液晶空间光调制器相移特性研究
液晶空间光调制器光电特性研究报告心得体会
液晶空间光调制器光电特性研究报告心得体会液晶空间光调制器（LCD-SLM）是一种利用液晶材料的光电特性来调制和控制光信号的设备。
通过控制液晶材料中液晶分子的排列状态，可以实现对光的相位、振幅和偏振等特性的调制。
在这次光电特性研究中，我们对LCD-SLM的调制特性进行了详细的实验研究，并对实验结果进行了分析和总结。
首先，我们对LCD-SLM的高频响应特性进行了测试。
通过改变输入信号的频率，并测量输出信号的相位和幅值，我们可以得到LCD-SLM的频率响应曲线。
实验结果表明，LCD-SLM的响应频率范围较宽，且输出信号的相位和幅值能够随着输入信号频率的变化而变化。
这说明LCD-SLM可以实现对光信号的高频调制，具有良好的动态性能。
其次，我们对LCD-SLM的偏振特性进行了测试。
通过调节LCD-SLM的驱动电压和极化方向，我们可以改变液晶材料对光的偏振状态，从而实现对光信号偏振的调制。
实验结果表明，LCD-SLM能够实现对光信号的线性偏振和圆偏振的调制，并且在不同偏振状态下输出信号的相位和幅值也有所变化。
这说明LCD-SLM对光的偏振调制具有较好的性能和灵活性。
此外，我们还对LCD-SLM的工作温度特性进行了测试。
实验结果表明，在一定温度范围内，LCD-SLM的调制性能基本稳定。
然而，在超过一定温度范围后，液晶材料的分子排列状态会发生变化，导致LCD-SLM的调制性能下降。
因此，在实际应用中，需要控制好LCD-SLM的工作温度，以确保其性能的稳定和可靠。
通过这次光电特性研究，我对LCD-SLM的原理和特性有了更深入的了解。
LCD-SLM作为一种光电器件，在光通信、光计算和光存储等领域具有广泛的应用前景。
在未来的研究中，我希望能够进一步探索LCD-SLM的非线性特性，以及其在光学信号处理和光学成像等方面的应用潜力。
泰曼格林干涉仪测量液晶空间光调制器的相位调制特性
１３６２中国激光艿一２ｎ（Ａ／Ａ），（４）式中△为十涉条纹的相对移动缋。
Ａ为Ｆ涉条纹的周期宽度。
图３灰度图与对应的干涉条纹Ｆｉｇ．３Ｇｒａｙｓｃａｌｅｉｍａｇｅｓａｎｄｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｆｒｉｎｇｅｓ４实验结果图４是空Ｉｈｊ光调制器强度透射率随灰度级变化的曲线。
曲线的均方根（ＲＭＳ）值为０．０１，这表明液晶空Ｉ＇ＢＪ光调制器在纯相位调制模式下伴随的振幅调制非常小，可忽略。
图５是ＳＩ。
Ｍ的相位调制特性曲线，最大相位调制达到３．２ｎ，并且对应０～１００和１５５～２５５的灰度范围相位呈非线性分布，在１５５～２５５灰度范围内相位曲线的非线性度达到１７．２３％。
由于卒间光调制器为动态衍射器件，通常要求它工作在相位为Ｏ～２７ｃ的线性区域，因此必须对该器件相位调制的非线性进行校正。
堂皇曼量屯量嗣重ｏＺ图４强度透射率随灰度级变化曲线Ｆｉｇ．４Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｙｖｅｒｓｕｓｇｒａｙｌｅｖｅｌ在图５曲线中找到灰度范围为１８５～２５５对应的比较平滑的相位曲线。
在７０个灰度级上对应０～２７ｃ的相位调制。
采Ｊｔｊ反插值法建立线性查找表。
确定实际灰度值在１８５～２５５内与计算灰度值在０～２５５之间的对应关系，如图６所示。
利用该杏找表可以实现Ｊｌｊ户输入端０～２５５灰度级与器件０～２７ｒ相位调制的线性对应父系。
图５相ｆ垃调制特性曲线Ｆｉｇ．５Ｐｈａｓｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ宅己一九罂％高三ｏ《图６计算灰度值与实际厌度值的对应关系Ｆｉｇ．６Ｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｃｏｍｐｕｔｅｄｇｒａｙｌｅｖｅｌａｎｄａｃｔｕａｌｇｒａｙｌｅｖｅｌ图７线性相位调制特性曲线Ｆｉｇ．７ＩＡｎｅａｒｐｈａｓｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ校正的相位特性曲线如图７所示。
