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基于液晶空间光调制器的全息再现像设计
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作者 雷俊阁 孙国斌 +2 位作者 张锦 蒋世磊 胡驰 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第4期771-783,共13页
本文根据计算全息再现成像原理,采用Gerchberg-Saxton(GS)算法对输入与输出平面光场分布进行正、逆傅立叶变换迭代求解,得到原始仿真图像在不同特征参数(线宽、圆环直径)和不同计算采样间隔下的相位分布,并仿真计算得到相应的再现图像... 本文根据计算全息再现成像原理,采用Gerchberg-Saxton(GS)算法对输入与输出平面光场分布进行正、逆傅立叶变换迭代求解,得到原始仿真图像在不同特征参数(线宽、圆环直径)和不同计算采样间隔下的相位分布,并仿真计算得到相应的再现图像。利用液晶空间光调制器搭建全息再现实验光路,通过加载不同原始仿真图像的相位分布图进行再现实验,采用相机拍摄得到远场衍射全息再现图像并进行图像处理得到再现图像的实际特征尺寸。实验结果表明:再现图像特征尺寸与原始仿真图像特征尺寸基本呈线性变化关系,再现图像尺寸与仿真计算采样间隔呈现非线性变化关系,且与理论推导的关系曲线一致。为了进一步验证结论的正确性,设计预期再现图像尺寸,当圆环直径为0.943 mm,中心十字线宽为0.015 mm时,仿真计算得到预期目标原始仿真图像的特征尺寸和采样间隔分别为线宽3 pixel、圆环直径594 pixel、采样间隔25μm。通过再现实验测量得到的全息再现图像圆环直径为0.93 mm,线宽为0.017 mm,误差精度在0.02 mm以内。本文研究结果对全息显示、AR/VR显示等应用场景下提高虚拟显示图像尺寸真实性提供了有益参考。 展开更多
关键词 计算全息 傅里叶变换 Gerchberg-Saxton算法 采样间隔 液晶空间调制器
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基于空间光调制器的可移动光镊的产生及其在粒子囚禁中的应用
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作者 孔晨莹 周婧雯 +2 位作者 汤继鸿 郭超修 尹亚玲 《华东师范大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期61-71,共11页
光学镊子为精确操控微观粒子提供了一种非接触、无损伤的有效方法,对光学微操纵技术的应用和发展具有重要的意义.提出并验证了一种采用空间光调制器产生一维可移动光学囚禁势(光镊)的方案,并讨论了其在粒子囚禁方面的应用.对加载到空间... 光学镊子为精确操控微观粒子提供了一种非接触、无损伤的有效方法,对光学微操纵技术的应用和发展具有重要的意义.提出并验证了一种采用空间光调制器产生一维可移动光学囚禁势(光镊)的方案,并讨论了其在粒子囚禁方面的应用.对加载到空间光调制器上的两种光束的相位全息图进行动态连续调谐,可产生聚焦高斯光束和涡旋空心光束.研究了这两种光束在自由空间的传播特性,光束的光强最大值、光斑大小和焦距之间的关系;计算了颗粒在聚焦高斯光镊和涡旋空心光镊中的光学势、梯度力和散射力,并讨论了构建可调谐一维移动光镊的可行性.该方案在微观粒子的激光囚禁和操控中具有重要的应用前景. 展开更多
关键词 高斯 涡旋空心 空间调制器 粒子囚禁
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基于空间光调制器的大气湍流模拟理论与技术进展
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作者 郝依琳 柯熙政 《光通信技术》 北大核心 2025年第4期53-59,共7页
