基于液晶空間光調(diào)制器的膜基反射鏡波前像差校正研究.pdf

1、以柔性聚合物薄膜為基坯的膜基反射鏡屬于一種新概念空間超輕反射鏡。與采用傳統(tǒng)材料的反射鏡相比，具有重量輕、可折疊展開、成本低等特點(diǎn)，因此在空間科學(xué)研究領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注。由于柔性膜基反射鏡的面形易偏離設(shè)計(jì)面形，會(huì)給光學(xué)系統(tǒng)引入波像差，為此本文研究利用液晶空間光調(diào)制器（LCSLM）校正膜基反射鏡波前像差。
　　本文首先介紹了膜基反射鏡的研究背景、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及LCSLM用于波前像差校正的研究進(jìn)展。然后詳細(xì)闡述了液晶的電光特性，采用

2、瓊斯矩陣法分析了入射光波在液晶中的傳播過程；以液晶連續(xù)彈性體理論為依據(jù)，采用差分迭代法對液晶在不同外加電壓下的指向矢分布進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，并在MATLAB環(huán)境下進(jìn)行仿真，模擬液晶器件的電光特性；從理論上推導(dǎo)出LCSLM在電控雙折射效應(yīng)下的相位調(diào)制量大小，表明了通過控制外電壓LCSLM可實(shí)現(xiàn)對入射光波相位的調(diào)制。
　　在理論分析的基礎(chǔ)上，以德國HOLOEYE公司的LC2012型透射式液晶空間光調(diào)制器為核心器件，根據(jù)泰曼格林干涉原理，構(gòu)建

3、了LCSLM相位調(diào)制特性測試系統(tǒng)。采用條紋移動(dòng)法對所采集的干涉圖樣進(jìn)行處理，計(jì)算得出LC2012相位調(diào)制量與灰度值的關(guān)系曲線；并利用ZYGO干涉儀分析了LC2012相位調(diào)制特性，與上述測試結(jié)果基本相符，驗(yàn)證了所搭建測試系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)處理方法的正確性。為將該器件用于膜基反射鏡波前像差校正奠定了基礎(chǔ)。
　　隨后，根據(jù)膜基反射鏡的光學(xué)特性以及對其波前檢測、波前像差校正原理的分析，分別采用Hartmann-Shack波前傳感器和LCSLM探

4、測和校正反射鏡的波前像差，設(shè)計(jì)并搭建了膜基反射鏡波前像差校正系統(tǒng)。為了驗(yàn)證理論的正確性和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的可行性，首先對口徑70 mm的有像差玻璃基底平面反射鏡進(jìn)行了波前像差校正實(shí)驗(yàn)，PV值和RMS值分別由校正前的0.662λ和0.135λ下降至0.315λ和0.051λ，反射鏡波前質(zhì)量得到了改善。最后，初步實(shí)現(xiàn)了膜基反射鏡的波前像差校正，對口徑為200 mm膜基平面反射鏡中心Φ25 mm的區(qū)域進(jìn)行波前像差校正，校正前的PV值和RMS值分別為1