骼提取后得到的单像素宽度图像;(g )截取的稳定的中心线:计算得到相位为φ=0.4635×2π图2 实验结果图3 不经线性优化的灰度2相位关系图3 调制器相位调制的非线性特性调制器相位调制非线性特性指的是调制器的相位输出和实际灰度输入是非线性的.采用如图1所示的实验方法,通过输入不同灰度的图像,得到如图3所示的灰度2相位图像.由图3可知,该S L M 的相位调制随着灰度的变大先是变大,接着近似不变,最后是减少,有2个以上的灰度都对应着某一个相位值.同时,最大调制深度超过了2π,达到6.72rad,可以完成0～2π的相位调制.图4 实测LUT 与sl m 8303.lut4 计算客户查找表 由于相位2灰度为非单调图像,某一相位值往往对应2个以上的灰度,笔者选择相位2灰度图像中的一段单调且相位满足0～2π所有值的图像.令φ=f (h ),h ∈[m ,n ],φ∈[0,2π].Δ=n -m +1为实际上器件所能分辨的灰阶数,所以为了提高灰度分辨力,在选择截取时应尽可能地选择Δ值大的部分.在实际计算过程中,选择m =179,n =242.为了实现相位2灰度关系的线性化,则有φ=kh ′,k =2π/255,h ′∈[0,255].661浙江师范大学学报(自然科学版) 2009年 通过求解上述2式可得h =f -1(kh ′).通过相位2灰度图像就可以求出h 与h ′之间的关系,并制作成一张新的客户查找表(ne w .lut ).由于灰度h 必须为整数而通过计算得到的值通常都带有小数部分,所以需要进行取整.为了减少误差,在进行取整的过程中不能单纯地对h 进行四舍五入,而要考虑向上取整和向下取整对相位调制量影响的大小,选择影响小的方向进行取整.通过实验计算得到的新的LUT (ne w .lut )与器件提供LUT 如图4所示.5 new .lut 与sl m 8303.lut 的对比采用图1所示实验光路,针对2个客户查找表,即厂家提供的sl m 8303.lut 与实测的LUT ,笔者测试了调制器的相位与灰度的对应关系,得到的结果如图5,图6所示. 图5 通过sl m 8303.lut 线性优化的相位2灰度关系图 图6 通过new .lut 线性优化的相位2灰度关系图图7 分别使用ne w .lut 和sl m 8303.lut 线性优化得到亮斑在某一方向的亮度分布及经光线衰减后得到的相应的亮度分布761 第2期 徐展斌,等:纯相位液晶空间光调制器相位调制特性的优化861浙江师范大学学报(自然科学版) 2009年 从图5可以看出,根据厂家提供的LUT进行灰度2相位转换时,与理想的相位2灰度线性关系相比误差较大.同时,多次测量都出现在灰度较小时相位调制深度过大,灰度较大时相位调制不足,在灰度接近255的时候相位调制超过2π.从图6可以看出,利用实验获得的LUT进行灰度2相位转换时,实际测得的相位2灰度关系与理想的相位2灰度线性关系比较吻合.相比使用sl m8308.lut,更加接近理想情况.Model PF512LCS L M在实际应用中往往作为一个纯相位衍射元件来使用.利用新的客户查找表进行了相息图衍射实验.实验过程是在图1光路中去掉参考光路,将经过LUT修正相息图灰度分布输入LCS LM,LCS LM将灰度分布转换成与相息图相对应的相位分布.从LCS LM反射光的衍射分布就是相息图的衍射分布.图7为会聚球面波的相息图在其焦面上的衍射分布,图7(a)和图7(b)分别是采用ne w.lut和sl m8303.lut得到的结果.从图7可以看出,使用sl m8303.lut比使用ne w.lut得到的衍射噪音大.将上述2种情况的光强分别衰减相同幅度后得到图7(c)和图7(d).由图可以看出,使用ne w.lut比使用sl m8303.lut得到的中心最大亮度要大得多,也就是说通过ne w.lut优化得到的衍射效率比较高.新的客户查找表与sl m8303.lut相比,衍射噪音较小,衍射效率高,器件得到了较好的优化.6 结 论通过对Model PF512LCS LM相位调制特性的实际测量,得到了更能反映器件相位调制特性的新的客户查找表,经编程处理后得到了相位2灰度调制曲线,进一步优化了相位与灰度的线性关系.实际相息图衍射实验证实了利用新的LUT可以提高衍射信噪比,继而提高衍射效率.