通过１０组测量数据得到相位调制范围为０～２．Ｏ％ｒ，非线性度减／ｂＮ２．８５％，是原相位曲线的１／８，可见利用线性查找表能够明显改善相位调制的非线性。
空间光调制器的相位调制特性
空间光调制器的相位调制特性作者：贺腾李建强王辉安俊鑫来源：《价值工程》2017年第03期摘要：载波的相位对其参考相位的偏离值随调制信号的瞬时值成比例变化的调制方式，称为相位调制，或称调相。
本文拟采用杨氏干涉装置，测量其相位调制特性。
具体内容包括搭建杨氏干涉光路，完成数据的采集以及实现干涉条纹的处理，得到相位调制特性。
Abstract： The phase modulation or phase refers to a modulation way in which the carrier phase will proportionally change along with the instantaneous value of the modulated signal to the reference phase deviation value modulation. This paper plans to use Young's interference device to measure the phase modulation characteristic. The specific contents include building Young's interference light path， completing the data collection， and achieving the process of interference fringes， obtaining the phase modulation characteristics.关键词：相位调制；杨氏干涉；干涉条纹Key words： phase modulation；Young's interference；interference fringe中图分类号：TN761 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）03-0120-020 引言空间光调制器是一种对光波的光场分布进行调制的元件，广泛地应用于光信息处理、光束变换、输出显示等诸多应用领域。
高精度纯相位液晶空间光调制器的研究_刘永军
Investigation on the Liquid Crystal Spatial Light Modulator with High Precision and Pure Phase
L iu Yongjun1, 2 Xuan L i1 Hu Lifa1 Cao Zhaoliang1 L i Dayu1 Mu Quanquan1 L u Xinghai1
Fig. 1 The simulated result of the tilt angle along the no rmal of LC cell as a function of z at different applied voltages
1 683
光 学 学 报 25 卷
,
(3)
其中
K
= K 33 - K 11 , r K 11
=
ε∥ - ε⊥ ε⊥
,
C
=ε0 ε⊥
(1
D2z +rsin2 θm)
,
θm 是液晶分子的最大倾角 , 通过两边界层的边界条
件 解方 程(3) 就 可以 得到 在给 定 的 电压 下 液 晶盒 内
部分子倾角的分布 。根据各向异性介质的折射率椭
球的公式
ne (θz)
=(n
2 o
c
os2
no ne θz +n2e
sin2
θz )1
/
2
,
(4)
就可以得到有效光程为
d
∫ L =d neff = ne(z)dz ,
(5)
0
所以得到相位为
=2πL /λ.
