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液晶技术用于计算机光学元件的研究

作　者: 荆汝宏
导　师: 黄子强
学　校: 电子科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 计算机光学元件(COE) 二元光学元件(BOE) 光束整形液晶黑栅效应
分类号: TG665
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 44次
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内容摘要

激光束横向光强分布为高斯分布,在应用过程中经常要对其横向光强分布加以变换。目前多用计算机光学元件(computer optical elements)来实现这种变换过程。计算机光学元件能够产生任意形状的波面分布,且衍射效率较高,然而其制作工艺复杂,加工设备比较昂贵,这就限制了元件的应用范围。论文以激光光束整形为切入点,从一个新的角度进行探索,尝试用液晶技术来实现计算机光学元件的功能。论文主要涉及到计算机光学元件的研究概况、所用的设计理论、加工方法,另外还包括液晶技术实现该类元件的基本原理及实现方法,黑栅效应的理论分析等几个方面。论文首先用几何设计理论设计出将激光光束整形为一个均匀正方形光斑、两个均匀椭圆形光斑的光学元件,用MATLAB7.1软件进行了模拟,得到了预期的结果。另外还研究了影响整形效果的各个参数,并进行了实验验证。随后,最为对比,用标量衍射理论重新设计了上述计算机光学元件,主要是采用G-S算法,对该算法进行了相应的优化后,其运算速度提高了近15%。通过上述的设计过程,分析了两种理论的优缺点,对计算机光学元件的设计有了较深的理解。最后重点介绍了液晶技术实现计算机光学元件的基本原理,并做了用液晶技术实现上述光学整形元件功能的实验验证,分析了影响整形效果的因素。在验证过程中,深入研究了黑栅效应,建立了黑栅效应的理论模型,用傅里叶光学的理论对黑栅效应进行了分析。为了定量分析黑栅效应对整形结果的干扰,用MATLAB7.1软件进行了模拟,并在此基础上提出了减小黑栅效应干扰的措施。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章引言  8-16
  1.1 研究背景及意义  8-10
  1.2 计算机光学研究情况概述  10-14
    1.2.1 计算机光学的产生及发展  10-11
    1.2.2 计算机光学元件的设计理论  11-14
  1.3 论文的主要内容  14-16
第二章 COE 的几何设计理论  16-28
  2.1 理论基础  16-17
  2.2 几何理论设计元件的一般过程  17-20
  2.3 简单 COE 的设计  20-24
  2.4 MATLAB7.1 环境下的模拟  24-28
第三章 COE 的标量衍射设计理论  28-42
  3.1 衍射理论基础  28-32
  3.2 几种衍射公式的傅里叶变换形式  32-34
  3.3 标量衍射理论设计COE  34-39
  3.4 用G-S 算法将激光光束整形为其他图案  39-40
  3.5 小结  40-42
第四章 COE 的液晶实现方法  42-55
  4.1 液晶的光学性质及国内外研究概况  42-44
  4.2 液晶技术改变相位的原理  44-46
  4.3 基于液晶技术的实验验证  46-50
  4.4 黑栅效应的研究  50-55
第五章结论  55-58
致谢  58-59
参考文献  59-62
硕士期间发表的论文  62-63

液晶技术用于计算机光学元件的研究

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