基于液晶空间光调制器的膜基反射镜波前像差校正研究

发布时间：2017-05-14 13:14

  本文关键词：基于液晶空间光调制器的膜基反射镜波前像差校正研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：以柔性聚合物薄膜为基坯的膜基反射镜属于一种新概念空间超轻反射镜。与采用传统材料的反射镜相比,具有重量轻、可折叠展开、成本低等特点,因此在空间科学研究领域受到了广泛关注。由于柔性膜基反射镜的面形易偏离设计面形,会给光学系统引入波像差,为此本文研究利用液晶空间光调制器(LCSLM)校正膜基反射镜波前像差。本文首先介绍了膜基反射镜的研究背景、国内外研究现状以及LCSLM用于波前像差校正的研究进展。然后详细阐述了液晶的电光特性,采用琼斯矩阵法分析了入射光波在液晶中的传播过程;以液晶连续弹性体理论为依据,采用差分迭代法对液晶在不同外加电压下的指向矢分布进行数值计算,并在MATLAB环境下进行仿真,模拟液晶器件的电光特性;从理论上推导出LCSLM在电控双折射效应下的相位调制量大小,表明了通过控制外电压LCSLM可实现对入射光波相位的调制。在理论分析的基础上,以德国HOLOEYE公司的LC2012型透射式液晶空间光调制器为核心器件,根据泰曼格林干涉原理,构建了LCSLM相位调制特性测试系统。采用条纹移动法对所采集的干涉图样进行处理,计算得出LC2012相位调制量与灰度值的关系曲线;并利用ZYGO干涉仪分析了LC2012相位调制特性,与上述测试结果基本相符,验证了所搭建测试系统及其数据处理方法的正确性。为将该器件用于膜基反射镜波前像差校正奠定了基础。随后,根据膜基反射镜的光学特性以及对其波前检测、波前像差校正原理的分析,分别采用Hartmann-Shack波前传感器和LCSLM探测和校正反射镜的波前像差,设计并搭建了膜基反射镜波前像差校正系统。为了验证理论的正确性和实验系统的可行性,首先对口径70 mm的有像差玻璃基底平面反射镜进行了波前像差校正实验,PV值和RMS值分别由校正前的0.662λ和0.135λ下降至0.315λ和0.051λ,反射镜波前质量得到了改善。最后,初步实现了膜基反射镜的波前像差校正,对口径为200 mm膜基平面反射镜中心Φ25 mm的区域进行波前像差校正,校正前的PV值和RMS值分别为1.328λ、0.261λ,校正后分别为1.037λ、0.193λ,并对实验结果进行了分析与讨论。本文工作为进一步开展膜基反射镜的波前像差校正研究提供了理论和技术基础。
【关键词】：膜基反射镜 液晶空间光调制器 相位调制特性 波前像差校正
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH74
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 膜基反射镜的研究背景及意义10-12
• 1.2 膜基反射镜及其像差校正的研究进展12-16
• 1.3 液晶空间光调制器波前像差校正的研究进展16-18
• 1.4 本文的研究目的和研究内容18-20
• 第二章 液晶空间光调制器空间光调制器相位调制特性研究20-35
• 2.1 液晶及液晶电光特性20-28
• 2.1.1 液晶的分类20-21
• 2.1.2 液晶的电光效应21-28
• 2.2 液晶空间光调制器相位调制的基本理论28-33
• 2.2.1 液晶连续弹性体理论28
• 2.2.2 液晶指向矢分布模拟计算28-33
• 2.3 电寻址液晶空间光调制器33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第三章 液晶空间光调制器相位调制特性测试35-45
• 3.1 泰曼格林干涉法35-43
• 3.1.1 测试原理及光路设计35-38
• 3.1.2 测试结果分析38-43
• 3.2 数字相移干涉法43-44
• 3.3 本章小结44-45
• 第四章 膜基反射镜波前检测与波前像差校正45-51
• 4.1 膜基反射镜波前检测45-48
• 4.1.1 条纹投影法45-46
• 4.1.2 相位差法46
• 4.1.3 哈特曼传感器法46-48
• 4.2 膜基反射镜波前像差校正48-50
• 4.2.1 相位共轭原理48-49
• 4.2.2 液晶空间光调制器反馈控制技术49-50
• 4.3 本章小结50-51
• 第五章 反射镜波前像差校正实验结果与分析51-58
• 5.1 波前像差校正系统设计51-53
• 5.2 玻璃基底平面反射镜波前像差校正53-55
• 5.2.1 玻璃基底平面反射镜波前像差校正系统53-54
• 5.2.2 实验结果54-55
• 5.3 膜基平面反射镜波前像差校正结果及分析55-56
• 5.4 本章小结56-58
• 第六章 总结与展望58-60
• 6.1 总结58-59
• 6.2 展望59-60
• 参考文献60-65
• 攻读学位期间发表的论文及及科研成果65-66
• 致谢66-67

【参考文献】

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本文编号：365271