(6)
2. 2 计算模拟
根据所用日本油墨公司生产的 RDP-92975 型液
空间光调制器的相位调制特性
价值工程
空间光调制器的相位调制特性
The Phase Modulation Characteristic of Spatial Light Modulator
贺腾淤HE Teng;李建强于LI Jian-qiang;王辉于WANG Hui;安俊鑫于AN Jun-xin ( ① 西 安 工 业 大 学 ，西 安 7 1 0 0 2 1 ;② 河 南 北 方 红 阳 机 电 有 限 公 司 ，南 阳 4 7 4 6 7 8 ) ( ① X i'an Technological U niversity，X i'an 7 10021， China; ② Henan North Hong Yang Mechanical and Electrical Co.,Ltd.,Nanyang 474678, China )
杨 氏 双 缝 （如 图 2 中（d )所 示 ）会在空间光调制器上 产 生 一 组 双 缝 ，将 其 中 一 个 缝 的 相 位 发 生 变 化 ，作为 测试 组 ，另一个缝无相位改变，作为参考组。入射光透过双缝 在 CCD记录面上产生干涉条纹。改变其中一个缝对应的 相 位 值 ，干涉条纹会产生相对移动，移动量反应出相位的 变 化 。相 移 量 与 条 纹 的 相 对 位 移 的 关 系 为 ：椎=8/棕(2仔)。
空
杨
氏 双 缝
间 光
调 制
透 镜
显
微 物
镜
图1
器 双缝干涉法测量空间光调制器相位特性曲线实验原理图
空 间 光 调 制 器 上 加 载 的 灰 度 分 成 两 个 部 分 ，一部分
灰 度 始 终 保 持 为 0 ，另 一 部 分 从 0 开 始 每 隔 5 度改变一
液晶空间光调制器相位调制特性研究综述
近晶相液晶(smectic)
胆甾相液晶(cholestevic)
Page 8
三 液晶的光学特性
1. 液晶各向异性的描述
平行 (//) 方向：沿分子长轴方向，指液晶分子集合体的平均长轴 方向。
垂直(┴)方向：沿液晶分子集合体的平均短轴方向。
指向矢(n)方向：在向列液晶中长轴的平均方向也可以看作该液晶 的指向矢方向。
Etx an bn a2 b2 a1 b1 Eix Ety cn d n c2 d 2 c1 d1 Eiy
an bn 式中， c d n n
为表示光学元件偏振特性的琼斯矩阵。
Page 14
<2>扭曲向列相液晶TN位相调制原理---伴随振幅调制
液晶的有效双折射率：
ne (θ)为液晶有效双折射率，为 θ 的函数；ne 为液 晶的异常折射率，no为液晶的寻常折射率，ne 和no 均由液晶本身决定；θ是液晶分子指向矢和电场方 向的夹角。 对于光学正性液晶： 当施加不同的电压时液晶的分子长轴和电场之间会有不同的夹角。通过液 晶有效双折射率变化来改变光通过液晶时的光程，达到相位调制的目的， 位相的调制量为：
x
某时刻右旋圆偏振光E 随Z的变化
任何一种偏振光，都可以用两个振动方向互相垂直，相位有关联的线偏振光来表示。
Page 5
二 偏振器件的琼斯矩阵
1. 偏振光的琼斯矩阵表示法
1941年琼斯利用一个列矩阵表示电矢量的 x、y 分量
i Ex E0 x e x i y Ey E0 y e
自然光的等效 一束自然光可以等效为:光振动方向相互垂直的、等振幅的、互不相干 的、光强度各占一半的两束光。
液晶空间光调制器光电特性研究报告心得
液晶空间光调制器光电特性研究报告心得根据您的要求，我将为您撰写一份300字的液晶空间光调制器光电特性研究报告心得。
以下是内容：
在进行液晶空间光调制器光电特性研究的过程中，我深入了解了液晶材料的基本原理和光电特性。
通过实验和数据分析，我对液晶空间光调制器的性能和应用有了更深入的了解。
液晶空间光调制器具有优异的光电特性，比如高对比度、快速响应时间和广泛的波长范围。
在实验中，我们对液晶空间光调制器的对比度进行了测试，结果显示其在不同工作模式下都能实现较高的对比度，这对于光学显示和光通信等领域非常重要。
我们研究了液晶空间光调制器的响应时间,通过实验，我们发现液晶空间光调制器能够在毫秒级的时间内完成光的调制，这对于高速光通信和光学图像处理有着重要意义。
