基于纯位相液晶空间光调制器的可变焦透镜的实现

提出一种基于纯位相液晶空间光调制器(LC-SLM)实现变焦透镜的方法。根据液晶空间光调制器的位相调制原理,以相息图控制LC-SLM来调制入射光波,并衍射产生透镜波面,改变相息图的衍射距离,可实现变焦位相菲涅耳透镜的功能。分析衍射孔径、衍射距离、相息图位相阶数等参数对变焦位相菲涅耳透镜的影响,并以点光源相息图为例对该方法的可行性进行了实验验证。实验结果表明:通过改变计算衍射距离,提出的方法可得到焦距不同的透镜,且易于控制,为三维扫描显示的实现提供了可行性依据。

位相可控液晶空间光调制器的研究

论述了平行排列液晶的位相调制理论,进行了理论结果的计算模拟.研制出平行取向TFT型液晶空间光调制器并分析了其位相调制特性.结果表明,此平行取向的液晶空间光调制器可用于位相调制,其调整量优于0.7μm,最小调整步长是0.052μm.在ZYGO干涉仪上进行的位相控制实验,得到了很好的实验结果.

扭曲向列型液晶空间光调制器偏振分光特性的实验测试

实验测试了线偏振光入射至扭曲向列型液晶空间光调制器(TN-LCSLM)后,输出光强与TN-LCSLM前后放置的两个偏振片旋转角度间的关系。结合理论分析验证了扭曲角为90?的TN-LCSLM在零灰度图像驱动下的偏振分光特性与强度合成原理。研究结果为深入认识TN-LCSLM的调制特性提供新的研究思路。

基于液晶空间光调制器的波前畸变补偿研究

针对液晶空间光调制器控制单元数多,直接进行波前相位畸变补偿时计算量大的问题,将控制输入与描述波前畸变的Zernike多项式系数形成映射,极大地减小了优化维数,有效地提高了计算效率。引入单纯形算法,通过使设计的性能指标达到最优,得到最佳的Zernike多项式,实现了精确的波前畸变补偿。针对传统的单纯形算法易收敛于局部极点,无法实现全局最优的特点,对单纯形算法进行了改进,仿真结果表明,改进后的算法可以通过强制初始化达到全局最优,同时分析了各种改进算法的特点,为实际应用提供了依据。

新型Holoeye Pluto纯位相型空间光调制器的伽马修正及评价

纯位相型空间光调制器可广泛用于各种精密光学工程，而正确使用纯位相型的空间光调制器的前提是正确的伽马修正。针对新型的Holoeye Pluto空间光调制器，简单地使用双孔干涉法和Webcam进行了成功的伽马修正。修正的结果使得8阶的闪耀光栅和16阶的闪耀光栅的1级光衍射效率分别达到70％和80％；同时利用涡旋位相图较好地生成了对像差及液晶的位相偏差较敏感的LG01环形光束。测量了该型液晶的位相稳定性，得出位相的波动上限或平均标准偏差为2．43°。

紫外透射型液晶光阀用ZnS_xSe_(1-x)薄膜的研究

描述了透射型ZnSxSe1 -x光盲紫外液晶光阀的结构和工作原理 ,并从器件的电学模型出发 ,着重讨论了整体器件对ZnSxSe1 -x光敏层的特殊要求。采用分子束外延技术在ITO石英导电玻璃上制备了不同组分的三元ZnSxSe1 -x多晶薄膜 ,通过控制反应时的生长参数 ,制备出了符合器件设计要求的光敏层薄膜。室温下 ,薄膜的紫外 可见光响应对比度大于 10 3,响应波长截止边可通过控制薄膜中的Se组分 ,在 36 0～ 4 10nm范围内连续可调 ;薄膜的紫外 可见光吸收系数比大于 10 3;在液晶光阀工作的低频段 (<2 0 0Hz) ,其暗阻抗在 10 5～ 10 6 Ωcm2 之间 ;暗

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.

光调制与器件

TN761 200205375940GHz铌酸锂电光调制器=40GHz LiNbO3 electroopticmodulators[刊,中]/张兵,吴伯瑜,周伟勤,宋琼,易鸿,彭吉虎（清华大学电子工程系.北京（100084））//光电子·激光.—2001,12（11）.—1199-1201遵循减小损耗的思路,提出了复合电极的结构,设计制做了这种电极结构的调制器并进行了分析。实验测得微波传输损耗系数α0【0.3dB/[cm（GHz）1/2]。

微分型液晶空间光调制器

本文介绍了基于横向电场电光效应的微分型液晶空间光调制器。写入光强度的空间变化梯度产生横向电场,使垂直排列液晶分子倾斜,发生双折射效应。纵向电场提高了写入速度及擦除速度。本文给出了微分型液晶空间光调制器的理论依据及初步实验结果。

液晶纯位相空间光调制器

从空间光调制器概念入手 ,介绍了液晶空间光调制器的发展历史 ,主要是对液晶作为纯位相空间光调制器的可行性从理论和实验上做了分析总结 ,并对前人所得结论进行了讨论 。

液晶相息图用于光学检测

根据液晶的动态响应和位相调制特性,研究了一种利用液晶显示器进行光学检测的检测方法.实验中,把液晶显示器改造为纯位相的空间光调制器,并测定了它的位相调制特性.实验测得:改造后的液晶显示器可实现1λ(λ=632.8nm)的调制量.通过引入相息图的方法,实现了液晶空间光调制器的大位相调制量.并产生了调制量为3.4λ的球面波.最后,利用液晶显示器检测了凸透镜的前表面.检测结果发现,干涉条纹为平行直条纹且PV值为0.32λ.

