液晶光阀的相位调制特性的研究及其在波面实时转换系统中的应用

作     者：范君柳 

作者单位：苏州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：方建兴;冯秀舟

授予年度：2008年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 070207[理学-光学] 07[理学] 08[工学] 081001[工学-通信与信息系统] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

主      题：二元光学 波面转换 TFT-LCD 相位调制 液晶光阀 

摘      要：在激光的实际应用中,根据不同的要求,人们常常需要将激光束波面进行转换,以达到改变激光束强度分布的目的。例如,在激光加工、热处理以及惯性约束核聚变(ICF)中往往需要使用形状各异甚至大小可变的激光光斑,因此,激光波面转换技术有着广阔的应用前景,而使用传统的二元光学浮雕纯相位器件虽然能改变波面,但工序复杂,制造成本比较高,本文尝试进行一种简单而且成本低,基于TFT—LCD相位调制的波面实时转换系统的研究。 论文介绍了波面转换技术的产生、发展以及该技术的研究现状;分析了液晶的光学特性和电光特性,研究了TFT-LCD的结构与工作原理并且详细分析了目前比较通用的用于光束波面转换的两种理论算法。通过理论推导了TFT-LCD的相位与振幅调制特性,并用双缝干涉方法测量了TFT-LCD的相位调制特性以及参数特性,并对该相位调制特性进行曲线拟合,得到了TFT-LCD在相位调制模式下相位与灰度的对应关系;利用TFT-LCD作为相位调制器获得中空光束。在论文的第四章构建了基于TFT-LCD相位调制的波面实时转换系统,将高斯光转换为正方框形光束。首先结合几何理论推导出相应二元光学器件表面的相位分布,将此相位分布转换为灰度分布显示在TFT-LCD上,通过实验得到了和预期结果基本一致的衍射图,文中对几何光学进行了计算模拟;论文还结合标量理论用该系统将高斯光转换为具有三角形和椭圆强度分布的光束,文中通过G-S算法设计相应二元光学器件的表面相位分布,通过灰度和相位的转换关系,在TFT-LCD上实时显示相对应的灰度图,得到了和预期结果基本一致的衍射图,同时对G-S算法也进行了计算模拟。 文章对上述两种理论的实验结果进行了讨论和比较,分析二者之间的区别并且指出了误差的根源以及误差对实验结果的影响,具有一定的参考意义。