液晶空間光調(diào)制器的相干光學特性及其在數(shù)字衍射光學中的應(yīng)用.pdf

1、近年來隨著計算機技術(shù)、高分辨數(shù)字圖像傳感器件(如CCD或CMOS)和高分辨數(shù)字空間光調(diào)制器件(如LCD、LCOS、DMD等)的發(fā)展，光學波前測量和變換研究領(lǐng)域的一個新的發(fā)展趨勢是數(shù)字、實時和動態(tài)。例如，在光學波前變換方面，通過將計算機設(shè)計的計算全息圖或衍射光學元件直接輸出顯示到計算機控制的高分辨空間光調(diào)制器上，來實時、動態(tài)地改變?nèi)肷涔獠ǖ牟ㄇ?。這方面的研究正在形成一個稱為數(shù)字衍射光學的新的研究方向。本論文重點研究液晶空間光調(diào)制器(LCS

2、LM)的相干光學特性及其在數(shù)字衍射光學應(yīng)用中有關(guān)問題。主要研究內(nèi)容概括如下： [1]在歸納和分析液晶指向矢理論的基礎(chǔ)上，基于吉布斯自由能理論建立了求解液晶指向矢分布的數(shù)學模型；并通過MATLAB編程實現(xiàn)了對液晶分子指向矢分布的數(shù)值求解；為進一步定量研究液晶空間光調(diào)制器的相干光學特性和衍射特性提供了條件。 [2]基于Jones矩陣理論詳細分析了TN-LCSLM在開態(tài)和關(guān)態(tài)情況下的復振幅調(diào)制特性。我們分析了在關(guān)態(tài)情況下，系統(tǒng)

3、透過率的一些特殊配置情況，通過這些特殊的條件可以對TN-LCSLM系統(tǒng)的一些固有參數(shù)進行標定和測量。開態(tài)情況下，TN-LCSLM系統(tǒng)的光學特性趨于復雜，很難給出像開態(tài)情況下的解析解，只能通過數(shù)值計算的方法對系統(tǒng)的光學特性進行描述?；贛ATLAB數(shù)值計算的指向矢分布參數(shù)，我們對開態(tài)情況下系統(tǒng)強度透過率進行了詳細的數(shù)值計算，基于數(shù)值計算結(jié)果，我們提出一種分析TN-LCSLM系統(tǒng)衍射效率的可行性方法。 [3]基于MATLAB數(shù)值計算

4、得出液晶指向矢在不同電壓下的分布參數(shù)和液晶Jones矩陣理論，分析了TN-LCSLM的復振幅透過率，利用指向矢分布參數(shù)對顯示一維矩形光柵時系統(tǒng)的一級衍射效率進行了數(shù)值計算和分析。計算結(jié)果表明，系統(tǒng)的一級衍射效率，不僅和外加驅(qū)動電壓有關(guān)，還與輸入輸出偏振器的具體配置及透光軸取向有關(guān)，并存在一個實現(xiàn)最大一級衍射效率的系統(tǒng)配置。 [4]基于波相差理論，分析了數(shù)字全息記錄和再現(xiàn)過程中參考光的波面畸變對再現(xiàn)像的影響；以傅里葉數(shù)字全息為例，