高效率电寻址位相型液晶空间光调制系统及其在光电混合信息处理中的若干应用研究

摘要

光电混合信息处理在现代信息处理技术中具有其独特地位和价值.由于纯位相信息可获得高的能量利用率和高的识别能力,因此,位相型空间光调制器在光电混合信息处理中,具有不可低估的意义.该文以此为出发点和中心,通过理论分析、数字模拟和实验相结合的方法,优化和建立了高位相调制度、高衍射效率的电寻址纯位相液晶空间光调制系统,并研究了其在光电混合互连及三维显示方面的应用.该文从液晶的基本概念入手,然后介绍了光寻址位相型液晶空间光调制器结构和工作原理,接着,研究人员利用连续体弹性形变理论推导出了在外场作用下,位相型液晶空间光调制器的液晶指向矢量分布的计算公式.为了获得高能量利用率?该文首次系统地模拟和分析了位相型液晶空间光调制器在斜入射读光下的位相调制特性.同时,在VC平台上开发了一个与该系统相匹配的多功能软件包.对Intut-output算法和模拟退火法在Kinoform中的优化设计应用进行了研究.并针以位相型计算全息具体问题,对两算法中的参数和模拟退火法中的评价函数进行了重新设计和调整,采用有记忆的模拟退火法,进一步改善了优化结果.针对实时自由空间光互连中的效率不高的问题,利用优化设计的位相型全息,以研制的电寻址位相型液晶空间光调制系统作为载体,实现了适用于FET-SEED的非对称的ONE-MANY的实时自由空间互连,并实现了实时的二维完善洗牌网络.该文提出了实时位相型计算白光三维全息的设计方案,即用单元全息来设计近场水平视差全息.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1研究背景

§1.2研究现状

§1.3本课题的研究内容

[参考文献]

第二章光寻址位相型液晶空间光调制器及其位相电光特性的理论分析

§2.1液晶的基本概念

§2.2光寻址位相型液晶空间光调制器的结构和工作原理

§2.3单轴液晶连续体弹性形变理论及应用

§2.3.1形变的描述

§2.3.2自由能量密度与弹性常量

§2.3.3沿面分子排列定向向列相液晶

§2.3.4液晶指向矢分布计算的程序实现

§2.4液晶器件的位相电光特性模拟

§2.4.1 Berreman′s 4×4矩阵及快速4×4矩阵法

§2.4.2扩展琼斯矩阵法(Extended Jones Matrix)

§2.4.3 4×4矩阵法和扩展琼斯矩阵法的模拟结果比较

§2.5光寻址位相型液晶空间光调制器的位相电光特性的计算结果

§2.5.1不同偏振方向的读出光下的位相电光特性

§2.5.2不同入射角的读出光下的位相电光特性

§2.5.3不同波长的读出光下的位相电光特性

§2.6小结

[参考文献]

第三章电寻址位相型液晶空间光调制系统

§3.1电寻址位相型液晶空间光调制系统的结构和工作原理

§3.2 正入射读出光状态下系统的衍射效率的测试、理论分析及优化

§3.2.1系统的位相调制的测试

§3.2.2系统的衍射效率的测试

§3.2.3系统的衍射效率理论计算和系统模拟

§3.3改进后的系统

§3.3.1正入射读出光状态下的特性

§3.3.2不同入射角读出光下系统的衍射效率

§3.4小结

[参考文献]

第四章位相型计算全息的设计理论、优化算法和实现

§4.1设计理论

§4.2优化算法

§4.2.1 Input-output算法

§4.2.2 Simulated annealing算法

§4.3位相型全息的优化设计

§4.3.1设计算法的参数及评价函数的建立

§4.3.2实例结果及分析

§4.4软件系统

§4.5小结

[参考文献]

第五章实时光学互连网络的实现

§5.1引言

§5.2非对称的one-many的自由空间互连

§5.2.1基本理论

§5.2.2实现方案和结果

§5.3二维完善洗牌网络

§5.3.1基本理论

§5.3.2实现方案和结果

§5.4小结

[参考文献]

第六章实时计算白光三维图像的实现

§6.1引言

§6.2近场水平视差计算三维全息的理论和设计

§6.2.1水平视差全息

§6.2.2近场三维全息

§6.2.3单元全息尺寸的选择

§6.2.4采样的选择

§6.3白光再现三维物体的实现

§6.3.1白光再现的实验系统

§6.3.2白光再现的位相偏差和色模糊问题

§6.3.3白光三维再现的结果

§6.4小结

[参考文献]

第七章总结与展望

攻读博士学位期间发表论文

致谢

谢辞