对于暗弱目标探测,现有的方法仍然存在探测误差较大的问题,为了提高夏克-哈特曼波前探测器的质心探测精度,提出了一种改进的距离-幂指数质心探测算法。在不同情况下将所提算法与现有的几种质心算法进行对比,仿真结果表明,在不同信噪比、不同光斑直径、子区域不同像素等因素影响下,所提算法的质心探测误差低于其他算法的误差,且更为稳定。

液晶位相调制器在非显示领域有广泛的应用, 例如自适应光学中的波前校正、大气湍流模拟、光学相控阵的光束指向等。在这些应用中液晶的响应速度、位相调制范围、色散等特性非常关键。围绕对这些特性的改进, 本文总结了近年来人们在液晶器件设计、驱动方法改进以及液晶色散研究方面的理论计算方法, 这为人们在提高液晶器件电光响应特性、预期其性能等方面的需求, 提供了非常有价值的参考。

自适应光学眼底相机，由于较高的成像分辨率和人眼等晕角的存在，单次成像的视场被限制在1°左右。必须实现单个视场的精确定位和多个视场的图像拼接，才能得到完整的眼底图像。为了精确定位，文中分析视标引导成像视场的原理，设计了新型的视标引导系统。平行光照明视标，并通过透镜聚焦于人眼瞳孔中心，这样能够精确测量眼底成像视场的位置。基于此搭建的自适应光学系统可在22.6°的眼底范围内成像，精度达到0.003°。这套系统成功实现了单个细胞的追踪和眼底血管的大视场拼接，这将有益于液晶自适应光学系统在临床眼科的应用和推广。

通过先偶联后还原的方法合成了3种具有氟取代的二苯乙炔基异硫氰酸酯化合物。液晶性质测试表明, 这些材料均具有较高的Δn值, 且随着分子中π 电子共轭长度增加而变大, 最大可达0.576。将这些高Δn液晶化合物溶于商品炔类液晶材料, 可提高其响应速度; 其中苯基二苯乙炔基异硫氰酸酯对器件响应性能的提升幅度最大。实验结果表明, 二苯乙炔基异硫氰酸酯是一种具有高Δn、低旋转黏度的快速液晶材料, 在液晶空间光调制器件中具有一定的应用价值。

一维液晶光子晶体在光滤波器、 低阈值激光器和光开关等领域有着很好的应用前景。 研究了一维液晶光子晶体的透射谱, 电压范围在0～10 V内, 光谱调谐范围约为50 nm, 透射峰半高宽为18 nm, 禁带宽度近400 nm。 进一步提出了非偏振光型液晶光子晶体, 设计了相互垂直0°扭曲取向的双液晶层一维液晶光子晶体器件。 双液晶层起到了对各向偏振光光程的补偿作用, 使得禁带中的两个透射峰合并为一个透射峰, 加强了光强度, 增强了滤波性能。

合成了两种具有氟取代的双苯环异硫氰酸酯(NCS)类液晶单体。通过与不含氟NCS单体的对比发现, 随着氟原子个数的增加单体的熔点逐渐降低, Δn值也逐渐降低, 其中二氟代双环NCS单体的Δn为0. 20。单氟代NCS单体混入商品液晶时具有提高其响应速度的特性, 而二氟代材料对于响应速度的提升不明显。实验结果表明, 单氟代双环NCS液晶是一种具有较高Δn、低熔点、低黏度的快速响应液晶材料, 在液晶空间光调制器件中具有一定的应用前景。

为了消除chiral nematic-chiral smectic C (N*-SmC*)相序铁电液晶从N*相降温到SmC*相时形成的两畴织构缺陷，提高液晶的响应速度，选用铁电液晶R-2301以及两种取向剂SE-410和RN-1199制备了5种铁电液晶样品器件。实验后，对5种器件的排列织构的正交偏光显微镜照片进行对比，得出通过非对称边界锚定作用可以得到均匀单畴排列的铁电液晶器件的结论。实验结果表明：经过非对称边界锚定作用可以得到电光曲线为半“V”字型且静态对比度为300∶1的均匀单畴排列铁电液晶器件。这一结论和理论近似计算结果相吻合，为N*-SmC*相序铁电液晶器件实现单畴排列制备提供了新的方法和途径。

研究了液晶分子排列对哈特曼波前探测器探测及闭环校正的影响.首先分析了分子排列对液晶校正器产生漏光强度的影响.详细探讨了在闭环校正过程中漏光对波前探测及校正准确度影响，当漏光比为40%时，产生的探测偏离误差为0.4；对于8%的漏光比，探测误差仅为0.08，可以忽略.最后分别做了扭曲和平行排列液晶校正器对静态畸变的闭环校正实验.对于漏光比为40%的扭曲液晶校正器，校正前后的PV和RMS值分别为：1.11 μm、0.25 μm和1.08 μm、 0.24 μm，说明漏光对闭环校正产生了严重影响.对于漏光比为8%的平行排列液晶校正器，通过闭环校正，波前的PV和RMS分别从1.58 m和0.22 m降到0.095 m和0.03 m，同时获得清晰的光纤束的像.结果表明，如果能够控制液晶波前校正器的漏光占总光强的比在8%以下，则可以获得高校正准确度.

利用2×2琼斯矩阵方法，理论上分析了不同液晶排列的透射型与反射型液晶器件的相位调制特性.在光强透过率变化小于10%的条件下，得出了两种类型器件的纯相位调制范围.

通过偶联、硝化、还原等有机化学合成方法制备了3种具有异硫氰酸酯(NCS)结构的双环液晶单体材料。经红外光谱、NMR检测证实,合成结果即为目标产物。采用热台偏光显微镜和DSC测定了材料的相变点。将其作为一种单体溶解于成品液晶,制成平行排列的液晶器件,用椭偏仪测定器件中混合液晶的Δn值后,可反推出NCS单体材料的Δn值约为0.27,这在双环液晶单体中处于较高的水平。用平行液晶器件测定了混合液晶的响应速度,发现混入NCS单体10％后器件的响应速度约有20％的提升。实验结果表明,NCS双环液晶是一种具有较高Δn、响应快速的液晶单体材料,在液晶光学调制器件中具有一定的应用前景。