参考文献:[1]McGl oin D,Spalding G C,Melville H,et al.App licati ons of s patial light modulat ors in at om op tics[J].Op tics Exp ress,2003,11(2):1582166.[2]Frumker E,Silberberg Y.Fem t osecond pulse shap ing using a t w o2di m ensi onal liquid2crystal s patial light modulat or[J].Op tics Letters,2007,32(11):138421386.[3]陈海云,王辉,李勇,等.数字全息图的实时动态再现[J].浙江师范大学学报:自然科学版,2008,31(1):41244.[4]陈海云,王辉,王媛媛,等.用液晶空间光调制器实现动感合成全息[J].浙江师范大学学报:自然科学版,2006,29(3):2822286.[5]N ishchal N K,Joseph J,Singh K.Op tical Phase encryp ti on by phase contrast using electrically addressed s patial light modulat or[J].Op tComm,2003,217(1/6):1172122.[6]A la m M S.Phase2encoded fringe2adjusted j oint transfor m correlati on[J].Op tical Engineering,2000,39(5):116921176.[7]王大及,杨世宁,李耀棠.在液晶空间光调制器上的可编程菲涅耳透镜[J].量子电子学报,1995,12(1):106.[8]陈怀新,魏宏刚,陈祯培,等.采用液晶空间光调制器的可控性阵列菲涅耳波带片[J].光子学报,2001,31(5):5622566.[9]Mahmud M S,Naydenova I,Toal V.I m p le mentati on of phase2only modulati on utilizing a t w isted ne matic liquid crystal s patial light modulat or[J].J Op t A:Pure App l Op t,2008(10):127.[10]蔡冬梅,凌宁,姜文汉.纯相位液晶空间光调制器拟合泽尼克像差性能分析[J].物理学报,2008,57(2):8972903.[11]刘伯晗,张健.纯相位空间光调制器动态控制光束偏转[J].中国激光,2006,33(7):8992902.(责任编辑 杜利民)。
液晶空间光调制器的特性与应用研究
编号2016120431 研究类型理论研究分类号TN2学士学位论文（设计）Bachelor’s Thesis论文题目液晶空间光调制器的特性与应用研究作者姓名学号所在院系学科专业名称电子信息科学与技术导师及职称论文答辩时间2016年5月15日湖北师范大学学士学位论文（设计）诚信承诺书目录1.绪论 (1)1.1空间光调制器的定义和分类 (1)1.2液晶空间光调制器的发展状况 (2)1.3液晶空间光调制器的应用介绍 (4)2.液晶空间光调制器的结构与原理 (5)2.1液晶及液晶特性 (5)2.2液晶空间光调制器的结构 (9)3.液晶空间光调制器调制特性 (12)3.1液晶空间光调制器的相位调制 (12)3.2液晶空间光调制器的振幅调制 (20)4.液晶空间光调制器应用及发展 (21)4.1液晶空间光调制器应用 (22)4.2液晶空间光调制器的发展 (25)5.总结 (26)参考文献 (27)致谢液晶空间光调制器的特性与应用研究XX（指导教师，XXX）（XXXXX）摘要：空间光调制器在光学领域中被广泛利用，其实时性和灵活性在光电信息处理中不可或缺。
本文主要介绍了液晶空间光调制器的结构，介绍了液晶空间光调制器调制特性的测量原理和测量方法，总结了液晶空间光调制器相位调制的空间特性和时间特性，拓展了液晶空间光调制器的在不同应用领域中的作用和前景。