此外，我们也发现了温度对液晶空间光调制器响应时间的影响，这为进一步优化器件性能提供了一定的参考。
我们还研究了液晶空间光调制器的波长特性,通过实验，我们发现液晶空间光调制器在可见光和近红外光波段都具有较好的工作性能，这为其在光通信和光学成像等领域的应用提供了广阔的空间。
液晶空间光调制器具有优异的光电特性，在光学显示、光通信和光学成像等领域具有广泛的应用前景。
通过对其光电特性的研究，我们可以深入理解其工作原理，并进一步优化其性能。
在未来的研究中，我们可以进一步探索液晶空间光调制器在其他应用领域的潜力，为相
关技术的发展做出更大的贡献。
希望以上内容符合您的要求，如有需要，请随时告知。
《液晶空间光调制器在涡旋光束和矢量光束合成中的应用研究》范文
《液晶空间光调制器在涡旋光束和矢量光束合成中的应用研究》篇一一、引言近年来，随着科技的不断进步，液晶空间光调制器作为一种高效的光束调制设备，被广泛运用于光束操控与光学信息的传递等前沿研究领域。
其重要性与应用前景主要体现在其对涡旋光束和矢量光束合成的灵活调控能力。
本篇论文主要研究液晶空间光调制器在涡旋光束和矢量光束合成中的应用，并深入探讨其潜在的应用价值。
二、液晶空间光调制器概述液晶空间光调制器（SLM）是一种可编程控制的微型器件，能通过控制每个像素的光强和相位等特性来调整光的传输状态。
由于它具有灵活、高效的调制能力，其在多种复杂的光学处理过程中起到了重要作用。
三、涡旋光束与矢量光束涡旋光束是一种具有螺旋相位波前的特殊光束，具有轨道角动量（OAM）。
而矢量光束则是一种具有特定空间分布的光强和相位的光束，能提供特定的偏振模式。
这两种特殊的光束在许多光学应用中都有着广泛的应用，如量子信息处理、粒子操控和微纳加工等。
四、液晶空间光调制器在涡旋光束和矢量光束合成中的应用液晶空间光调制器在涡旋光束和矢量光束的合成中起到了关键作用。
首先，通过调整SLM的像素阵列，可以实现对涡旋光束的精确操控，包括其螺旋相位波前和轨道角动量的调整。
其次，通过编程控制，SLM能够精确控制矢量光束的偏振模式和强度分布。
将这两者结合起来，就可以在SLM上生成特定模式的光束，并用于涡旋和矢量模式的合成。
1. 实验装置与方法在实验中，我们使用了激光发射器产生原始的涡旋或矢量光束，并通过光学元件（如透镜和偏振片等）对它们进行预处理。
然后利用液晶空间光调制器进行精细调控，实现了涡旋与矢量模式的混合生成。
此外，我们还使用计算机辅助系统进行图像处理和数据收集，对合成后的光束进行了精确的分析。
2. 实验结果与讨论通过调整SLM的像素状态，我们成功实现了对涡旋和矢量模式的灵活控制与合成。
通过图像分析发现，通过适当配置，液晶空间光调制器可以生成具有特定模式的复合光束，这种复合光束具有更丰富的光学特性，可以用于多种光学应用中。
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Uh ( x , y)
=
4|
1 UR
|
{
I1
(
x
,
y
, 0)
-
I3 ( x , y ,π)
+
i〔I2
(
x
,
y
,
π 2)
-
I4 ( x , y , 32π〕}
(2)
并可得到数字再现物波的振幅和相位分布
U0 ( x , y , z0) = exp
π iλz0
从而得到全场被测参数的分布 ,真正实现了光学全场测量 。 光的某一参数 (相位 、强度 、偏振等) ,从而完成信息从信源向 其中相移法是最常用的一种位相测量方法 。该方法是在条 处理系统的转移 ,以及信息由非相干光荷载向相干光荷载的
纹位相上附加一个己知相移量来增加方程数 ,使方程数大于 变换 。实现非相干光 ———相干光转换的器件就是空间光调 或等于未知量数来解出位相值 。实现相位测量的方法有很 制器 (SLM) 。另一类常用信号是电信号 ,电信号必须通过特
成像质量 。
液晶光调制计算全息相移器 ( CGH - PS) ———一种可以 避免机械运动且能够精确产生特定相移量的新方法 ,利用实 时显示在高分辨液晶空间光调制器上的计算全息图产生特
1. 1 液晶空间光调制器 空间光调制器 (Spatial Light Modulator 缩写成 SLM) ,一种
(
x2
+
y2)
Uh ( x , y) (3)