为克服大气湍流对光波传输的影响并提升室内模拟精度,系统总结了基于空间光调制器(SLM)的大气湍流模拟理论与技术进展。首先,解析了液晶空间光调制器(LC-SLM)的相位调制原理;然后,结合Zernike多项式法、傅里叶变换谱反演法及次谐波补偿... 为克服大气湍流对光波传输的影响并提升室内模拟精度,系统总结了基于空间光调制器(SLM)的大气湍流模拟理论与技术进展。首先,解析了液晶空间光调制器(LC-SLM)的相位调制原理;然后,结合Zernike多项式法、傅里叶变换谱反演法及次谐波补偿技术生成湍流相位屏,实现对湍流的高精度模拟。分析表明:SLM技术具有实时可调、调制精度高、适用于多波长环境等显著优势,能有效应用于光通信性能评估、自适应光学校正及成像质量优化与提升等领域。未来通过优化液晶器件性能、提升刷新频率及多物理场耦合技术,可进一步提升湍流模拟的真实度与实用性。 展开更多
关键词 无线通信 空间调制器 大气湍流 数值模拟 相位屏
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相息图错位对级联空间光调制器产生高阶厄米高斯模的影响分析
4
作者 马龙 燕曼君 蔡春晓 《激光杂志》 北大核心 2025年第3期34-39,共6页
高阶厄米高斯模由于其复杂的空间分布,在精密测量、光通信、激光加工等领域具有广泛应用。尽管利用级联空间光调制器可以高效产生高阶厄米高斯模,但实验系统对光场与相息图的对准要求极高,这成为限制其高质量生成的关键因素。深入分析... 高阶厄米高斯模由于其复杂的空间分布,在精密测量、光通信、激光加工等领域具有广泛应用。尽管利用级联空间光调制器可以高效产生高阶厄米高斯模,但实验系统对光场与相息图的对准要求极高,这成为限制其高质量生成的关键因素。深入分析了第二台空间光调制器平面上光场与其加载的相息图之间错位对高阶厄米高斯模产生质量的影响。结果表明,第二台空间光调制器平面上光场与其加载的相息图在横向方向需实现微米级对准,纵向方向则需毫米级对准。基于此,提出了一种实验操作简单的方法,用以实现第二台空间光调制器平面上光场与其加载的相息图之间的精确对准,为高效高质量产生高阶厄米高斯模提供了重要参考,对推动光学成像、精密测量及量子信息处理等领域的发展具有重要意义。 展开更多
关键词 高阶厄米高斯模 空间调制器 相位恢复 相息图 模式纯度
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液晶空间光调制器及其在自适应光学中的应用 被引量:2
5
作者 李征 穆毅 +2 位作者 梁静远 李牧 柯熙政 《光通信研究》 北大核心 2024年第2期76-87,共12页
液晶空间光调制器(LC-SLM)通过对液晶折射率的调制来实现对光程的控制,在自适应光学中起着重要的作用。文章梳理了国内外LC-SLM的发展现状,对LC-SLM的工作原理和相位标定原理进行了详细介绍,针对LC-SLM在自适应光学中的应用,对国内外LC-... 液晶空间光调制器(LC-SLM)通过对液晶折射率的调制来实现对光程的控制,在自适应光学中起着重要的作用。文章梳理了国内外LC-SLM的发展现状,对LC-SLM的工作原理和相位标定原理进行了详细介绍,针对LC-SLM在自适应光学中的应用,对国内外LC-SLM关键技术研究状况进行了讨论,分析总结了西安理工大学在该领域的实验研究。最后展望了LC-SLM的应用前景。 展开更多
关键词 自适应 液晶空间调制器 波前畸变校正
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基于空间光调制器的艾里光束能量调制方法
6
作者 翟中生 陆佩佩 +1 位作者 刘春利 张骆 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期262-266,共5页
艾里光束由于具有无衍射、自加速和自愈合等特性,具有重要的应用前景。本文基于空间光调制器可编程特性,提出了一种可调谐的艾里光束能量调制新方法。从理论上深入分析通过在相位图中引入一个可控的调制相位而实现了艾里光束能量调控的... 艾里光束由于具有无衍射、自加速和自愈合等特性,具有重要的应用前景。本文基于空间光调制器可编程特性,提出了一种可调谐的艾里光束能量调制新方法。从理论上深入分析通过在相位图中引入一个可控的调制相位而实现了艾里光束能量调控的方法,并且量化了调制参数与能量调制范围的关系。仿真和实验结果表明通过改变调制相位可以灵活地调节光束能量分布,本文的研究有助于进一步推动艾里光束的应用。 展开更多
关键词 艾里 角谱衍射 能量调控 空间调制器
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基于空间光调制器的激光光束宽度调节装置 被引量:2
