作者单位
摘要
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
液晶空间光调制器通过改变驱动电压强度控制液晶分子排布实现对光的调制。紫外区域可用的液晶空间光调制器随光聚合式3D打印等应用的兴起,重要性日益显现。然而绝大多数液晶材料都是有机物,在紫外波段存在光吸收和光反应。为了拓宽液晶材料的应用波段,本文通过选择在应用波段不发生紫外吸收和光反应的官能团,设计了一类可在325~400 nm波段应用不发生光吸收和光反应的液晶材料,并对液晶材料的紫外-可见光光谱进行仿真以验证设计的合理性。将耐紫外液晶化合物配置成混合液晶材料后与常见的两种混合液晶材料的紫外稳定性进行比较。在经过120 min的325 nm紫外光源的辐照后,液晶材料的吸光度和相变温度几乎不变,双折射率变化0.04%,阈值电压变化1.39%,响应时间变化0.32%。
液晶材料 紫外稳定性 双折射率 liquid crystal material UV stability birefringence 
液晶与显示
2024, 39(1): 10
Yukun Wang 1,2Si Chen 1Kan Lin 1Xi Chen 1[ ... ]Linbo Liu 1,*
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electrical and Electronic Engineering, Nanyang Technological University, Singapore 639798, Singapore
2 State Key Laboratory of Applied Optics, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
3 Key Laboratory of Opto-Electronics Information Technology of Ministry of Education, School of Precision Instruments and Opto-Electronic Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
4 School of Science, Shenzhen Campus of Sun Yat-sen University, Shenzhen 518107, China
5 School of Optoelectronic Science and Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China
6 School of Automation, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710129, China
7 School of Electronics and Information Engineering, Soochow University, Suzhou 215006, China
Multi-channel detection is an effective way to improve data throughput of spectral-domain optical coherence tomography (SDOCT). However, current multi-channel OCT requires multiple detectors, which increases the complexity and cost of the system. We propose a novel multi-channel detection design based on a single spectrometer. Each camera pixel receives interferometric spectral signals from all the channels but with a spectral shift between two channels. This design effectively broadens the spectral bandwidth of each pixel, which reduces relative intensity noise (RIN) by M times with M being the number of channels. We theoretically analyzed the noise of the proposed design under two cases: shot-noise limited and electrical noise or RIN limited. We show both theoretically and experimentally that this design can effectively improve the sensitivity, especially for electrical noise or RIN-dominated systems.
optical coherence tomography multiple channels fiber-optic sensor imaging system 
Chinese Optics Letters
2023, 21(5): 051102
作者单位
摘要
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
3 中科聚研(吉林)干细胞科技有限公司,吉林 吉林 132000