关键词：液晶；液晶空间光调制器；相位调制特性中图分类号：TN2Application and Characteristics of Liquid Crystal Spatial LightModulatorPeng Yuan （Tutor：Liu Chang Ning）（College of Physics and Electronic Science, Hubei Normal University，Huangshi，Hubei，420325）Abstract ：Spatial light modulator is widely used in the field of optics, real-time and flexibility indispensable in the photoelectric information processing. This paperintroduces liquid crystal spatial light modulator structure, describes themeasurement principle and measurement method of the liquid crystal spatial lightmodulator modulation characteristics, summarized the spatial characteristics andtime characteristics of the liquid crystal spatial light modulator the phasemodulation, expanding the liquid crystal spatial light modulator the role andprospects in different fields of application.Keywords：liquid crystal ；liquid crystal spatial light modulator ；phase modulation characteristics液晶空间光调制器的特性与应用研究XXX1.绪论近些年来，光学和光电信息技术的迅猛发展，大大促进了空间光调制器的发展与研究。
液晶空间光调制器相位特性测量
液晶空间光调制器相位特性测量⽬录摘要..................................................................................I Abstract................................................................................. II 第⼀章绪论 (1) 1.1研究背景 (1)1.2 L C S L M概述 (1)1.2.1 L C S L M简介 (1)1.2.2 L C S L M的应⽤ (2)1.3 L C S L M相位特性测量⽅法综述 (3)1.4研究⽬的与意义 (5)第⼆章T N-L C S L M相位调制特性测量 (7)2.1T N-L C S L M简介 (7)2.1.1振幅调制原理 (8)2.1.2相位调制原理 (9)2.2扭转⾓测量 (10)2.3最⼤相位调制深度测量 (11)2.3.1光学结构 (11)2.3.2应⽤于条纹相移计算的傅⾥叶变换法 (12)2.3.3最⼤相位调制深度测量实验 (14)2.4最⼤相位调制特性测量 (15)2.5⼩结 (16)第三章Z T N-L C S L M相位调制特性的共路⼲涉测量 (17)3.1Z T N-L C S L M简介 (17)3.1.1结构介绍 (17)3.1.2相位调制原理 (17)3.2共路⼲涉测量相位调制特性原理 (18)3.2.1共路⼲涉法原理 (19)3.2.2琼斯矩阵分析 (20)3.3渥拉斯顿棱镜相关计算 (21)3.4相位调制特性测量实验 (22)3.5⼩结 (24)第四章Z T N-L C S L M⽣成像差的共路⼲涉测量 (25)4.1⽣成像差测量⽅法综述 (25)V4.2共路⼲涉法⽣成像差测量原理 (26)4.2.1光学结构描述 (26)4.2.2琼斯矩阵分析 (27)4.3移相⼲涉法波前重建 (28)4.4⽣成像差测量实验 (29)4.5⼩结 (32)结论 (35)参考⽂献 (37)致谢 (41)攻读学位期间发表的学术论⽂及研究成果 (43)VI第⼀章绪论第⼀章绪论1.1研究背景在现代光学技术应⽤中，光学信息的获取和能量的传递越来越重要。
液晶空间光调制器相移特性研究
