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液晶空间光调制器特性研究及在全息测量中的应用

叶必卿  
【摘要】:本论文着重研究液晶空间光调制器的各种特性以及液晶空间光调制器的实际应用。文中分别对液晶空间光调制器在读出光正入射及读出光斜入射时的各种特性进行了研究,并提出了新的理论计算方法研究读出光斜入射时的特性。在应用研究中提出了二个实用的实时动态检测振动物体的系统。 本论文利用液晶的基本概念及向列相液晶连续体弹性形变理论,导出了向列相液晶在外场作用下指向矢的分布。应用以上理论结果对液晶的光学性质、液晶中光的传播以及液晶的电控双折射效应进行分析。 在读出光正入射时,研究了电寻址可程控相位型液晶空间光调制器的衍射效率及在不同电压强度及电压频率下光寻址平行排列向列相空间光调制器的光强调制特性和相位调制特性。采用高速图像摄取装置和相关光路结合组成的实验系统,分别研究了三种不同液晶空间光调制器的时间响应特性及温度对时间响应特性的影响。这个实验系统的最大特点是把被研究的液晶空间光调制器分成128×128个点阵,然后同时获得16384个点阵的时间响应特性,即两维空间的时间响应特性。这种研究方法可以观察时间响应过程中快速变化的状况,这是传统的研究方法无法做到的。 在读出光斜入射时,研究了不同入射角下电寻址可程控相位型液晶空间光调制器的光强调制特性、相位调制特性及衍射效率。用一种全新的思路对液晶空间光调制器在读出光斜入射下的理论进行了推导,建立了读出光斜入射的液晶空间光调制器的理论模型,并进行了数值计算,计算结果与实验结果基本相符。 本论文对液晶空间光调制器在全息干涉测量中的应用进行了以下研究:1) 研究了全息记录材料的要求,提出并建立了利用液晶空间光调制器的实时动态全息实验系统;利用全息干涉测量技术中的时间平均全息干涉法,进行全息的记录及再现;对干涉图形进行了理论分析,验证了实验系统的可行性和实用性。2) 提出并建立了应用液晶空间光调制器和法布里-帕罗干涉仪结合的全息剪切干涉系统,实现了振动物体的记录及再现。并利用剪切干涉原理对实验结果进行了理论分析。这两个实验系统的特点是可以观察到物体振动的动态变化过程。 本论文的实验研究工作是在日本滨松光子株式会社第四研究室联合研究时完成的。


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