在显微成像领域中,高成像质量图像的获取与良好的照明方式息息相关。传统显微镜使用聚光透镜来提供均匀强度的照明,调节聚光透镜的光阑匹配不同放大倍率的物镜。然而无色生物细胞的光学吸收系数低,在传统显微镜下难以观测到其细节信息。为了突破传统显微镜的成像功能,本文设计了一种可调控的显微镜聚光镜模块,通过将小型扭曲液晶器件嵌入聚光透镜的后焦面处,调控液晶器件的对光的透过效果可以实现明场成像以及差分相衬成像。系统由一款商用显微镜改装而成,液晶器件尺寸为22 mm×18 mm,实现了系统的高度集成化。通过实验验证了系统的成像性能,实现了对微凸透镜样品的定量相位重建,实验与理论曲线的互相关系数达到0.994 9,并且通过胚胎干细胞的重建展示了系统在实际应用中的效果。
显微镜 计算成像 差分相衬成像 microscopy computational imaging differential phase contrast imaging 
液晶与显示
2023, 38(4): 456
张士元 1,2,*孙子珺 1,2穆全全 1,2彭增辉 1,2[ ... ]刘畅 3
作者单位
摘要
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京 100049
3 东北师范大学 物理学院, 吉林 长春 130033
微偏振阵列是分焦平面偏振计的核心元件。相较于纳米线栅阵列, 液晶偏振阵列有着设计灵活、工艺简便、性能稳定等独特优势, 有望实现高性价比、高精准度的偏振测量与成像。本文综述了近年来国内外科研团队针对液晶微偏振阵列展开的研究, 系统阐述了基于宾主型、偏振旋转型和相位延迟型3大类液晶偏振阵列的器件结构和工作原理, 不同的液晶排列结构可以实现从单一线偏振到全Stokes矢量的测量和成像, 最后讨论了液晶微偏振阵列与偏振探测技术相结合的发展趋势和应用中面临的挑战。
液晶器件 微偏振阵列 光控取向 分焦平面偏振成像 liquid crystal device micropolarizer array photoalignment division of focal-plane polarization imaging 
液晶与显示
2022, 37(3): 292
作者单位
摘要
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室, 吉林 长春130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 航天材料及工艺研究所, 北京 100071
为实现对复合材料内部缺陷进行无损检测并对缺陷位置进行准确标记, 本文提出了红外热波检测投影标注方法。利用红外热像仪获得闪光灯脉冲激励下样品的红外图像序列, 并通过时间采样优化的脉冲相位算法进行处理, 增强缺陷的检测效果, 再通过自动阈值对缺陷位置进行提取并由投影仪将提取结果投射到样品表面。针对投影仪与热像仪视角差异等因素引起的图像畸变问题, 本文提出了一种可见-红外相机辅助标定方法, 通过辅助相机对投影仪进行标定, 建立投影仪与热像仪的空间坐标关系, 对缺陷提取结果进行畸变矫正, 提高缺陷标记的精确度。实验结果表明, 该缺陷检测及标记方法对不同大小缺陷的面积标记误差在10%以内,中心标记误差在3 mm以内, 可以对材料内部缺陷进行较为精确的标记。
无损检测 脉冲相位法 阈值分割 投影变换 投影仪标定 non-destructive testing pulse phase method threshold segmentation projection transformation projector calibration 
液晶与显示
2021, 36(11): 1545
作者单位
摘要
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 东北电力大学 计算机学院,吉林 吉林 132012
4 吉林省农村经济信息中心, 吉林 长春 130033
针对支架等遮挡物对720°全景相机底部图像造成遮挡的问题, 本文提出了一种基于分步拍摄的消除底部支架遮挡方法。通过对侧面、顶部一次拍摄和对底部两次拍摄消除底部遮挡。在此基础上, 针对侧面、顶部、底部图像亮度不一致问题进行了优化。基于全局的匀色算法会导致不同区域的图像互相影响, 造成匀色结果的偏差, 提出了一种基于区域生长法图像分割的Wallis匀色算法。实验结果表明, 本文方法能够消除底部图像遮挡; 使用本文算法匀色, 图像颜色差异较使用基于全局算法减小59.3%。
全景相机 全景图像拼接 匀色算法 panoramic camera panoramic image stitching dodging algorithm 
液晶与显示
2021, 36(10): 1412
张杏云 1罗芳琳 1,2李楠 1,2杨程亮 1,2[ ... ]穆全全 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室,长春 130033
2 中国科学院大学 材料与光电研究中心,北京 10049
相位差技术可以直接利用两幅或多幅图像的强度信息,重构出波前相位信息和目标清晰图像,具有光路简单、成本较低、适用于扩展目标等优点,在望远镜的系统像差检测和目标图像重建方面得到了大量应用。相位差波前探测的关键在于求解非线性代价函数的最优化问题,需要避免陷入局部极值并降低计算时间,才能满足动态变化波前实时探测的需求。同时在重建目标清晰图像时,通常需要做正则化和去噪处理,来提高重建图像的质量。本文主要介绍相位差技术的基本原理,以及近年来的研究进展,并对该技术未来的发展进行了展望。
相位差 波前探测 图像重建 望远镜 phase diversity wavefront sensing image reconstruction telescopes 
强激光与粒子束
2021, 33(8): 081010
作者单位
摘要
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
