液晶实现计算机光学元件的研究

发布时间：2020-05-01 13:15

【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光强分布加以整形。例如整形为矩形、圆形等。传统光学元件难以实现这种转换,而用计算全息图效率太低。由于计算机光学元件能充分有效地产生任意形状的光波波面,所以,本文主要涉及到研究计算机光学元件的理论设计、计算机模拟、实验研究。 本文主要基于几何理论和标量理论来设计计算机光学元件表面的浮雕高度,文中用几何理论推导出了把高斯光束整形为四个矩形光斑束,正方框形光束、矩形平顶光斑的计算机光学元件表面的浮雕公式;通过计算机辅助设计,计算得到了计算机光学元件表面上的浮雕高度,设计出了计算机光学元件。计算机模拟成像结果与预期得到的衍射图样相符合;文中还讨论了设计参数对成像质量的影响规律。 同时,本文还用标量理论设计了把高斯光束整形为双圆斑形光束的计算机光学元件,文中主要是参考改进的GS(Gerchberg-Saxton)算法;通过计算机模拟,得到了计算机光学元件表面的相位浮雕图。计算机模拟得到的成像结果与预期衍射图样相符合;文中还设计了把高斯光束整形为灯笼形光束的计算机光学元件,模拟结果与预期结果相符合。 文中对上述两种设计理论得到的模拟结果进行了比较,得出有一定参考价值的结论,随后对利用液晶相位改变原理实现之前设计的相位分布进行了理论和实验的探讨,对今后设计计算机光学元件具有参考性意义。 文章的第五章进行了胶片实验和强度型液晶盒实验验证,取得了比较满意的实验结果,并对比了两种实验方法的实验结果,同时也证明了设计方法和理论推导的正确性。
【图文】：

图 2-3 衍射区的划分示意图利－索末菲衍射解决衍射问题是利用惠更斯－菲涅耳原理，它的基本概念是：在光的光振动是由该点和光源之间任意选择的波面所发射的次波叠加电磁理论发展起来以后，基尔霍夫(Kirchhoff)从波动的微分方程出的格林(Green)函数作了理论推导，得到了更精确的数学公式，，即式：( )dsnGUnUU P∫∫GΣ =4π10(2夫衍射公式(2-26)可以给出与实际符合很好的结果，因而在实际中用。然而，从理论上讲，这个存在内在的不一致性。这引起与研究，人们试图探讨一个更

第三章 基于几何理论的计算机光学元件的设计之间的关系，如图 3-3 和 3-4 所示。为了简单起见，计算时采用一腰半径 ω (z)的选取：因为光腰半径的定义是光斑能量减小到最大时候的值，应此光腰半径的选取应该小于 COE 边长的一半 /20A 视的部分几乎全落在 COE 内，此次模拟，取 ω ( z )=3mm。定的参数为： λ =632.8nm，COE 的边长 10mm0A ＝， ω ( z )=3mm，界本别为 u 3mm1= 和 u 5mm0= ，f＝200，采样点数为 n＝1000 点图 3-7 所示，可以看到，在大约 f=160mm 左右，衍射效率最大，出，在 f=160mm 之前和以后，衍射效率会很快减小。由图 3-8 所示差最小的点在 f=160mm 左右的某一点。这样结合上面两个图，我们在 f=160mm 左右的某一点上，通过对计算结果的搜寻，求得使衍方差最小的 f 值是 160mm。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TP303.1

【引证文献】

相关硕士学位论文 前2条

1 范君柳;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[D];苏州大学;2008年

2 荆汝宏;液晶技术用于计算机光学元件的研究[D];电子科技大学;2010年

本文编号：2646683