7
作者 糜宸坤 杨朝辉 +1 位作者 刘宏欣 王飞 《计量学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期194-198,共5页
为了满足激光产业对光束宽度测量装置的溯源要求,提升激光光束宽度校准能力,针对400~700 nm波段的激光器不同光束宽度校准的需求,设计了一套基于空间光调制器的激光光束宽度可调节装置,用于光束质量分析仪或激光光斑测量仪的校准。实验... 为了满足激光产业对光束宽度测量装置的溯源要求,提升激光光束宽度校准能力,针对400~700 nm波段的激光器不同光束宽度校准的需求,设计了一套基于空间光调制器的激光光束宽度可调节装置,用于光束质量分析仪或激光光斑测量仪的校准。实验结果表明该装置在0.1~5.0 mm的宽度范围连续可调;利用部分相干光束抗环境扰动能力强的特点,其短期稳定性达99.5%,长期稳定性达99.1%,优于参考激光器96.8%的短期稳定性和96.3%的长期稳定性。此外,基于空间光调制器优越的光束整形能力,该装置可将输入的非规则光束输出为高斯光束。 展开更多
关键词 学计量 束宽度 空间调制器 连续可调 束整形 部分相干 稳定性
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基于反射式空间光调制器的非球面面形干涉检测方法设计
8
作者 刘嘉晖 陈福春 +2 位作者 金钢 胡凯 丛海佳 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第31期13262-13268,共7页
目前光学系统中非球面数量多,针对各个非球面单独做补偿器检测面形加工成本高、通用性不好、加工难度大,为解决对多个参数不同的非球面需要不同的补偿器的问题,提出了一种基于空间光调制器(spatial light modulator,SLM)作为补偿器的干... 目前光学系统中非球面数量多,针对各个非球面单独做补偿器检测面形加工成本高、通用性不好、加工难度大,为解决对多个参数不同的非球面需要不同的补偿器的问题,提出了一种基于空间光调制器(spatial light modulator,SLM)作为补偿器的干涉面形检测方法,该干涉检测法采用反射式空间光调制器作为零位补偿器,结合偏振分光镜和波片建立检测光路,可以实现对非球面面形误差的测量。通过在ZEMAX上模拟一个两表面皆为凹非球面的场镜的检测光路,对该干涉检测方法进行了验证,并在MATLAB中仿真分析了SLM的波前调制误差。仿真结果表明,该方法可以实现对不同非球面面形的检测,设计光路中的波前调制精度可达0.0083λ。 展开更多
关键词 空间调制器 干涉检测 非球面检测 ZEMAX
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基于液晶空间光调制器的附面层效应模拟
9
作者 景刚 刘智 +2 位作者 林鹏 刘树通 蒋青芳 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期232-243,共12页
为了给航空动平台激光通信的附面层效应校正系统提供验证条件,设计了一种基于液晶空间光调制器来模拟附面层效应的模拟器。首先,从几何光学的角度分析附面层效应,将其等效为负透镜。然后,利用计算机对不同飞行条件下附面层效应与等效负... 为了给航空动平台激光通信的附面层效应校正系统提供验证条件,设计了一种基于液晶空间光调制器来模拟附面层效应的模拟器。首先,从几何光学的角度分析附面层效应,将其等效为负透镜。然后,利用计算机对不同飞行条件下附面层效应与等效负透镜焦距之间的关系进行数值分析仿真。之后在液晶空间光调制器上导入不同焦距透镜的相位灰度图以实现变焦透镜的功能,通过改变变焦透镜的焦距来模拟航空平台不同飞行条件下的附面层效应。最后通过实验验证模拟的准确性,在环境温度下,模拟附面层效应的液晶空间光调制器得到的光斑图像由红外相机拍摄,之后进行图像处理分析实际光斑大小,并与理论计算光斑大小比较,得出误差曲线图。研究结果显示,基于液晶空间光调制器模拟附面层效应引起散斑效应的理论光斑大小与实际光斑大小的均方根误差为0.04375,验证了所提出的方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 通信 附面层效应 斑分析 液晶空间调制器 液晶变焦透镜 模拟器