量 ,除此之外 ,高斯曲线直观 ,易于操作 ,而且这些函数有相
(
x2
+
y2)
Uh ( x , y) (3)
2 实验光路
首先测量液晶光调制计算全息相移器产生相移的稳定
性和准确性 ,其中物体是一个均匀透射率物体 。在实验中发 现 ,液晶显示器驱动电源的稳定性会对实验结果产生较大的 影响 ,它的电压的波动会造成液晶显示器整体相位的漂浮 。 但这个影响对于各衍射级次都是相同的 。
principle and displacement theorem of Fourier transform. LCD is utilized as optical display component , and specific phase shift is achieved by changing encodes of
部分量分别用第一部分与第二部分的开孔面积大小来表示 。
复振幅负的实部分量与负的虚部分量分别用第三部分与第
四部分的开孔面积大小来表示 。
由公式(1) 看到 ,编码图样的变化除了在非零级频谱项上增
加一常数相位因子外 ,对再现波面没有任何影响。由于任意单 元相邻部分之间位相差 π/ 2 ,所以将每一单元依次以 π/ 2 顺序 移动。对于李氏编码法 ,可重复实现 0 ,π/ 2 ,π,3π/ 2 顺序定量相 移。将这样四幅计算全息图依次显示到液晶光调制器上 ,并用 CCD 记录下对应不同相移时的干涉图样 In ( x , y ,θn) ( n = 1 ,2 ,3 ,
本次主要研究的是一种可以避免机械运动且能够精确
产生特定相移量的新方法 ,即利用实时显示在高分辨液晶空 间光调制器上的计算全息图产生特定光波并实现特定的相
液晶光调制器的调制特性及应用研究
光互连、 光束变换、 光运算、 光存储和神经网络 中得到 广泛的应用， 并有希望在未来的光计算机中作为接１器 ： ３
Ｚ
件， 因此它的光调制特性越来越 为人们所关注。
一
一
》
１ 液 晶光 调 制器 的调 制原 理
一
ｙ
偏 振 片
检 偏 片
般 的液 晶 空 间 光调 制器 是 由液 晶 片在 两 边
维普资讯
王
丽等 ：
文章编号 ：０ ６ ６ ６ （０ ８ ０— ０ １０ １０ — ２ ８２ ０ ）３ ０ ４ — ３
液晶光调制器的调制特性及应用研究
王 丽
（ 州学 院物 理 系 。 东德 州 ２ ３ ２ ） 德 山 ５ ０ ３
摘
要： 重点 对 纯相位 光调 制 器的特 性 及 其在 光 束动 态偏转 系统 中的应 用进 行 了分析 ， 并介 绍
ｉ ａ ｐｃｔ ｎ ｎ ｅ ｍ ｔｅｉ ｓｓｅ ａ ｄ ｂｑ ｅ— ｃ ｅ ｃ ｃ ａａｔｒｔ ｏ ｔ ＇ ｐ ｌａｉ ｉ Ｓ ｉ ｏ ｂ ａ ｓ ｒ ｇ ｙｔｍ ｎ ｏ ｌｕ —ｎ ｉ ｎｅ ｈ ｒｃｅｉ ｉ ｆ ｅ ｎ ｉ ｉ ｄ ｓｃ
ｐ ｒｌ ｌａｉｎ ｄ Ｎ－Ｌ ａ ａｌ — ｌ ｅ ｅ— ｇ ＣＳＬ ａ ｄ ａｎ ｗ ｚ ｏ ｔｏ ｐ ｔ ｌｉｈ ｏ ｕａ ｏ ． Ｍ ｎ ｅ ａ ｏｃ ｎ ｒ ｌ ａ ｉ ｇ ｔｍ ｄ ｌ ｒ ｓ ａｌ ｔ
电光效应来达 到对光波 的某个参量进行调制 的一种新
型的衍射光学元件 ， 具有尺寸小、 质量轻、 驱动 电压低 、 功 耗低、 无机械惰性等特点 ， 已经在相关光学、 自适应 光学 、
振 镜 的状 态 分 别 由 １ 和 ２表 示， 它们是 各 自的偏
液晶空间光调制器相移特性测量与静态畸变补偿
212 .44δ+254 .53] ,
(7)
式中 G 为 灰度 值 , δ为以 波 长为 单 位 的相 移 值 , ro und[ ·] 表示四舍五入后取整 。 拟合曲线与测量值
之间的残差的标准差为 0 .0059 rad , 证明拟合结果
为 632 .8 nm 的激光束通过偏振片 , 经分束镜(BS)
后一束作为参考光经引入倾斜调制的反射镜反射 ,
与另一束经 S LM 反射后的目标光会聚到 分束器 , 产生的干涉条纹由 CCD 采集 。 为保证 S LM 工作在
纯相位调制状态 , 调整偏振片使入射线偏振光平行
SL M 的非寻常光轴入射 。当给液晶空间光调制器
1 引 言
波前校正不但是自适应光学与光束整形的关键 技术 , 而且在视网膜成像 、天文测量 、激光通信和激
光加工等技术中也是不可缺少的[ 1] 。国内外通常采 用基于压电驱动 、电致伸缩或磁致伸缩驱动的变形 镜来实现波前校正 。
