哈尔滨工业大学 超精密光电仪器工程研究所,黑龙江 哈尔滨 150001
新型光束偏转技术能够实现激光光束方向的实时可编程控制。利用基于液晶的光束偏转技术可建立无机械、低功耗、小型和轻量光束敏捷精确控制系统。综述了光束偏转技术国内外发展现状,阐述了基于液晶的光束偏转系统的原理和关键技术,以自行研制的液晶光学相控阵(LCOPA)为例说明了器件的设计与优化方法,分析了影响器件衍射效率的因素及改进措施,对提高液晶光学相控阵时间响应等性能的途径加以总结,并对基于液晶的光束偏转技术的发展方向作了展望。
光学器件 光束偏转 液晶 数字光偏转器 偏振光栅 棱镜 光学相控阵
哈尔滨工业大学 超精密光电仪器工程研究所,黑龙江 哈尔滨 150001
研究了模拟光在液晶中传播的时域有限差分(FDTD)法。该方法采用完全匹配层吸收边界条件来截断计算区域,通过独立计算总场区域与散射场区域的左连接边界和右连接边界上的入射场场值来实现非周期结构的平面波波源引入,并提出了分裂场一维辅助FDTD方法来计算含有非均匀各向异性介质的边界上的入射场场值。实现了平面波源入射下具有非周期结构的液晶器件光学特性计算。对开态下扭曲向列相液晶盒的仿真结果表明,30°入射时散射区透射率的最大泄漏误差小于3%,可知该方法对非周期、非均匀各向异性介质光学特性分析是有效的。
液晶光学 非周期结构 时域有限差分法 总场/散射场技术
1 哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所, 黑龙江 哈尔滨 150080
2 哈尔滨理工大学机械动力工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
为了评价美国BNS公司反射式256 pixel×256 pixel纯相位液晶空间光调制器(LC SLM)的性能,提出利用泰曼-格林干涉仪对相位调制特性进行干涉测量。实验结果表明,液晶空间光调制器的相位随灰度呈非线性分布,利用反插值法建立线性查找表,校正了器件的非线性,非线性度由原来的17.23%减小到2.85%; 中心与边缘的相位调制,在同一灰度级最大相位差达到0.22π,中心相位调制均方根误差是边缘的4倍,说明该器件存在相位调制的不均匀性,中心相位误差较大,在波前控制中应给予校正。
测量 空间光调制器 泰曼-格林干涉仪 相位调制
哈尔滨工业大学,超精密光电仪器工程研究所,黑龙江,哈尔滨,150001
液晶光学相阵列是一种新型的光学相位调制器件,为分析器件中相移单元的电压一相移特性,建立了液晶相移单元的数学模型,并提出了一种混合差分迭代算法.该算法根据液晶分子在电场作用下的物理变化过程,在指向矢与电位的耦合迭代过程中,采用追赶法计算相移单元中的电位分布.根据该算法对相移单元中液晶指向矢的分布进行了仿真计算,进而对取向膜厚度、预倾角和液晶盒厚度对器件的电压-相移特性的影响进行了分析.结果表明,当电压处于阈值电压与饱和电压之间时,取向膜厚度对液晶的电压-相移特性的影响比较明显.
液晶光学相阵列 指向矢 相移 取向膜 追赶法
哈尔滨工业大学,超精密光电仪器工程研究所,黑龙江,哈尔滨,150001
利用光在液晶中的双折射效应和泰曼一格林干涉原理,提出了一种测量电寻址液晶空间光调制器相位特性,即相移量与驱动电压(灰度)之间关系的新方法.该方法抗干扰能力强,实验精度高.通过测试Boulder Nonlinear Systems(BNS)公司的256×256像素反射式液晶空间光调制器,得到了其在一定电压范围内的相位调制特性具有良好的线性关系,而且在线性调制范围内器件稳定,有效孔径内各个点的平均调制误差约为0.032λ,与理论值相吻合,从而验证了该实验方法的有效性.
液晶空间光调制器 相位调制 泰曼-格林干涉
哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所, 哈尔滨 150001
讨论了傅里叶迭代算法对初始相位敏感的缺陷机理, 提出用伪随机相位编码作为傅里叶迭代算法初始值的改进算法来克服相位敏感缺陷。改进算法具有加快迭代收敛速度、提高恢复图像强度准确性的优点。将该算法产生的任意期望图样的相位全息图写入纯相位液晶空间光调制器上, 在远场成功地再现了期望图样。算法迭代10次可产生衍射效率接近85%的一幅相位全息图。作为一种快速相位恢复算法它在相控阵激光雷达以及光束敏捷偏转等领域有重要意义。
信息光学 傅里叶迭代算法 相位编码 相位全息 空间光调制器
哈尔滨工业大学,超精密光电仪器工程研究所,黑龙江,哈尔滨,150001
介绍了液晶空间光调制器的纯相位调制原理,采用泰曼-格林干涉系统对液晶纯相位特性进测试.测量了BNS(Boulder Nonlinear Systems)公司的专利产品-256256像素纯相位空间光调制器的相位与电压(灰度)的响应曲线.给出了对任意图形进行相位恢复的优化算法流程,利用纯相位调制方法对光束进行方向和强度的快速程序控制.设计了实验装置,实际产生了二维任意衍射图形,图形产生时间小于200 ms.本研究对空间目标进行扫描跟踪,具有精确、响应快、无机械惰性等特点,在激光寻的、制导以及多目标威胁预警和反击中有着重要的研究价值.
空间光调制器 干涉术 优化算法 相位调制