2 实验光路
首先测量液晶光调制计算全息相移器产生相移的稳定
性和准确性 ,其中物体是一个均匀透射率物体 。在实验中发 现 ,液晶显示器驱动电源的稳定性会对实验结果产生较大的 影响 ,它的电压的波动会造成液晶显示器整体相位的漂浮 。 但这个影响对于各衍射级次都是相同的 。
principle and displacement theorem of Fourier transform. LCD is utilized as optical display component , and specific phase shift is achieved by changing encodes of
量 ,除此之外 ,高斯曲线直观 ,易于操作 ,而且这些函数有相
显得至关重要 。
本文通过对液晶空间光调制器编码 ,即利用实时显示在 高分辨液晶空间光调制器上的计算全息图产生特定光波并
实现特定的相移 ,得到多幅相移干涉图 。采用迂回相位编码 制全息图消去自相关像和共轭像 。通过分析相关数据验证
液晶空间光调制器用于相移技术的可行性 ,精确性 。
1 原理
一般来说 ,空间光调制器指的是这样的器件 ,在信源信 号的控制下 ,它能对光波的某个参量进行调制 ,例如通过吸 收调制振幅 ,通过折射率调制相位 ,通过偏振面的旋转调制 偏振态等等 ,从而将信源信号所荷载的信息写进光波之中 。
关键词 :空间光调制器 ;计算全息 ;FFT;数字全息 ;相移 中图分类号 :O551. 2 文献标识码 :A 文章编号 :0253 - 2743( 2010) 03 - 0020 - 02
Research of the phase - shifting system on the liquid crystal spatial light modulator
对光波的空间分布进行调制的器件 。它能对光波的诸如相
位 、振幅 、偏振态等特性的一维或二维分布进行实时或快速
地空间和时间的变换或调制 。液晶空间光调制器具有无机
定光波并实现特定的相移 。如果将整个实验过程预先编好
程序 ,就可方便 、快速地记录多幅相移干涉图 。这方法的优 点是在相位的改变过程中无机械操作 ,全部数字控制 ,可重 复性好 ,并能在同一器件上同时实现波面变换和相移两种操 作 。实验上常采用计算傅立叶变换全息图 。利用液晶显示
相移法成功与否的一个关键因素就是相移器的设计 ,它 的精度 ,重复性以及稳定性都直接影响着相移技术的测量精 度 。迄今引入的相移法有压电陶瓷法 、偏振相移法 、倾斜玻
璃法 、光栅相移法 、拉伸光纤法 、改变半导体激光器波长和空
气相移法等 。但这些方法大多数需要机械运动 ,精度不够 , 且仅仅局限于实验室里的原理性研究 ,难以推广到具体的在 线测量 。所以研究高性能的相移器对位相测量方法来说就
2. 昆明市第三中学 ,云南昆明 650000
提要 :根据计算全息原理和傅立叶变换的位移原理 ,将液晶显示器作为光学显示元件 ,通过适当改变显示在液晶显示器上的计算全息图的 编码 ,对液晶空间光调制器进行相移特性系统研究 。实验测量表明液晶空间光调制器相移系统具有很高的精确性 、可重复性和稳定性 ,并验证 相移系统在同轴数字全息中使用的可行性 。
本次主要研究的是一种可以避免机械运动且能够精确
产生特定相移量的新方法 ,即利用实时显示在高分辨液晶空 间光调制器上的计算全息图产生特定光波并实现特定的相
移 ,得到多幅相移干涉图 。 1. 2 液晶光调制计算全息相移理论
数字全息再现过程中同时获得被记录物体再现像的振
幅和相位分布 ,且数字全息可以通过编程来消除像差 。由于 记录材料分辨率的限制 ,数字全息常常采用同轴装置 ,并利 用相移的方法消除它的自相关像和共轭像 ,从而再现出所需 要的原始像 。在此项技术中 ,最为关键的就是相移器 ,它的 精度 、可重复性以及稳定性都直接影响测量精度及再现像的
the computer - generated hologram displayed on the LCD. According to the experiment measurement , we know that the phase shift system based on LC - SLM is