收稿日期 :2009-06-10 ;收到修改 稿日期 :2009-07-10 作者简介 :白福忠(1979 —), 男 , 博士研究生 , 主要从事波前探测和自适应光学技术等方面的研究 。
5期
白福忠等 : 液晶空间光调制器相移特性测量与静态畸变补偿
148 9
图 2 灰度图 与对应的干涉条纹 F ig .2 G ray scale image s o nto SLM and the
co r respo nding inter ference f ringes
G(δ)=round[ 116 .05δ4 -336 .55δ3 +363 .11δ2 -
空间光调制器则通过改变 n 校正波前畸变 。
液晶空间光调制器的特性与应用研究
液晶空间光调制器的特性与应用研究液晶空间光调制器（Liquid Crystal Spatial Light Modulator，简称LC-SLM）是一种利用液晶材料来对光波进行调制的光学元件。
它通过改变液晶层中的折射率分布，实现对入射光波的相位和振幅进行调控，从而实现光波的空间调制。
1.可调节的空间相位模式：液晶空间光调制器可以实现对光波的空间相位的调制，通过改变液晶层中的局域折射率，可以实现对光波的相位形状进行调控，从而调制出各种光场的干涉和衍射效应。
2.高分辨率：液晶空间光调制器具有较高的相素数目，可以实现高分辨率的光场调制。
通过调节液晶层中的折射率，可以实现对光波的局域调控，从而实现高精度的光学变换。
3.多通道操作：液晶空间光调制器通常具有多个输入和输出通道，可以实现多通道的光学变换。
通过调节液晶层中的折射率，可以实现对多个通道的光波的独立调控，从而实现多通道的光学信息处理。
1.全息显微术：液晶空间光调制器可以实现光学全息图像的存储和重建。
通过调节液晶层中的折射率，可以实现对光波的相位和振幅的调控，从而实现对全息图像的存储和重建。
2.光波前校正：液晶空间光调制器可以用于光学系统中的波前校正。
通过调节液晶层中的折射率，可以实现对光波的局域调控，从而实现光学系统中的波前校正，提高光学成像的分辨率和质量。
3.光学信号处理：液晶空间光调制器可以用于光学信号处理中的光波调制。
通过调节液晶层中的折射率，可以实现对光波的相位和振幅的调控，从而实现对光学信号的调制和处理。
4.光学干涉和衍射：液晶空间光调制器可以用于光学干涉和衍射实验中的光波控制。
通过调节液晶层中的折射率，可以实现对光波的干涉和衍射效应的调制，从而实现对光场的控制和调节。
总之，液晶空间光调制器具有可调节的空间相位模式、高分辨率和多通道操作的特性，可以在全息显微术、光波前校正、光学信号处理以及光学干涉和衍射等领域中发挥重要作用。
随着液晶技术的不断发展，液晶空间光调制器在光学研究和实验中的应用前景将更加广阔。
液晶移相器的光电特性及其电路驱动
液晶移相器的光电特性及其电路驱动吴炜;黄子强【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2011(035)002【摘要】In order to control the voltage of each electrode of a liquid-crystal-based phased array independently, based on field programmable gate array, the voltage of electrodes of the liquid-crystal-based phased array was driven to regulate phase distribution of electrodes. Analytical and experimental results show that periodic phase distribution of the electrodes can modulate the phase of an optical beam, i.e. , scan can be accomplished. This conclusion is helpful for adjusting phase of the electrodes of a liquid-crystal-based phased array.