光互连网络中四功能交换开关研究

由节点开关单元按照一定的连接规则所构成的光互连网络,在全光通信和光信息处理中具有重要的应用。基于节点开关一般实现光信号的直通和交换功能的特点,利用成熟的偏振光控制技术,通过位相型空间光调制器对信号光偏振态的控制,完成信号的路由和开关动作,从而设计出具有直通、交换、上播和下播功能的节点交换开关。与传统设计思想相比,该方法不仅能够充分利用信号光的能量,有效的减少光能量的损耗,而且还具有与偏振无关等特点。该四功能交换开关,对于优化和拓展光互连网络的结构和功能具有一定的意义。

(3,3,2)矩形CC榕树网光学实现方法

研究了一种(3,3,2)矩形CC榕树网。根据(3,3,2)CC矩形榕树网的构造原则,得到其网络拓扑结构。然后,提出了(3,3,2)矩形CC榕树网的路由法则,完成了该网络的路径选择。最后,设计并提出了实现(3,3,2)矩形CC榕树网功能的光学实验模块,各级节点开关单元由位相型空间光调制器和偏振分光棱镜组成,级间互连则由光纤实现。分析了(3,3,2)矩形CC榕树网光学实验模块的功能特点,对基本开关单元性能参数进行了实验检测。结果表明,该实验模块能够完成输入信号光的交换和排序等操作,可应用于光通信和光信息处理中。

混洗网络中光开关矩阵研究

基于偏振控制技术,利用偏振光分束器和位相型空间光调制器构建1×2和2×1的节点开关单元,节点开关单元各端口间按照特定的映射规则和连接关系以光纤实现互连,从而得到一种新型的4×4光开关矩阵。该4×4光开关矩阵利用位相型空间光调制器对信号光偏振态的控制实现路由,通过对其各输入端口光信号路由状态的分析表明,它可以完成信号光点对点的全排列无阻塞的输出与交换,同时,还具备部分的多点组播功能。该矩阵开关具有交换速度快、插入损耗小、串话低、性能稳定等特点,对于构建大规模的光互连网络具有一定的帮助。

灰阶纯位相匹配滤波器编码方法研究

根据空间光调制器的相位调制作用,提出了一种灰阶纯位相匹配滤波器编码方法。计算机仿真和光学实验结果均表明该方法在相关峰值、信噪比和峰相关能量比等方面比二元纯位相编码方法均有较大提高。另外还给出了相关峰的位置变化规律,有利于对目标的定位。

一种基于切趾波带片产生局域空心光束的新方法

根据相移切趾器原理设计了七环π相移切趾波带片,准直光束经波带片与透镜聚焦后产生局域空心光束。理论上根据标量衍射理论研究局域空心光束的光场分布,并对其光强分布进行仿真,证明光束的三维"密闭性"。实验中基于空间光调制器与透镜相位得到暗斑最大半径为50.4μm的局域空心光束,且光强为零,其实验结果与理论分析基本吻合。

基于二维叉形光栅的涡旋光束分束阵列产生

首先设计了一种二维叉形光栅结构,并基于夫琅禾费衍射理论,得到了高斯光束通过该光栅的焦平面场分布表达式。数值模拟结果表明,当高斯光束通过二维叉形光栅调制后,在焦平面处产生了由不同拓扑荷涡旋光束组成的3×3涡旋光束阵列,且各个子光斑的拓扑荷数与光栅结构、衍射级次有关。其次,进行了实验验证。将二维叉形光栅相位图加载到空间光调制器SLM上,当高斯光束经SLM反射后,在焦平面处同样接收到3×3涡旋光束阵列,且与数值模拟的结果相符。研究结果表明,利用二维叉形光栅结构可实现涡旋光束分数阵列的产生,这将为不同拓扑荷涡旋光束的模式复用,实现光通信容量的增加技术支持,在光通信领域具有应用潜力。

自由空间奇数端口非对称型光开关研究

有别于传统的偶数端口对称型光开关设计,本文采用积木叠层方法设计,结构非对称、奇数端口的2×3和3×3光开关;各光开关基本功能单元结构类似,均由偏振光分束器(PBS)、相位型空间光调制器(PSLM)和反射镜组成;利用成熟的偏振控制技术实现信号光的控制和路由选择,有效避免路径的冲突与阻塞。这种设计具有结构简单紧凑、控制方便灵活、双向操作、与偏振无关、即插即用、易集成、易扩容和升级等特点。对2×2光开关单元的实验分析表明,该光开关插损小、串扰低和可靠性高,对于构建大规模的奇数端口和非对称结构的交换矩阵有帮助。

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.