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基于空间光调制器的HDR图像获取方法 被引量:4
10
作者 陈浙泊 徐进 +2 位作者 倪旭翔 林斌 陆祖康 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期844-847,共4页
提出一种利用空间光调制器对物方光线进行调制并多次曝光的方法来获取HDR图像.讨论了该方法的原理,并根据原理搭建实验装置进行了实验.实验装置中以LCOS作为空间光调制器,以CMOS作为成像传感器,通过多次曝光获得系列图像,利用图像合成... 提出一种利用空间光调制器对物方光线进行调制并多次曝光的方法来获取HDR图像.讨论了该方法的原理,并根据原理搭建实验装置进行了实验.实验装置中以LCOS作为空间光调制器,以CMOS作为成像传感器,通过多次曝光获得系列图像,利用图像合成算法生成HDR图像.该方法具有实时性好、扩展性强、成本较低等优点. 展开更多
关键词 高动态范围(HDR) 空间调制器(slm) LCOS
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液晶空间光调制器相位调制的色散特性研究 被引量:11
11
作者 李大禹 穆全全 +3 位作者 胡立发 曹召良 鲁兴海 宣丽 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期1065-1067,共3页
提出用椭偏仪法测试了自制液晶空间光调制器(LCSLM)的相位调制色散特性.椭偏仪法具有光路简单,结果准确,测试自动化等优点,相比单色光源干涉仪测量方法更加简单实用.结果表明,在短波长(450nm)处,LCSLM的相位调制能力为1.54λ(λ=450 nm... 提出用椭偏仪法测试了自制液晶空间光调制器(LCSLM)的相位调制色散特性.椭偏仪法具有光路简单,结果准确,测试自动化等优点,相比单色光源干涉仪测量方法更加简单实用.结果表明,在短波长(450nm)处,LCSLM的相位调制能力为1.54λ(λ=450 nm) ,在长波长(800 nm)处,LCSLM的相位调制能力为0 .70λ(λ=800 nm) ,与理论分析的色散特性基本一致. 展开更多
关键词 液晶 空间调制器 色散 椭偏仪
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基于空间光调制器的计算全息成像特性 被引量:18
12
作者 任秀云 程欣 +2 位作者 刘轩 韩玉晶 国承山 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期110-113,共4页
把基于高分辨空间光调制器 (SLM)的动态计算全息波面变换系统看作一个相干光学成像系统 ,分析并推导了该系统的点扩展函数 (PSF) ,进而研究了SLM像素结构所引起的固有切趾和展宽效应 通过计算机模拟考察了SLM填充因子和衍射距离对系统... 把基于高分辨空间光调制器 (SLM)的动态计算全息波面变换系统看作一个相干光学成像系统 ,分析并推导了该系统的点扩展函数 (PSF) ,进而研究了SLM像素结构所引起的固有切趾和展宽效应 通过计算机模拟考察了SLM填充因子和衍射距离对系统分辨率的影响 ,给出了满足抽样定理所要求的系统的最小衍射距离 最后提出了一种消除SLM像素结构影响的物波频谱预处理方法 这一研究为优化系统设计 。 展开更多
关键词 衍射 相干成像 点扩展函数 切趾 填充因子 空间调制器
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基于液晶空间光调制器的光栅衍射效率 被引量:13
13
作者 程欣 任秀云 +1 位作者 韩玉晶 国承山 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期603-607,共5页
基于Jones矩阵理论和液晶弹性自由能理论,分析计算了扭曲向列型液晶空间光调制器(TN-LCSLM)的复振幅调制特性·以显示一维矩形光栅为例,详细计算了不同输入输出偏振器配置下的一级衍射效率.数值计算结果和分析表明,在加输出偏振器... 基于Jones矩阵理论和液晶弹性自由能理论,分析计算了扭曲向列型液晶空间光调制器(TN-LCSLM)的复振幅调制特性·以显示一维矩形光栅为例,详细计算了不同输入输出偏振器配置下的一级衍射效率.数值计算结果和分析表明,在加输出偏振器和不加输出偏振器两种情况下都存在一个具有最大一级衍射效率的取向配置. 展开更多