%为了实现液晶移相器的每个光栅电极的驱动电压可以单独控制的目的,采用现场可编程门阵列编程的方法,进行了理论分析和实验验证,实现了驱动液晶移相器光栅电极的电压,以达到调整电极的相位分布.结果表明,液晶光栅电极相位的周期性分布对传输的光波可以进行相位调制,即可实现扫描.这一结果对调节液晶移相器光栅电极的相位是有帮助的.【总页数】4页(P170-172,176)【作者】吴炜;黄子强【作者单位】电子科技大学光电信息学院,成都,610054;电子科技大学光电信息学院,成都,610054【正文语种】中文【中图分类】TN623【相关文献】1.液晶显示器驱动方法及驱动电路探析 [J], 陈建平2.液晶显示器驱动方法及驱动电路探析 [J], 陈建平3.用于干涉显微镜的移相器件驱动电路设计 [J], 朱健军;刘泊;唐亚洲4.一种基于CPLD的闭锁式铁氧体移相器驱动电路 [J], 文昱; 余忠; 翟宗民; 蒋晓娜; 郭荣迪; 黄小洋; 易恒谦5.铁电液晶光电特性的电路级分析(英文) [J], 朱思奇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
液晶空间光调制器的同步移相共光路干涉技术
液晶空间光调制器的同步移相共光路干涉技术1、引言与采用分离光路干涉的泰曼-格林、马赫-曾德等干涉仪相比，共光路干涉仪的物光和参考光在同一光路中传播，能够较好抑制外界振动、温度起伏等噪声影响，具有一定抗干扰能力，因而在光学表面、形变、厚度及折射率等检测领域更具吸引力。
经典的共光路干涉仪结构有相衬法斐索干涉法和剪切干涉法等。
相衬法利用滤波器对物光的零频分量和高频分量分别施加不同的相移实现干涉测量，方法结构简单，且干涉图样与输入相位直接对应，恢复算法也简单，但依赖于对零频分量的分离，且滤波器的选择对测量结果影响较大;斐索干涉法利用一个标准平面产生参考光，但对平面表面质量和均匀性要求高;剪切干涉仪通过在两束物光之间引入剪切量实现干涉测量，不仅剪切量调控困难，而且因为获得干涉条纹仅是剪切波前的相位差，需要复杂的算法实现相位恢复。
近年，Arrizn等提出一种基于4f系统和光栅滤波的共光路干涉法，将输入平面分成两个窗口，一个用作物光，另一个用作参考光，通过合理选择光栅周期、透镜焦距和窗口尺寸等参数，以及轴向或横向移动光栅或引入偏振片组获得不同相移的干涉图，进而实现测量，方法原理简单、抗干扰能力强，但测量精度仍受限于光栅相移或偏振片质量。
为了解决这些问题，本课题组提出了三窗口共光路干涉仪，将输入平面分成3个窗口，其中心窗口用作物光，其余两窗口用作参考光，利用光栅自身的相移特性，通过一次曝光采样可在输出平面上获得3个不同相移的干涉图样，不仅增强系统的稳定性和抗干扰能力，而且大大提高系统的操作性和实时性。
本文在上述工作基础上，提出利用液晶空间光调制器（LC-SLM）的灰度数字调制能力，在LC-SLM上加载光栅，通过灵活调整光栅参数以方便不同尺寸待测物体的相位测量，进而提高系统调整的方便性和测量的灵活性。
2、干涉原理基于LC-SLM的三窗口同步移相共光路干涉仪的如图1所示。
从He-Ne激光器发出的光经准直扩束透镜扩束后照射位于4f系统输入平面上的矩形光阑。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Uh ( x , y)
=
4|
1 UR
|
{
I1
(
x
,
y
, 0)
-
I3 ( x , y ,π)
+
i〔I2
(
x
,
y
,
π 2)
-
I4 ( x , y , 32π〕}
(2)
并可得到数字再现物波的振幅和相位分布
U0 ( x , y , z0) = exp
π iλz0
从而得到全场被测参数的分布 ,真正实现了光学全场测量 。 光的某一参数 (相位 、强度 、偏振等) ,从而完成信息从信源向 其中相移法是最常用的一种位相测量方法 。该方法是在条 处理系统的转移 ,以及信息由非相干光荷载向相干光荷载的
纹位相上附加一个己知相移量来增加方程数 ,使方程数大于 变换 。实现非相干光 ———相干光转换的器件就是空间光调 或等于未知量数来解出位相值 。实现相位测量的方法有很 制器 (SLM) 。另一类常用信号是电信号 ,电信号必须通过特
成像质量 。
液晶光调制计算全息相移器 ( CGH - PS) ———一种可以 避免机械运动且能够精确产生特定相移量的新方法 ,利用实 时显示在高分辨液晶空间光调制器上的计算全息图产生特
