LC-SLM调制传递函数的实验研究

根据液晶空间光调制器调制传递函数的定义和测量方法,建立了测量LC-SLM调制传递函数的实验系统,对EPSON 0.9 in L3D09H-41C00型液晶空间光调制器的调制传递函数进行了测量,得到了调制传递函数曲线,并对实验测量结果进行了分析和讨论。

相位光栅衍射法测量高灰阶LC-SLM相位调制特性

为测量高灰阶液晶空间光调制器(LC-SLM)整体相位调制特性,引入二维棋盘形相位光栅衍射测量方法。根据傅里叶光学原理,经过理论推导和仿真分析得到零级衍射光强与相位调制量之间的关系。搭建含有参考光束的衍射实验系统,通过适当的光斑图像处理计算出零级衍射相对光强,从而获得相位调制特性曲线,并与干涉测量法实验结果进行对比。实验结果显示两种方法得到的调制曲线高度相似,相关系数达0.996;表明相位光栅衍射法能用于测量LC-SLM整体相位调制,可获得2π相位调制范围内的特性曲线。最后分析衍射法与干涉法的特点与局限,可为实际测量提供有益参考。

基于LC-SLM的CT图像全息三维重构与实时显示

提出了一种将计算全息技术与液晶空间光调制器相结合的CT图像三维重构与实时显示的方法。用计算全息技术对一系列CT图片进行三维信息融合,并根据CT图片数目的不同,制作了不同的计算全息图,基于CT图片本身是数字化二维图像的特点,采用了快速傅里叶变换算法。用液晶空间光调制器作为全息图显示载体,设计了CT图像三维实时显示系统,利用计算机控制实时输出不同的计算全息图到空间光调制器,通过光学再现获得不断变化的三维再现像,实现CT图像的三维实时显示。

LC-SLM的光学调制特性及其在全息中的应用

液晶空间光调制器是实时光学信息处理中的重要器件,本文分析了液晶空间光调制器的光学调制特性及其目前在全息领域的主要应用。并根据液晶空间光调制器实时再现计算全息图的原理,提出利用计算全息技术得到单元合成全息图阵列,通过计算机控制向液晶空间光调制器输出合成全息图序列进行实时光电再现进而实现合成全息动感的方法,分析了基本原理和实现方法并给出了相应实验结果。

液晶空间光调制器及其在自适应光学中的应用

液晶空间光调制器(LC-SLM)通过对液晶折射率的调制来实现对光程的控制,在自适应光学中起着重要的作用。文章梳理了国内外LC-SLM的发展现状,对LC-SLM的工作原理和相位标定原理进行了详细介绍,针对LC-SLM在自适应光学中的应用,对国内外LC-SLM关键技术研究状况进行了讨论,分析总结了西安理工大学在该领域的实验研究。最后展望了LC-SLM的应用前景。

利用合成谱在计算全息图中编码多个物体的方法

提出在迂回位相傅里叶变换计算全息图中利用合成谱记录多个物体的方法。该方法利用多个物体合成的傅里叶频谱,代替传统的迂回位相型计算全息图中的单一频谱,在一幅计算全息图中完成多个物体的编码。再现时多个物体同时再现在同一衍射级的周围,并且再现像的形式可以多种多样。采用液晶空间光调制器(LC-SLM)完成计算全息图的光学再现,实验验证了方法的有效性。结果表明:该方法可有效提高计算全息图的信息容量。

基于液晶空间光调制器的激光束散角控制技术

在远距离激光通信系统中,为抑制复杂大气信道环境的影响,有必要对激光束散角进行实时调控。而传统光学变焦系统对激光束散角的调控精度不高,需要机械移动透镜组间距离,导致其灵活性和实时性差。本文提出了利用液晶空间光调制器(Liquid Crystal Spatial Light Modulator,LC-SLM)控制激光束散角的方法。通过LC-SLM模拟变焦透镜,由计算机生成不同焦距的相位灰度图并导入LC-SLM,利用不同的相位灰度图的灰度信息控制LC-SLM的外加电压以实现变焦透镜的功能;再利用变焦透镜与已知焦距的匹配透镜共同构成束散角控制系统,变焦透镜与匹配透镜距离恒定不变,通过改变变焦透镜的焦距实现束散角控制。研究结果表明,在基于液晶空间光调制器的激光束散角控制方法中,束散角变化值与理论值误差在5%以内,束散角的RMSE为0.017 5。与传统机械移动透镜组间距离控制束散角的方法相比,束散角均方根误差降低了22%,为激光参数动态调整提供了重要技术支撑。

