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TN型液晶空间光调制器特性测量以及在条纹投影中的应用

【摘要】:扭曲向列型液晶空间光调制器(TN-LCSLM)是一种可编程的光学器件,在光学微操作、自动在线检测和识别、数字全息以及三维(3D)成像等领域具有广泛的应用。而条纹投影三维形貌测量技术是一种极其重要的形貌轮廓测量手段,因其具有非接触、非破坏、高分辨、可靠性强、快速测量等优点而备受推崇。本文重点围绕TN-LCSLM用于条纹投影所涉及的技术理论、以及针对大恒公司GCI-770102透射式TN-LCSLM的应用技术参数与实际应用效果展开研究,完成的主要工作内容包含以下三部分。一、在TN-LCSLM双折射效应、电光效应和相位调制原理指导下,实验测量了液晶扭曲角和前后面分子指向矢,为后续实验测试提供基础数据。建立马赫-曾德尔干涉实验结构测量了TN-LCSLM最大相位调制深度、纯相位调制特性。结果表明,该TN-LCSLM的扭曲角为90°、并且可以在1.3λ最大调制量情况下实现纯相位调制,此时振幅调制起伏约为5.2%。二、通过实验测试了线偏振光入射至TN-LCSLM后,输出光强与TN-LCSLM前后放置的两个偏振片旋转角度之间的关系。结合理论分析验证了90°扭曲的TN-LCSLM在零灰度图像驱动下的偏振分光特性与强度合成原理。这一结果为分析该器件输出光强影响因素以及深入认识TN-LCSLM的调制特性提供新的研究思路。三、通过实验测量了输出光强出现最大线性变化情况下光学系统中辅助器件的参数设置要求,进而通过对最佳强度调制曲线进行最小二乘法拟合获得液晶输出强度的控制函数。基于强度控制函数,由TN-LCSLM产生如正弦、矩形等条纹模式,并通过改变正弦条纹参数完成实际条纹投影的性能测试。实验结果表明,TN-LCSLM可以应用于条纹投影技术,尤其是当用于产生诸如正弦函数这种低频、渐变的条纹时,其应用优势尤为明显。

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