光学信息处理系统处理光波荷载的信息 ,这些信息用光 波的某一参数的空间分布来表征 ,例如强度 、相位 、偏振 。信 息处理系统中 ,通常需要一个器件 ,它首先接收非相干光图
收稿日期 :2010 - 04 - 22 基金项 目 : 云 南 省 中 青 年 技 术 带 头 人 后 备 人 才 培 养 项 目 资 助 (2008PY013) ,云南省教育厅重大项目 (ZD2009004) 通讯作者 :马 琨 。
器的计算机接口 ,把一幅编码图样显示到液晶显示器上 ,并 将其放入光路中用一束相干平面波垂直照射 ,液晶显示器就 会按照所编码的信息来调制光波 。在它的透射光场中沿正
一级衍射方向的分量波将再现原始波 ,沿直透方向的分量波 将具有平面波前 ,在另一侧的负一级衍射分量将再现原始波 的共轭波 ;另外还对称地分布着一些高级衍射波 。当投射光 经过一个傅立叶变换透镜之后 ,在透镜的后焦面的中心就会 出现一个亮点 ,两边对称的分布着正负一级像和高级次像 。 同时 ,由傅立叶变换的位移定理可知 ,当液晶显示器上显示 的计算全息图的编码图样发生适当位移时 ,它的频谱面上的 非零级衍射项就会相应的携带上相移因子 ,且相移因子的大 小是由位移量决定的 。依据此原理 ,就可以通过实时的改变 液晶显示器上显示的编码图 ,使之发生特定位移 ,从而实现
多 ,最常用的就是通过相移器改变相干光束的相位 ,比较干 殊设计的接口器件把电压电流的时间变化转化为光参量的 涉场中同一点在不同相移量下的光强值来求解该点的相 空间变化 。该接口器件也是空间光调制器 。
位〔1〕。因为用该技术可以对每一点的相位进行计算 ,所以可 对条纹图作进一步处理 ,是一种有效的定量分析手段 ,而且 相移法具有很高的精度 。位相法计算量小 ,自动化程度高 , 适合现代工业测量的需要 。
very exact and has high stability and good repeatability in the in - line system of the digital phase - shift holography.
Key words :spatial light modulator ;computer - generated holography ;FFT;digital holography ;phase - shifter
部分量分别用第一部分与第二部分的开孔面积大小来表示 。
复振幅负的实部分量与负的虚部分量分别用第三部分与第ຫໍສະໝຸດ 四部分的开孔面积大小来表示 。
由公式(1) 看到 ,编码图样的变化除了在非零级频谱项上增
加一常数相位因子外 ,对再现波面没有任何影响。由于任意单 元相邻部分之间位相差 π/ 2 ,所以将每一单元依次以 π/ 2 顺序 移动。对于李氏编码法 ,可重复实现 0 ,π/ 2 ,π,3π/ 2 顺序定量相 移。将这样四幅计算全息图依次显示到液晶光调制器上 ,并用 CCD 记录下对应不同相移时的干涉图样 In ( x , y ,θn) ( n = 1 ,2 ,3 ,
相位技术是指从光强分布中提取出相位信息 ,通过计算 像 ,通过器件中的特殊的效应 ,把光学图像所表征的光强分
机处理得到各点的精确的相位数据 ,大大提高测量精度 。光 布转换成其他物理量的二维分布 (例如折射率 、电压 、电荷密
学干涉计量中相位测量可获得被测量区域全场的位相数据 , 度分布等) ,再通过器件的另一效应来调制处理系统中相干
《激光杂志》2010吴年加第权3等1 卷:液第晶2空期间 光 调 制 器LA相SE移R特JO性UR研N究AL (Vol. 31. No. 2. 2010)
21
它的频谱面上的非零级项的相移 。因此 ,只要提取出它的正 一级项 ,就既可以实现波面变换 ,又可以实现定量的相移操 作。
本文采用李威汉的编码法来讲述光调制计算全息相移
械惰性等特点 。利用外电压改变液晶分子的指向 ,达到控制 双折射 ,实现对光波的调制作用 ,成为对光波可编程的控制 器件 ,且能够精确产生特定相移量的特性〔2〕。由于在图像显 示 、光学信息处理中所具有的重要作用 ,空间光调制器的研 制一直受到相关领域的高度重视 :特别是近年来高速发展的 光电子产业大大促进了空间光调制器的研制 。