基于掩模光刻的液晶波前校正器设计与制备

液晶波前校正器通常基于液晶显示器的工艺制备而成,因此其研制成本高、定制难度大。本文基于掩模光刻法制备液晶波前校正器,以实现液晶波前校正器的专用化、低成本研制。基于掩模光刻技术设计并制备了91像素的无源液晶驱动电极,并封装成液晶光学校正单元。设计并制备了驱动连接电路板,实现了液晶光学驱动单元和驱动电路板的匹配对接。对液晶波前校正器响应特性进行检测。结果显示,其相位调制量为5.5个波长,响应时间为224 ms。利用Zygo干涉仪进行球面波的产生和静态倾斜像差的校正。结果显示,其可以产生正负离焦波前,且对水平倾斜像差校正后,Zernike多项式中第一项的值从1.18降至0.16,校正幅度达86%,实现了像差的有效校正。本文的研究工作可为液晶波前校正器的研制提供新思路,进而拓宽其应用领域和场景。

自适应光学波前校正器技术发展现状

波前校正器是自适应光学系统中的关键部件,相关技术已得到了多年的积累与发展。本文介绍了多种目前常用的波前校正器件,包括分离促动器连续表面变形镜、拼接子镜变形镜、薄膜变形镜、双压电片变形镜、微电子机械系统变形镜以及基于液晶技术的空间光调制器和自适应次镜等,给出了它们的实现方式及其基本工作原理,并从空间校正频率和校正速度等方面对各校正器的性能进行了比较。最后,总结了在新应用的需求下,波前校正器件的技术创新及发展趋势。

通用线性化校正器及其计算机辅助设计

给出了一种通用分段线性化校正器电路及其设计方式,并编制了计算机辅助设计程序。

液晶波前校正器位相调制非线性及闭环校正研究

研究了液晶波前校正器位相调制曲线非线性的校正以及液晶自适应闭环对畸变波前的校正。利用液晶显示器领域通用的Gamma校正技术实现对液晶波前校正器非线性的校正。首先,通过施加线性的LUT曲线以获得512个LUT值对应的位相调制量。然后通过对一个波长位相调制量的线性化分割,找到能够获得线性位相调制的LUT函数曲线。最后将该优化曲线写入液晶波前校正器的驱动电路板中,再次驱动液晶波前校正器并利用ZY-GO干涉仪测量位相调制和灰度级的关系,得到了线性的位相调制。利用线性的液晶波前校正器结合哈特曼波前探测器和波前控制器进行了自适应闭环校正研究。校正前,PV和RMS的平均值分别为2.5λ和0.48λ;经过闭环自适应校正,PV和RMS的平均值分别下降为λ/11和λ/62。分辨率板的一级像也由模糊变得清晰。实验结果说明,经过线性化的液晶波前校正器可以获得高校正精度。

三相单开关零电流Cuk型功率因数校正器的研究

提出了一种新颖的三相 Cuk 型高功率因数校正电路。在电路拓扑中采用三相全桥整流桥和单管功率开关实现高功率因数和低谐波电流输入;同时在中间储能电容(过渡电容)上串联一电感以及在续流二极管上并联一小电容,使得电路工作在复合谐振状态,从而获得零电流开关。文章分析了电路的工作原理,仿真验证了理论分析结果,同时一个 2kW 的试验电路验证了结论的正确性。该电路具有输出电压调节范围宽、功率因数和效率高等特点,具有很好的实用化前景。

单周期控制单相功率因数校正器的分析和设计

传统的平均电流控制需要检测输入电流、输入电压、输出电流 ,而且电路中使用乘法器 ,控制系统复杂。提出一种单周期闭环控制方法 ,无需检测输入电压 ,不使用乘法器 ,简化了系统 ,降低了成本。论述了控制方法的工作原理 ,参数设计 ,实验证明了理论分析的正确性。

液晶波前校正器校正水平方向上的大气湍流

利用液晶波前校正器和哈特曼波前传感器组成的自适应光学系统对水平方向500 m的大气湍流进行校正。首先测定了液晶波前校正器(LCWFC)的位相调制特性,测定结果表明其可以实现一个波长的调制量,同时利用Gamma校正实现了位相和灰度之间的线性调制关系。然后将该系统与孔径220 mm的望远镜进行对接。液晶自适应校正后,波面均方根误差降低到0.06λ,实现了0.68″'的系统衍射极限分辨。实验结果表明:液晶波前校正器可以很好地校正水平方向500 m的大气湍流扰动。

有源功率因数校正器的控制策略综述

简要回顾了有源功率因数校正器发展过程中出现的各种控制方案 ,分析和介绍了各控制方案的优缺点及其应用场合 。

液晶波前校正器特性研究

利用808nm大功率连续激光器研究了液晶的光功率承受特性.结果表明,当功率密度为133W/cm2时,液晶还能保持原有的光学调制特性,而且可以长时间稳定工作.测定了液晶的波长色散特性,发现,随着波长的增加Δn值逐渐减少,近紫外300～400nm波段Δn变化47%,而在400～780nm变化量为28%,在780～900nmΔn变化了2%.还研究了温度对液晶波前校正器衍射效率的影响,随着温度的升高Δn逐渐减小,当温度从10℃升到90℃时,对于16台阶菲涅耳透镜,衍射效率下降了70%;但当温度在20℃变化10℃时,对4台阶菲涅耳透镜衍射效率最大变化量为1.7%,而对16台阶菲涅耳透镜,衍射效率降低了1.2%.

