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《湖北工业大学》 2017年
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基于液晶空间光调制器的复用透镜焦深延拓方法研究

王双迎  
【摘要】:长焦深的光学元件在激光直写、快速成形、激光雕刻、打孔、切割、焊接等工程领域具有广阔的应用前景。目前,虽然有多种方法能够实现长焦深,但在实际应用中仍然存在着许多技术瓶颈。液晶空间光调制器具有灵活的可编程特性,将其应用到长焦深光学元件的研究中,将赋予长焦深光学元件更多的灵活性和自主性。本论文研究了一种基于液晶空间光调制的复用透镜焦深延拓方法。主要研究工作包括:总结对比了几种常见的液晶空间光调制器相位调制测量方法,选用马赫—曾德干涉光路对XGA2型液晶空间光调制器的相位调制特性进行了测量。获得了干涉条纹图像,并通过图像处理结合最大概率原则的方法提取了条纹的相对移动量及周期,利用最小二乘多项式拟合的方法得到了液晶空间光调制器的相位调制特性曲线。研究了利用液晶空间光调制器加载菲涅尔透镜的原理,并对菲涅尔透镜的抽样问题以及衍射效率问题进行了分析。利用Matlab编程将多个不同焦距的菲涅尔透镜与液晶闪耀光栅镶嵌在一起,通过随机采样的方法同时写入到液晶空间光调制器上,根据每个透镜轴向焦点相互交叠的原则,延长了焦深,同时制作了焦深范围为1000mm~1040mm的复用透镜灰度图。基于Matlab仿真模拟了复用透镜聚焦实验,介绍了模拟实验实现的原理,并对仿真的结果进行了分析。搭建了多焦复用透镜聚焦实验光路,分别将复用透镜灰度图和单透镜灰度图加载到液晶空间光调制器上,通过CCD得到了不同位置处的聚焦光斑,并从聚焦光斑的大小和强度两个方面对实验结果进行了比较和分析。实验结果表明,相比于单透镜,复用透镜的焦深范围得到了有效的延长,并且在整个焦深范围内,其分辨率基本保持不变且与单透镜接近,验证了该焦深延拓方法的可行性。
【学位授予单位】:湖北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN761;TH74

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