光学自由曲面自适应干涉检测研究新进展

光学自由曲面因其表面自由度较多而难于进行检测。干涉检测法具有高精度非接触的特点,但传统干涉仪中的静态补偿器在自由曲面加工过程中未知面形不断变化的情况下,难以实现原位检测。因此,可编程控制的大动态范围自适应补偿器成为近年来自由曲面干涉检测中的研究热点。结合课题组在自由曲面自适应干涉检测领域的工作,介绍了光学自由曲面自适应干涉检测的最新研究进展,详细分析了基于可变形镜和空间光调制器的自适应干涉检测技术,介绍了针对干涉图目标的自适应控制算法,总结了两大类自适应检测方法的优点以及发展瓶颈,并对未来自由曲面的自适应检测技术进行了展望。

光寻址液晶空间光调制器用于激光光束整形的可控系统和设计算法

提出了一种利用光寻址液晶空间光调制器(LC-SLM)来实现实时可控的激光光束整形的系统和算法。用几何变换法和盖师贝格-撒克斯通(G-S)算法对有振幅调制和位相畸变光束进行均匀分布的平顶光束整形及数值模拟,用几何变换法可以得到非常好的小尺度的均匀性输出光束,而G-S算法能够有效地改善入射光束的大尺度不均匀性。为了减少输出光束的均方根误差和顶部不均匀度,提出结合几何变换方法和G-S算法,由几何变换方法得到的相位分布为G-S算法的初始相位分布。计算机设计的仿真结果表明:利用这种算法可以有效减少大尺度的不均匀度值,并得到合适的输出光束。

曲率探测的自适应光学Zernike模式的闭环校正

提出了一种更为简单的基于曲率探测的自适应光学闭环算法。首先,对算法的原理和闭环过程做了详细分析。然后,建立了一个自适应光学仿真模型,针对Kolmogorov特性的大气湍流相位畸变做了闭环校正。仿真结果表明,该闭环模型对大气湍流引起的波前畸变具有很高的校正精度。在此基础上,利用液晶空间光调制器作为波前校正器,搭建了相应的闭环实验系统,做了闭环实验分析。实验结果与仿真结果一致,表明基于该算法的自适应光学能够实时校正大气湍流引起的相位畸变,由此验证了算法的可行性。

液晶光调制器的调制特性及应用研究

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,并介绍了斜入射下纯相位光调制器的特性及新型无源液晶光调制器等液晶光调制器的新发展趋势。

基于液晶薄膜的表面等离子体动态全息空间光调制的仿真模拟

表面等离子全息有望实现平板彩色全息显示,然而现有的研究还都限于静态全息。针对如何实现表面等离子体动态全息的问题,开展了表面等离子体与电光材料耦合向空间传播电磁场方面的研究,对实现平板化动态全息具有十分重要的意义。设计了一种基于液晶空间光调制器调制的表面等离子体动态全息结构模型,并对该结构进行了理论计算和仿真分析。该方法能有效消除透射零级光从而提高再现像像质,同时得到液晶空间光调制器的周期与耦合到空间传播光角度的关系。在此基础上,通过模拟仿真总结出液晶空间光调制器的液晶层厚度和液晶折射率差值对衍射效率影响。模拟结果表明,液晶层在200 nm厚,折射率差值为0.22时,衍射效率最高可达37%。

液晶空间光调制器在HTS中的应用研究——快速精确的解码方法

研究了液晶空间光调制器 (LC -SLM)作为固定不动的编码模板应用于阿达玛变换光谱仪 (HTS) ,提出了快速精确的解码方法 。

数字全息变焦系统测量液晶空间光调制器相位调制特性

针对液晶空间光调制器(LC-SLM)应用于光信息处理等诸多领域的前提是必须准确测量出其相位调制特性曲线,本文利用全息干涉计量原理和数字全息变焦系统,提出了一种测量LC-LSM相位调制特性曲线的新方法,只需拍摄两幅数字全息图就能获得完整的相位调制特性曲线,并能够消除系统误差,从而降低对光学元件和调试精度的要求,且不需要完成衍射计算。介绍了相关的测量原理,给出了具体的实验测量过程、计算方法,实验结果表明,本文方法具有系统简单、可以消除系统误差和快速的优点。