液晶波前校正器动态位相响应特性研究

为了对畸变波前进行精确校正,研究了液晶波前校正器在不同灰度级之间的动态位相响应特性,准确确定其响应时间。首先给出液晶波前校正器的响应时间和位相变化的检测方案。然后检测了液晶波前校正器在0和255灰度级之间的上升和下降时间,分别为7ms和11ms。在保证校正精度的条件下,对该位相曲线采取λ/10的误差截断,使上升和下降时间分别减少到4ms和6.8ms。最后,研究了各灰度级依次上升到255和从255再以次回落到各灰度级的动态响应时间。结果表明,各灰度级的上升时间在2～5.2ms之间变化,下降时间在3.66～8.74ms之间变化,且无论是上升还是下降,150和255灰度级之间转换速度最快,在255灰度级邻近的灰度响应速度最慢,且响应时间长于0和255灰度之间的响应时间。因此,在波前校正中,须以255灰度邻近的灰度级中最长的响应时间作为液晶波前校正器的响应时间,以确保波前校正精度。

Boost功率因数校正器中输入电流波形失真分析与抑制

讨论了平均电流控制的 Boost功率因数校正器中输入电流波形失真的机理 ,从理论上推导了前馈电压和输出电压中二次谐波电压对电流基准信号产生的影响 ,对前馈滤波器参数和电压反馈回路控制参数的设计进行了详细的讨论 ,采用控制芯片 UC385 4制作了一台输出功率为 2 0 0 0W的原理样机 ,通过原理样机输入电流波形的频谱分析 。

温度对液晶波前校正器响应速度及LUT的影响研究

温度起伏会对液晶器件的相位调制特性、响应速度有影响,从而影响自适应光学系统中的液晶波前校正器的相位调制精度。针对该问题,本文研究了温度对512×512像素的硅基液晶波前校正器(LCOS)的LUT(look-up table)的影响,正是由于LUT的变化导致其相位调制特性不同;实验测量了不同温度下LCOS的时间和相位响应特性,由此计算了对应的LUT,利用最小二乘拟合方法对得到的数据进行拟合,给出了16～26℃范围内的关系式,利用此关系式可以获得该温度范围内不同温度下合理的LUT。我们在LCOS上施加闪耀光栅灰度图后,对不同LUT下入射光束的衍射效率分别进行测量,结果表明我们利用关系式内对应温度下的LUT取代LCOS中固定值的LUT方法可以克服温度的起伏带来的影响,提高LCOS的相位调制能力。本方法对于液晶器件在自适应光学、显示等领域的应用也有帮助。

三相单开关Boost型功率因数校正器的设计

三相单开关Boost型功率因数校正器的分析和设计较为繁琐 ,简化模型可使电路的分析和设计大为简化 ,利用简化模型对功率因数校正器进行了分析和设计 ,仿真和实验说明了分析和设计的正确性。

三相单开关Boost型功率因数校正器的简化大信号模型

三相单开关Boost型PFC电路 ,由于工作在不连续导电模式 ,分析起来十分繁琐 ,设计不得不采用“试凑法”。本文根据电路的工作原理 ,利用平均法 ,把原电路简化成一个工作于DCM的DC/DC变换器 ,使主电路的阶次由三降为一 ,简化模型可用于主电路参数设计 ,线性化处理之后 ,可在频域设计输出电压调节器 ,因此使该类电路的设计摆脱“试凑法”。对比性的仿真说明 ,简化模型能够反映原电路的低频大信号特性。

电流连续功率因数校正器的电磁兼容问题研究

针对电力电子装置应用给电力系统带来谐波污染和功率因数下降的问题,讨论一种BOO ST型电流连续功率因数校正器,通过M ATLAB的仿真,分析了这种电路的电磁兼容问题,并给出了谐波抑制的若干方法,完成了样机试验。实验证明这种方法成本低,性能好,容易达到各项EM C标准,适用于中小功率电源。

基于MATLAB的滞后校正器的计算机辅助设计

介绍了在MATLAB环境下实现滞后校正器的计算机辅助设计 ,使得滞后校正器的设计变得简单、容易 ,仿真实例验证了该设计方法的有效性 ,大大提高了课程教学、解题作业。

PID参数专家校正器

提出了一种基于知识的PID参数专家校正器,该控制器能根据专家知识实时调整PID参数。仿真结果表明,该控制器具有良好的动静特性和一定的鲁棒性,控制算法简单,实现方便。

用MATLAB进行滞后-超前校正器的设计

介绍了用MATLAB进行滞后-超前校正器的设计方法，给出了基于频率法设计滞后-超前校正器的函数frlaglead，调用该函数就可以设计所需的滞后-超前校正器，最后以实例介绍了用MATLAB设计滞后-超前校正器的详细过程。

相位校正器粘接局部应力控制技术

通过理论分析,对相位校正器的镜面与支撑结构间的粘接建立模型进行仿真研究,提出了在相位校正器镜片上加工小圆柱,使其粘接应力由镜片本身转移到突出部位的小柱子上,有效改善了相位校正器镜面局部粘接应力,使镜面局部高阶像差得到缓解,并通过试验验证了其有效性。

LCOS液晶波前校正器的色散研究

对液晶波前校正器的色散问题进行了研究,测定了250D离焦、250D像散两种像差镜和650nm、670nm、710nm、840～860nm、835～865nm、830～870nm五种滤光片下的色散.结果表明:可见到近红外波段内20～30nm带宽的光是液晶自适应光学系统的理想光源,可实现系统较大的能量利用率和较小的色散.对于中心波长850nm的近红外光,当光源的带宽低于30nm时,LCOS的色散对系统像差影响较小,可以忽略,系统的光能利用率又较大;一旦光源带宽高于40nm,LCOS的色散会对系统的像差产生明显的影响,使成像分辨率大大降低.