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空间光调制器在波前编码系统性质研究中的应用

作　者: 范立强
导　师: 蔡怀宇
学　校: 天津大学
专　业: 光学工程
关键词: 波前编码 液晶空间光调制器 纯相位调制 相位板模拟
分类号: TN761
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


对于波前编码系统而言,相位板是其关键器件,不同相位板有其不同的功能和性质。随着研究的深入,现在相位板的形式种类越来越多,参数也越来越复杂,并且它还需要随着具体的应用环境而调整参数。为了得到一个相位板的实际性能就得先通过设计优化,再加工制造,最后才能得到相位板的实际性能。由于波前编码系统使用的相位板都是一些特殊的非球面结构,当非批量生产时不仅成本比较高,而且加工周期也比较长,这些都不利于开展研究。虽然通过软件设计仿真可以得到部分相位板的性能,但是与实际有一定的差异。目前,越来越多的专家与学者把注意力转向模拟实验方向上来,即通过一定的器件与手段实现对相位板的模拟,来替代相位板的作用,通过模拟来研究相位板的性能,获得合适的性能以后再加工制造最终获得所需的相位板。Deokhwa Hong[1]等人已经在这方面做了成功的尝试。本文借鉴他们的方法,提出采用液晶空间光调制器来实现对相位板的模拟,从而实现对不同相位板的性能的研究。本文的主要研究内容包括以下几个方面:1、在掌握了空间光调制器工作原理的基础之上,研究了液晶空间光调制器纯相位调制的方法和条件。并对所购买的HOLOEYE公司的LC2002液晶空间光调制器的物理特性做了测量。2、基于二元光学中菲涅耳透镜的理论方法提出了相位板的模拟方法,对用空间光调制器模拟相位板的可行性,以及模拟限制方面做了理论分析。3、通过理论分析对模拟相位板的各项性能做了详细的讨论,分析了由于空间光调制器的各项参数对模拟相位板带来的影响。4、通过实验对模拟相位板的波前编码系统的性能进行了验证,并且讨论了模拟相位板与实际相位板的差异和不足。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-13
  1.1 课题的研究背景和意义  8-11
    1.1.1 大景深成像系统的优势及应用  8-9
    1.1.2 波前编码技术与系统  9-10
    1.1.3 波前编码系统的关键器件及实现  10-11
    1.1.4 国内外研究现状  11
  1.2 本文的主要工作  11-13
第二章 波前编码系统的理论基础  13-20
  2.1 波前编码的基本工作原理  13-17
    2.1.1 波前编码系统的组成结构和原理  13-14
    2.1.2 常用的相位板类型  14-17
  2.2 图像恢复的基本理论  17-20
第三章 液晶空间光调制器的原理  20-34
  3.1 空间光调制器及其种类  20-21
  3.2 液晶空间光调制器的工作原理  21-26
    3.2.1 液晶空间光调制器的结构  21-22
    3.2.2 液晶空间光调制器复振幅调制  22-26
  3.3 空间光调制器的调制特性分析  26-34
    3.3.1 空间光调制器的强度调制特性  27-30
    3.3.2 空间光调制器的相位调制特性  30-34
第四章 液晶空间光调制器的相位板模拟  34-54
  4.1 菲涅耳透镜和二元衍射光学  34-39
  4.2 立方相位板的一般特征及模拟方法  39-41
    4.2.1 立方相位板的特征  39
    4.2.2 模拟方法  39-41
  4.3 模拟相位板的性能  41-45
    4.3.1 菲涅耳衍射特性  41-43
    4.3.2 模拟相位板波前编码系统的性质  43-45
  4.4 调制器参数对模拟相位板性能的影响和限制  45-54
    4.4.1 非理想纯相位调制的影响  45-47
    4.4.2 像素结构的影响  47-50
    4.4.3 相位调制量不足2π的影响  50-54
第五章 模拟性能及结果分析  54-70
  5.1 调制器的性能测试  54-59
    5.1.1 调制器的基本参数测量  54-56
    5.1.2 液晶空间光调制器的强度调制特性  56-57
    5.1.3 液晶空间光调制器的相位调制特性  57-59
  5.2 相位板的模拟实现  59-61
  5.3 基于模拟相位板的波前编码性能分析  61-67
    5.3.1 系统点扩散函数  61-64
    5.3.2 离焦时的点扩散函数  64-66
    5.3.3 成像系统的景深  66-67
  5.4 模拟相位板与实际相位板的对比分析  67-70
第六章 总结与展望  70-72
  6.1 工作总结  70-71
  6.2 工作展望  71-72
参考文献  72-77
发表论文和参加科研情况说明  77-78
致谢  78

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 调制技术与调制器、解调技术与解调器 > 调制技术与调制器
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