基于数字闪耀光栅的位相全息图光电再现优化

针对利用液晶空间光调制器(LC-SLM)进行全息图光电再现过程中,再现像面存在多级衍射像造成单一像能量利用率低的问题,提出了一种在位相全息图中加载数字闪耀光栅的方法,以提高全息图光电再现中单一衍射像的衍射效率.分析了闪耀光栅作为衍射光学元件的特性及其对光波进行位相调制的原理,并阐述了在LC-SLM中加载数字闪耀光栅对位相全息图光电再现时像面能量分布的影响.搭建了基于LC-SLM的位相全息图光电再现实验系统.理论分析表明:在其他条件不变的情况下,加载竖直(或水平)槽向周期为2pixels的数字闪耀光栅可使单一衍射像的能量提高130.2%;而加载竖直及水平槽向周期均为2pixels的数字闪耀光栅可使单一衍射像的能量提高429.7%.实验结果验证了该方法可有效地提高单一衍射像的能量,改善了全息再现系统的光能利用效率.

液晶空间光调制器波前模拟及误差补偿

反射式液晶空间光调制器(LC-SLM)反射基板的曲率误差和液晶盒的边缘场效应导致波前模拟精度下降问题,本文研究用LC-SLM模拟波前,通过静态误差补偿法和残差反馈法,探讨提高波前模拟精度的有效方法。实验结果表明,LC-SLM能较好模拟基于Zernike多项式的离焦、像散、彗差和球差等8项波像差,但是具有一定的模拟误差,均方根误差(RMS)值平均为0.265λ,静态误差补偿法和残差反馈法使波前模拟误差RMS值分别降低到0.223λ和0.170λ,残差反馈法更有效。提高波前模拟精度能够使LC-SLM在自适应光学技术、飞秒激光加工、实时全息显示和光学测量等领域具有更大的应用前景。

彩色全息显示中液晶空间光调制器位相调制偏差的矫正方法

采用三基色激光照明并结合时分复用或空间复用技术,可实现基于液晶空间光调制器(LC-SLM)的彩色全息显示.但由于在不同激光波长入射条件下LC-SLM的位相调制特性曲线不同,难以同时满足多波长入射条件下2π线性位相调制的要求,致使彩色全息再现结果受到共轭像和零级斑的干扰.针对该问题,本文通过实验测试获得LC-SLM在不同波长入射时的位相调制特性曲线,并分析了RGB激光器各分量的位相调制特性曲线非线性偏差和调制幅度偏差对多阶位相型傅里叶变换相息图再现效果的影响.根据"查表法"建立了各波长入射条件下满足2π线性位相调制的灰度映射关系,并对RGB分量相息图进行修正.通过对修正前后RGB分量相息图的数值模拟再现和光电再现实验与分析,结果表明:该方法有效地克服了LC-SLM位相调制特性曲线偏差的不利影响,从而改善了彩色全息显示中各分量相息图的再现质量.

用液晶空间光调制器生成粗糙度可调散射体

数字全息干涉计量中完成相位解包裹前一般都需要做去除噪声工作,其中最难去除的是散斑噪声。为了找到更好的散斑降噪算法往往需要生成不同信噪比的散斑噪声。本文提出了用液晶空间光调制器(LC-SLM)生成散射体及其散斑场的方法。实验结果表明无论是散斑场强度的概率密度函数还是其平均对比度,以及散斑场的相位概率密度函数,实验值与理论值吻合得都很好,说明用LC-SLM生成散射体并观测其散斑场是可行的,而且该方法具有可以在一定范围内任意调整散射体粗糙度的优点。

可操控二种冷原子或冷分子样品的光学双阱新方案及其实验研究

提出了一种构建可囚禁与操控二种冷原子或冷分子样品的光学双阱的新方案,该方案采用常用的液晶空间光调制器作为分光器件,分光调制函数类似二元相位光栅;对提出的方案进行了模拟实验研究,并研究了从光学双阱到单阱的双向演化过程,该光学双阱的模拟实验结果表明与理论方案相符,双阱的操控性好,有利于二种不同的冷原子或冷分子样品的装载与操控等相关实验研究.

液晶空间光调制器在阿达玛变换光谱仪中的应用研究——快速精确的解码方法

研究了液晶空间光调制器(LC-SLM)作为固定不动的编码模板应用于阿达玛变换光谱仪(HTS),提出了快速精确的解码方法,给出了由液晶空间光调制器编码模板所带来的均方根信噪比的改善.