1. 1 液晶空间光调制器 空间光调制器 (Spatial Light Modulator 缩写成 SLM) ,一种
(
x2
+
y2)
Uh ( x , y) (3)
2 实验光路
首先测量液晶光调制计算全息相移器产生相移的稳定
性和准确性 ,其中物体是一个均匀透射率物体 。在实验中发 现 ,液晶显示器驱动电源的稳定性会对实验结果产生较大的 影响 ,它的电压的波动会造成液晶显示器整体相位的漂浮 。 但这个影响对于各衍射级次都是相同的 。
principle and displacement theorem of Fourier transform. LCD is utilized as optical display component , and specific phase shift is achieved by changing encodes of
量 ,除此之外 ,高斯曲线直观 ,易于操作 ,而且这些函数有相
显得至关重要 。
本文通过对液晶空间光调制器编码 ,即利用实时显示在 高分辨液晶空间光调制器上的计算全息图产生特定光波并
实现特定的相移 ,得到多幅相移干涉图 。采用迂回相位编码 制全息图消去自相关像和共轭像 。通过分析相关数据验证
液晶空间光调制器用于相移技术的可行性 ,精确性 。
1 原理
一般来说 ,空间光调制器指的是这样的器件 ,在信源信 号的控制下 ,它能对光波的某个参量进行调制 ,例如通过吸 收调制振幅 ,通过折射率调制相位 ,通过偏振面的旋转调制 偏振态等等 ,从而将信源信号所荷载的信息写进光波之中 。
关键词 :空间光调制器 ;计算全息 ;FFT;数字全息 ;相移 中图分类号 :O551. 2 文献标识码 :A 文章编号 :0253 - 2743( 2010) 03 - 0020 - 02
Research of the phase - shifting system on the liquid crystal spatial light modulator
对光波的空间分布进行调制的器件 。它能对光波的诸如相
位 、振幅 、偏振态等特性的一维或二维分布进行实时或快速
地空间和时间的变换或调制 。液晶空间光调制器具有无机
定光波并实现特定的相移 。如果将整个实验过程预先编好
程序 ,就可方便 、快速地记录多幅相移干涉图 。这方法的优 点是在相位的改变过程中无机械操作 ,全部数字控制 ,可重 复性好 ,并能在同一器件上同时实现波面变换和相移两种操 作 。实验上常采用计算傅立叶变换全息图 。利用液晶显示
相移法成功与否的一个关键因素就是相移器的设计 ,它 的精度 ,重复性以及稳定性都直接影响着相移技术的测量精 度 。迄今引入的相移法有压电陶瓷法 、偏振相移法 、倾斜玻
璃法 、光栅相移法 、拉伸光纤法 、改变半导体激光器波长和空
气相移法等 。但这些方法大多数需要机械运动 ,精度不够 , 且仅仅局限于实验室里的原理性研究 ,难以推广到具体的在 线测量 。所以研究高性能的相移器对位相测量方法来说就
2. 昆明市第三中学 ,云南昆明 650000
提要 :根据计算全息原理和傅立叶变换的位移原理 ,将液晶显示器作为光学显示元件 ,通过适当改变显示在液晶显示器上的计算全息图的 编码 ,对液晶空间光调制器进行相移特性系统研究 。实验测量表明液晶空间光调制器相移系统具有很高的精确性 、可重复性和稳定性 ,并验证 相移系统在同轴数字全息中使用的可行性 。
本次主要研究的是一种可以避免机械运动且能够精确
产生特定相移量的新方法 ,即利用实时显示在高分辨液晶空 间光调制器上的计算全息图产生特定光波并实现特定的相
移 ,得到多幅相移干涉图 。 1. 2 液晶光调制计算全息相移理论
数字全息再现过程中同时获得被记录物体再现像的振
幅和相位分布 ,且数字全息可以通过编程来消除像差 。由于 记录材料分辨率的限制 ,数字全息常常采用同轴装置 ,并利 用相移的方法消除它的自相关像和共轭像 ,从而再现出所需 要的原始像 。在此项技术中 ,最为关键的就是相移器 ,它的 精度 、可重复性以及稳定性都直接影响测量精度及再现像的
the computer - generated hologram displayed on the LCD. According to the experiment measurement , we know that the phase shift system based on LC - SLM is
