基于液晶面阵微镜的偏振光场成像方法研究

发布时间：2022-05-05 19:51

　　通常意义上的光学成像探测,具有记录从物体反射或辐射的光波携带的目标其材质、结构、空间位置、运动和姿态等特征信息的能力,已被广泛应用于日常生活、工业检测、医疗诊断和机器视觉等领域。眩光、散射、环境介质折射率分布不均匀等因素,会导致成像探测动态范围收窄、成像模糊与波前像差等问题。多维光学信息包括典型的波矢、偏振、波前和波谱等,可针对特征维度光波属性获取目标图像,为清晰感测目标提供方法和技术指引。液晶材料具有光学各向异性,在电磁场作用下可实现对入射光波其相位、偏振与能流的有效调控,为实现多功能成像探测提供技术基础。本文采用标准微电子工艺制作功能化液晶电光结构并将其引入成像探测领域,建立目标与场景的光场、平面一体化偏振成像探测架构以及测试评估方法。本论文的主要工作如下:首先,提出一种液晶基电调偏振光场成像方法。分析了焦面亚波长金属光栅的近场及远场光偏振调控特性;结合液晶扭曲向列效应,构建了成像探测架构模型,给出了数字重聚焦、深度估计与深度分辨率计算方法,为成像系统搭建及图像后处理提供方法依据和技术路线指导;同时给出了功能化液晶电光器件的关键工艺流程、光学特性测量方法与系统方案。然后,研究了基于... 

【文章页数】：155 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 偏振光场感测存在的问题
    1.3 国内外相关技术发展现状
    1.4 本文的研究内容及章节安排
2 偏振光场成像原理与建模
    2.1 引言
    2.2 偏振成像原理
    2.3 亚波长金属偏振光栅特性
    2.4 压缩光场成像模型与方法
    2.5 偏振光场成像面阵液晶微镜关键技术
    2.6 本章小结
3 基于层叠液晶面阵微镜的偏振光场探测
    3.1 引言
    3.2 层叠液晶面阵微镜
    3.3 层叠液晶面阵微镜偏振特性
    3.4 偏振与偏振不敏感光场成像
    3.5 本章小结
4 基于扭曲向列液晶面阵微镜的三维偏振特性感测及去雾
    4.1 引言
    4.2 扭曲向列液晶面阵微镜
    4.3 偏振差分去雾方法与图像质量评价
    4.4 偏振光场和平面一体化成像与去雾
    4.5 本章小结
5 基于石墨烯-液晶面阵微镜的光场探测与景深扩展
    5.1 引言
    5.2 单晶石墨烯制备与表征
    5.3 石墨烯微纳定向能力
    5.4 基于石墨烯-液晶双模一体化成像
    5.5 光场图像采集、渲染与景深特征
    5.6 本章小结
6 基于石墨烯-液晶面阵微镜的红外波谱展宽
    6.1 引言
    6.2 红外液晶面阵微镜的衍射串扰与波谱拓展问题
    6.3 基于多晶石墨烯定向的液晶面阵微镜
    6.4 面向波前测调与光场成像的IR-LCMLA光学特性
    6.5 本章小结
7 全文总结及展望
    7.1 本文研究成果
    7.2 本文创新点
    7.3 下一步工作展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表的学术论文
附录2 攻读博士学位期间申请的发明专利
附录3 公开发表的学术论文与博士学位论文的关系
附录4 博士生期间参与的课题研究情况
附录5 英文缩写词


【参考文献】：
期刊论文
[1]星载多角度偏振成像仪光学系统设计[J]. 杨伟锋,洪津,乔延利.  光学学报. 2015(08)
[2]像素偏振片阵列制备及其在偏振图像增强中的应用[J]. 张志刚,董凤良,张青川,褚卫国,仇康,程腾,高杰,伍小平.  物理学报. 2014(18)
[3]基于蓝宝石基底转移石墨烯的中波红外透过光谱分析[J]. 周全,汪岳峰,魏大鹏.  红外技术. 2014(09)
[4]面形误差对亚波长金属光栅偏振器性能的影响[J]. 孟凡涛,褚金奎,韩志涛,郭庆.  光子学报. 2009(04)
[5]亚波长金属光栅偏振器设计[J]. 孟凡涛,褚金奎,韩志涛,赵开春.  纳米技术与精密工程. 2007(04)
[6]基于严格耦合波理论的亚波长金属光栅偏振器设计[J]. 张娜,褚金奎,赵开春,孟凡涛.  传感技术学报. 2006(05)



本文编号：3650903