红外热辐射光源在光声光谱检测等领域具有重要的应用价值,明确其配光特性是后续光学系统设计的基础。根据水冷散热下红外热辐射光源辐射通量的变化规律,提出快速获取高功率红外热辐射光源配光特性的方法并对其进行相关验证。实验结果表明,光源辐射通量的最大值在80°的角度处,两侧的辐射通量缓慢减小,能量分散在0°~130°的角度范围内,其中54.5%的能量集中在50°~110°的角度范围内。在长时间稳定的辐射状态下对配光特性进行对比实验,验证快速测量方法的准确性和有效性。在ZEMAX软件中突破光源角度的限制,使用测得的数据建立模型并模拟实验流程进行验证。在缺少高功率红外热辐射光源配光曲线的情况下,所提方法可以简单快速地获取配光特性,为光学设计提供初始条件。

研究了垂直向列型彩色滤光膜硅覆液晶(VA CF-LCoS) 微显示器件,并利用其三维光学模型,改变液晶器件的预倾角、像素尺寸等参数,优化了微小像素中的边缘电场效应。为进一步优化器件的性能,建立了以圆偏振光作为入射光源的微显示器件的三维光学模型。研究结果表明:当以圆偏振光作为照明光源时,VA CF-LCoS微显示器件的光学反射效率可得到大幅提升。由于采用了三维光学模型的分析方法,得到了与利用二维光学模型进行分析时完全不同的结论:优化只能使得边缘场效应导致的亮态子像素内部黑线减小,而不能彻底消除它。

应用彩色滤光膜硅覆液晶(Color Filter Liquid Crystal on Silicon，CF-LCoS)微显示器件的三维光学模型; 研究了像素尺寸和彩色滤光膜厚度对彩色侧向场的影响。这两个参数可以影响微显示器件的色纯度、光反射率以及对比度等性能参数。对于特定的应用，需要考虑器件所有的性能参数要求，才能对像素尺寸和彩色滤光膜厚度进行优化。

应用彩色滤光膜硅覆液晶（CF-LCoS）微显示器件的三维光学模型对CF-LCoS的性能进行优化。通过改变像素排列结构、液晶取向层的摩擦结构以及液晶器件模式等条件优化侧向电场效应，抑制彩色漏光现象。通过优化，像素尺寸为15 μm的CF-LCoS微显示器件，其色纯度可以达到美国国家电舰系统委员会(NTSC)色域范围的63%。结果表明，基于三维光学模型的CF-LCoS微显示器件的性能优化可以有效抑制侧向电场效应诱导产生的彩色漏光现象，大幅提升器件的色纯度参数。