光学信息处理系统处理光波荷载的信息 ,这些信息用光 波的某一参数的空间分布来表征 ,例如强度 、相位 、偏振 。信 息处理系统中 ,通常需要一个器件 ,它首先接收非相干光图
收稿日期 :2010 - 04 - 22 基金项 目 : 云 南 省 中 青 年 技 术 带 头 人 后 备 人 才 培 养 项 目 资 助 (2008PY013) ,云南省教育厅重大项目 (ZD2009004) 通讯作者 :马 琨 。
器的计算机接口 ,把一幅编码图样显示到液晶显示器上 ,并 将其放入光路中用一束相干平面波垂直照射 ,液晶显示器就 会按照所编码的信息来调制光波 。在它的透射光场中沿正
一级衍射方向的分量波将再现原始波 ,沿直透方向的分量波 将具有平面波前 ,在另一侧的负一级衍射分量将再现原始波 的共轭波 ;另外还对称地分布着一些高级衍射波 。当投射光 经过一个傅立叶变换透镜之后 ,在透镜的后焦面的中心就会 出现一个亮点 ,两边对称的分布着正负一级像和高级次像 。 同时 ,由傅立叶变换的位移定理可知 ,当液晶显示器上显示 的计算全息图的编码图样发生适当位移时 ,它的频谱面上的 非零级衍射项就会相应的携带上相移因子 ,且相移因子的大 小是由位移量决定的 。依据此原理 ,就可以通过实时的改变 液晶显示器上显示的编码图 ,使之发生特定位移 ,从而实现
多 ,最常用的就是通过相移器改变相干光束的相位 ,比较干 殊设计的接口器件把电压电流的时间变化转化为光参量的 涉场中同一点在不同相移量下的光强值来求解该点的相 空间变化 。该接口器件也是空间光调制器 。
位〔1〕。因为用该技术可以对每一点的相位进行计算 ,所以可 对条纹图作进一步处理 ,是一种有效的定量分析手段 ,而且 相移法具有很高的精度 。位相法计算量小 ,自动化程度高 , 适合现代工业测量的需要 。
very exact and has high stability and good repeatability in the in - line system of the digital phase - shift holography.
Key words :spatial light modulator ;computer - generated holography ;FFT;digital holography ;phase - shifter
部分量分别用第一部分与第二部分的开孔面积大小来表示 。
复振幅负的实部分量与负的虚部分量分别用第三部分与第ຫໍສະໝຸດ 四部分的开孔面积大小来表示 。
由公式(1) 看到 ,编码图样的变化除了在非零级频谱项上增
加一常数相位因子外 ,对再现波面没有任何影响。由于任意单 元相邻部分之间位相差 π/ 2 ,所以将每一单元依次以 π/ 2 顺序 移动。对于李氏编码法 ,可重复实现 0 ,π/ 2 ,π,3π/ 2 顺序定量相 移。将这样四幅计算全息图依次显示到液晶光调制器上 ,并用 CCD 记录下对应不同相移时的干涉图样 In ( x , y ,θn) ( n = 1 ,2 ,3 ,
相位技术是指从光强分布中提取出相位信息 ,通过计算 像 ,通过器件中的特殊的效应 ,把光学图像所表征的光强分
机处理得到各点的精确的相位数据 ,大大提高测量精度 。光 布转换成其他物理量的二维分布 (例如折射率 、电压 、电荷密
学干涉计量中相位测量可获得被测量区域全场的位相数据 , 度分布等) ,再通过器件的另一效应来调制处理系统中相干
《激光杂志》2010吴年加第权3等1 卷:液第晶2空期间 光 调 制 器LA相SE移R特JO性UR研N究AL (Vol. 31. No. 2. 2010)
21
它的频谱面上的非零级项的相移 。因此 ,只要提取出它的正 一级项 ,就既可以实现波面变换 ,又可以实现定量的相移操 作。
本文采用李威汉的编码法来讲述光调制计算全息相移
械惰性等特点 。利用外电压改变液晶分子的指向 ,达到控制 双折射 ,实现对光波的调制作用 ,成为对光波可编程的控制 器件 ,且能够精确产生特定相移量的特性〔2〕。由于在图像显 示 、光学信息处理中所具有的重要作用 ,空间光调制器的研 制一直受到相关领域的高度重视 :特别是近年来高速发展的 光电子产业大大促进了空间光调制器的研制 。