关键词 液晶 空间调制器 衍射效率
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液晶空间光调制器的纯相位调制特性研究 被引量:34
14
作者 刘伯晗 张健 吴丽莹 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期213-217,共5页
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。针对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... 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。针对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。 展开更多
关键词 空间调制器 干涉术 优化算法 相位调制
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液晶空间光调制器相位调制特性研究 被引量:19
15
作者 蔡冬梅 薛丽霞 +1 位作者 凌宁 姜文汉 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期19-23,共5页
研究了美国BNS公司生产的Modal P256反射型电寻址液晶空间光调制器的相位调制特性和时间响应特性。采用He-Ne激光作光源,建立迈克尔孙干涉光路观察波前相位变化,给出器件的相位调制特性曲线。分析测量了器件的相位响应不一致性和像素间... 研究了美国BNS公司生产的Modal P256反射型电寻址液晶空间光调制器的相位调制特性和时间响应特性。采用He-Ne激光作光源,建立迈克尔孙干涉光路观察波前相位变化,给出器件的相位调制特性曲线。分析测量了器件的相位响应不一致性和像素间的相位交连。通过测量液晶器件对方波和正弦控制信号的相位响应延迟,分析了液晶空间光调制器(LC-SLM)的时间响应特性。理论分析与实验结果说明:在特定的入射偏振条件下,LC-SLM实现纯相位调制,可用作高分辨力波前校正器件,然而极慢的响应速度和极低的时间带宽限制了它在动态变化波前相差校正中的应用。 展开更多
关键词 液晶空间调制器 相位调制 波前校正 自适应
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液晶空间光调制器用于波前校正的研究 被引量:13
16
作者 张洪鑫 张健 +1 位作者 吴丽莹 向杰 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第6期1062-1065,共4页
为了提高液晶空间光调制器用于波前校正的精度,测试了美国BNS公司反射式256×256像素纯相位液晶空间光调制器。由于非线性相位响应特性会降低该器件用于波前校正的性能,因此通过反插值法将相位调制曲线的非线性度减小到原来的1/... 为了提高液晶空间光调制器用于波前校正的精度,测试了美国BNS公司反射式256×256像素纯相位液晶空间光调制器。由于非线性相位响应特性会降低该器件用于波前校正的性能,因此通过反插值法将相位调制曲线的非线性度减小到原来的1/8,建立了0~2π区间内相位与灰度之间的线性关系。以液晶空间光调制器作为波前校正器,数字相移干涉仪作为波前传感器,对含有高频误差的不规则波面进行了测量和误差校正。畸变波前的峰谷值(PV)由校正前的0.78A减小到校正后的0.27λ,均方根(RMS)由校正前的0.13A减小到校正后的0.02A。实验结果表明:液晶空间光调制器能够代替传统的变形镜,实现低成本、高分辨、高精度的波前校正。 展开更多
关键词 波前校正 液晶 空间调制器 相位调制特性
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采用液晶空间光调制器的可控性阵列菲涅耳波带片 被引量:25
17
作者 陈怀新 魏宏刚 +1 位作者 陈祯培 吴科 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第5期562-566,共5页