液晶偏振光栅是一种基于几何相位原理的新型光栅器件,可以通过调控液晶光轴的空间分布来实现对入射光相位、偏振态等的调制。传统的液晶偏振光栅在正入射及波段范围较小时可以达到很高的衍射效率,但其在宽波段范围内难以保持很高的衍射效率,大角度入射时衍射效率下降明显。多层扭曲结构的提出使这些问题可以得到解决,但引入了新的问题,如何精准控制扭曲角及厚度的大小。基于此问题,本文提出了一种新型的基于琼斯矩阵的液晶偏振光栅的扭曲角及厚度的测量方法,使用差值拟合的方法消除了由于整个波段折射率变化引起的误差,可以准确得到液晶片的扭曲角和厚度。分析了扭曲液晶片和扭曲液晶偏振光栅的异同,基于扭曲液晶片的测量结果可以得到相同条件下制备的液晶偏振光栅的扭曲角及厚度。实验结果表明:对厚度的测量误差小于2%,对扭曲角的测量误差小于±0.5°。该方法能够快速和方便地实现对扭曲角及厚度的精准测量,有很高的测量准确性及稳定性,并分析了手性剂的浓度和扭曲角之间的关系,对扭曲液晶偏振光栅的制备方法提供了理论依据。
液晶 偏振光栅 扭曲角 厚度 琼斯矩阵 liquid crystals polarization grating twist angle thickness Jones matrix 
液晶与显示
2021, 36(5): 656
作者单位
摘要
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
具有可变焦能力的透镜在成像、传感和检测等领域扮演着重要角色。本文通过研究液晶偏振透镜的光学特性, 设计出多点变焦的液晶偏振透镜变焦系统。液晶偏振透镜是一种利用液晶分子指向矢(光学各向异性轴)特定的空间排列, 产生特定几何相位差从而达到波前控制效果的光学器件, 对于左/右旋圆偏振光分别表现为正/负透镜效果。利用液晶偏振透镜的偏振特性及液晶分子受电场调制的性质, 本文设计出由一片普通正透镜、一片可调谐液晶波片和两片液晶偏振透镜组成的液晶偏振变焦透镜组合, 在特定的偏振入射光下, 可以实现7个焦距的改变。同时, 通过优化透镜焦距、间隔等参数, 可以使变焦透镜组合实现等间隔变焦等功能。实验结果显示, 在633 nm圆偏振光下, 利用自主制备的液晶偏振透镜组成的液晶偏振变焦透镜组合系统成功实现了7个焦距的变焦功能, 同时变焦距离基本符合预期且部分焦距(前6个)实现了等间隔分布, 充分验证了利用液晶偏振透镜实现多点变焦的可行性。
液晶 偏振透镜 变焦 liquid crystal polarization lenses zoom 
液晶与显示
2020, 35(7): 741
Haodong Jiang 1,2Wenfeng Cai 1Ke Li 1,3Ming Cheng 1[ ... ]Yanjun Liu 1,4,5,*
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Electrical and Electronic Engineering, Southern University of Science and Technology, Shenzhen 518055, China
2 Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China
3 Light, Nanomaterials, Nanotechnologies (L2n), Université de Technologie de Troyes & CNRS ERL 7004, Troyes 10004, France
4 State Key Laboratory of Applied Optics, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
5 Key Laboratory of Energy Conversion and Storage Technologies (Southern University of Science and Technology), Ministry of Education, Shenzhen 518055, China
We report holographic fabrication of nanoporous distributed Bragg reflector (DBR) films with periodic nanoscale porosity via a single-prism conuration. The nanoporous DBR films result from the phase separation in a material recipe, which consists of a polymerizable acrylate monomer and nonreactive volatile solvent. By changing the interfering angle of two laser beams, we achieve the nanoporous DBR films with highly reflective red, green, and blue colors. The reflection band of the nanoporous DBR films can be tuned by further filling different liquids into the pores inside the films, resulting in the color change accordingly. Experimental results show that such kinds of nanoporous DBR films could be potentially useful for many applications, such as color filters and refractive index sensors.
distributed Bragg reflector nanoporous reflection grating holographic fabrication phase separation refractive index sensing 
Chinese Optics Letters
2020, 18(8): 080007

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