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《浙江大学》 2007年
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基于LCD空间光调制器全息显示的若干问题研究

张晓洁  
【摘要】: 全息显示技术是迄今为止表现物体信息最完整的一种显示方法,由于这种技术保留了物光波的全部振幅和位相信息,人们在观察全息三维像时就会得到与观察原物时完全相同的视觉效果,获得所有的视觉深度暗示。随着实时显示要求的提出,结合空间光调制器和计算全息的数字全息技术开始发展,该技术无需传统的全息干板和严格的制作过程,具有数字化、可程控、实时方便的特点,是未来全息显示发展的主流方向。 本论文对基于液晶空间光调制器的全息显示系统的相关问题进行了研究,内容涵盖理论研究、软件仿真、系统实现、实验论证和特性分析等各方面,取得了一些较有意义的成果。 对扭曲向列型液晶器件用于纯位相调制进行了研究。结合前人的研究结果分析了扭曲向列型液晶器件制作纯位相调制器的可行性,并利用琼斯矩阵计算了不同的输入输出偏振态下液晶器件的电光特性;从液晶器件的本征矢量理论出发,通过计算模拟和实验验证获得了系统的纯位相调制状态。研究表明,引入四分之一波片可以得到液晶器件的平均本征矢量,从而获得系统在工作电压范围内的纯位相调制结构,并在LCD纯位相调制系统中再现了位相全息图,获得了较高的衍射效率。 提出了主菲涅尔波带法计算三维物体的全息图,并完成了基于LCD的全息再现系统实现,获得了三维全息像的再现和无狭缝全息图的白光再现。介绍了主菲涅尔波带法的原理、流程和适用场合,该算法改变了依赖二维图计算三维全息的做法,直接对三维物点进行计算,减少了信息冗余;建立了以液晶屏为核心的全息再现系统,获得了三维全息像的再现并对其进行了特性分析;实现了无狭缝全息图的白光再现,获得了较好的显示效果,并和彩虹全息图的再现进行了比较。 研究了液晶空间光调制器在全息显示系统中的相关特性,讨论了LCD的物理结构和空间分辨率对全息显示的影响。理论分析了由于液晶屏的“黑栅”结构和像素开口率而导致的再现像的阵列衍射现象;运用像素分割法模拟了全息图加载至LCD后的再现像场,从而用差分补偿方法来消除“黑栅效应”,达到了预期 的效果;分析了液晶显示屏的有限分辨率对记录全息图的影响,提出了对参考光角度、物距和物体大小等参数的要求。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:O438.1

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