LCoS相位空間光調(diào)制器的特性及其應(yīng)用研究.pdf

1、空間光調(diào)制器是近代光信息處理系統(tǒng)中關(guān)鍵的器件，它可以用作物函數(shù)的輸入，也可以作為空間濾波器件而存在。特別是相位型的空間光調(diào)制器件由于它的高的光能利用率和高的衍射效率而廣泛的用在光電混合信息處理系統(tǒng)中．隨著液晶技術(shù)的發(fā)展，液晶器件被廣泛的用作電尋址的空間光調(diào)制器件，普通的TFT器件具有開口率小(光能利用低)，分辨率低等缺點(diǎn)，LCoS器件則是一種新型的液晶器件，它克服了一般TFT器件的缺點(diǎn)，因而具有更為廣泛的應(yīng)用前景。 本文首先從液

2、晶的基礎(chǔ)物理知識(shí)出發(fā)，根據(jù)液晶到連續(xù)體彈性形變理論得到了在外加電場作用下液晶的指向矢的分布，利用不同的理論闡述了光波在液晶中的傳輸特性，簡單介紹了液晶相位調(diào)制的原理。 首先建立了LCoS器件的理論模型，并采用參數(shù)空間的方法通過改變液晶的扭曲角度和偏振片的起偏角度選擇和優(yōu)化了LCoS器件用作相位調(diào)制的合適的工作模式，找到了兩種比較合適的作為相位調(diào)制的工作模式…．(O。，0。)和(0。，52。)配置。同時(shí)利用擴(kuò)展瓊斯矩陣，詳細(xì)地研究

3、了這兩種工作模式的相位調(diào)制特性。理論研究表明在這兩種工作模式下，工作在(O°，52°)模式下的LCoS器件是可以作為純相位的調(diào)制器件來使用的，同時(shí)采用合適的偏振配置(O。，52。)的器件還具備強(qiáng)度調(diào)制特性。因此(0。，52。)模式具有復(fù)合調(diào)制的特性。實(shí)驗(yàn)室基于工作在(0。，52。)配置下的LCoS器件制做了實(shí)體的相位調(diào)制器件，我們還設(shè)計(jì)了基于干涉的相位測量系統(tǒng)，實(shí)際測量了LCoS器件的相位調(diào)制特性和伴隨著相位調(diào)制的反射率變化的情況。實(shí)驗(yàn)

4、表明工作在(0。，52。)模式下的LCoS器件可以用作純相位的空間光調(diào)制器，入射光的波長為532nm時(shí)，它的動(dòng)態(tài)相位變化范圍可以達(dá)到1．9re，伴隨著不超過5％的反射率變化。 同時(shí)為了驗(yàn)證(0。，0。)模式的特性，實(shí)驗(yàn)室中還制作了6個(gè)像素的平行排列(O。，0。)模式液晶器件(被動(dòng)尋址)，通過調(diào)節(jié)補(bǔ)償器的方法測量了它的相位特性，由于采用了高折射率的被動(dòng)尋址液晶材料，同樣對(duì)于532nm的入射光它的相位調(diào)節(jié)范圍可以達(dá)到甚至超過4兀，而

5、反射率的變化則不超過10％。實(shí)驗(yàn)也表明如果在(0。，52。)模式的器件中采用高雙折射率的助動(dòng)尋址液晶材料或者采用更短波長的入射光必然能夠達(dá)到2兀以上的相位調(diào)制量。 然后利用已經(jīng)制作的LCoS相位空間光調(diào)制器，實(shí)現(xiàn)了可編程的變焦菲涅爾透鏡，通過實(shí)驗(yàn)研究了變焦菲涅爾透鏡的聚焦特性，發(fā)現(xiàn)LCoS器件的表面彎曲會(huì)導(dǎo)致聚焦焦點(diǎn)的彌散并設(shè)計(jì)了校正的方案。 分形波帶片是最近才提出的一種新型的光學(xué)器件，有關(guān)分形波帶片的研究才剛剛開始，使