利用液晶空间光调制器的光学调制特性 ,实现阵列数与焦长可调控的阵列菲涅耳波带片 ,并给出了理论分析和实验结果 ,该方法操作简单。
关键词 液晶空间调制器 实时可控性 阵列菲涅耳波带片 衍射学组件 阵列数 焦长
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基于纯位相液晶空间光调制器的可变焦透镜的实现 被引量:9
18
作者 林培秋 应朝福 +2 位作者 徐展斌 庞辉 楼帆 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期376-380,共5页
提出一种基于纯位相液晶空间光调制器(LC-SLM)实现变焦透镜的方法。根据液晶空间光调制器的位相调制原理,以相息图控制LC-SLM来调制入射光波,并衍射产生透镜波面,改变相息图的衍射距离,可实现变焦位相菲涅耳透镜的功能。分析衍射孔径、... 提出一种基于纯位相液晶空间光调制器(LC-SLM)实现变焦透镜的方法。根据液晶空间光调制器的位相调制原理,以相息图控制LC-SLM来调制入射光波,并衍射产生透镜波面,改变相息图的衍射距离,可实现变焦位相菲涅耳透镜的功能。分析衍射孔径、衍射距离、相息图位相阶数等参数对变焦位相菲涅耳透镜的影响,并以点光源相息图为例对该方法的可行性进行了实验验证。实验结果表明:通过改变计算衍射距离,提出的方法可得到焦距不同的透镜,且易于控制,为三维扫描显示的实现提供了可行性依据。 展开更多
关键词 液晶空间调制器 位相菲涅耳透镜 变焦透镜 相息图
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基于空间光调制器和CCD的衍射光学实验系统 被引量:7
19
作者 朱昊 谭峭峰 +3 位作者 孙利群 郭宏 何庆声 白本锋 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2011年第2期38-40,共3页
开发了基于空间光调制器(SLM)和数码摄像机(CCD)的新型衍射光学实验系统。用SLM取代掩模板,用AutoCAD、Matlab等绘图软件,在PC机屏幕上绘制小孔、狭缝以及复杂的几何图形,再通过接口电路传输到SLM。用扩束准直后的激光束照射SLM,通过透... 开发了基于空间光调制器(SLM)和数码摄像机(CCD)的新型衍射光学实验系统。用SLM取代掩模板,用AutoCAD、Matlab等绘图软件,在PC机屏幕上绘制小孔、狭缝以及复杂的几何图形,再通过接口电路传输到SLM。用扩束准直后的激光束照射SLM,通过透镜在其后方借助CCD实时观察各图案的衍射图像,可对其菲涅耳与夫琅和费衍射特性进行观察和在线测量分析。该系统能够完成典型几何图案、小孔狭缝、多种形状随机分布孔等三类对象的衍射实验。系统实时性好,衍射图像可存储和处理,灵活方便。 展开更多
关键词 空间调制器 数码摄像机 衍射实验
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纯相位液晶空间光调制器相位校正方法 被引量:9
20
作者 单欣 段梦云 +1 位作者 艾勇 胡亮 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期78-82,共5页
利用泰曼-格林干涉系统,对纯相位液晶空间光调制器在808nm的相位调制特性进行了研究.为了提高其在大气湍流模拟时的仿真度,采用近似法和反插值法对相位调制曲线完成了线性校正,并对校正结果进行了对比分析.结果表明,虽然近似法校正简单... 利用泰曼-格林干涉系统,对纯相位液晶空间光调制器在808nm的相位调制特性进行了研究.为了提高其在大气湍流模拟时的仿真度,采用近似法和反插值法对相位调制曲线完成了线性校正,并对校正结果进行了对比分析.结果表明,虽然近似法校正简单易行,但经反插值法校正后,相位调制曲线的线性相关度更高,可达0.9916,校正误差更低,仅为0.06rad.通过对校正方法和误差来源的分析发现,反插值法还具有优化灵活的特点,能进一步改善校正效果,更具应用价值. 展开更多
关键词 液晶空间调制器 相位调制 线性校正 近似法 反插值法 大气湍流模拟
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