基于液晶空间光调制器的脉冲整形系统校准及应用

搭建了反射式光脉冲整形系统,通过改变加载到液晶空间光调制器各像素点的调制电压,测定系统分辨率及调制电压与输出信号光强和相位变化的关系,并对液晶空间光调制器进行校准.实验结果表明:光强随调制电压周期变化,相位随调制电压非线性变化;系统分辨率为10GHz,像素调制间隔为0.08nm,即能够实现对频率间隔10GHz的光信号的调制.应用该系统,以谱线间隔为10GHz的光学频率梳为信号源,对脉冲频谱进行整形,产生了平坦、高斯型、三角、倒三角及光学频率梳信号.     

电控液晶光阀中的指向矢分布特性

液晶分子具有介电和光学各向异性,在外电场作用下,液晶指向矢将会重新分布,具有高效的光学相位调制能力.本文从实验和理论角度对电控液晶光阀的光学调制特性进行了研究,结果表明:光阀阈值电压约为4V,且当外加电压高于阈值电压时,液晶光阀的透射强度随外加电压表现出非周期性特性.根据液晶连续体弹性理论,对电场作用下液晶光阀的指向矢分布特性进行数值分析,分析结果表明液晶光阀对透射光强的非周期调制特性取决于液晶体系的偏转状态,为研究液晶的偏振光调制特性提供理论依据及实验基础.     

采用液晶空间光调制器进行激光光束的空间整形

提出采用液晶空间光调制器进行激光束的实时,可调控光束空间整形的新方法,研究了液晶空间光调制器的光学调制特性,用液晶空间光调制器衬时产生的软边切趾光阑与空间滤波器结合,有效地对任意光束进行空间整形,获得光束填充因子高,近“平顶”光强的光束近场分布。     

红外液晶光阀光学调制特性研究

介绍了液晶光阀的结构及其光学调制原理,利用光阀对读出光反射率计算公式,分析了液晶光阀参数对其光学调制特性的影响,通过理论计算,得到整层液晶分子扭曲角和液晶层厚度与液晶光阀调制能力的关系,分析给出了适合对中波和长波红外波段仿真的红外液晶光阀参数。     

位相调制的实时联全变换相关器

提出了一种位相调制的实时联合变换相关器，它采用液晶显示屏作为输入器件，用液晶光阀记录和显示联合功率谱。利用液晶显示屏光栅状结构的衍射级，提高光能的利用率，度充分利用液晶光阀的有效使用面积。采用成像透镜放大各衍射级的联合频谱，适应液晶光阀较低的分辩率要求。     

基于液晶空间光调制器的太赫兹波频谱调制

频谱可调制的太赫兹波具有广泛的应用价值。利用一台纯相位式的液晶空间光调制器对飞秒激光脉冲进行空间整形,通过改变飞秒激光脉冲的横向空间分布,实现太赫兹波频谱的调制。在实验中,利用光泵浦整流方式产生太赫兹波,并利用太赫兹时域光谱系统对太赫兹信号进行探测。通过GS算法在液晶空间光调制器上加载不同的相位图,获得了不同的飞秒激光脉冲横向空间分布。通过改变探测距离和飞秒脉冲的空间分布参数,实现了太赫兹波频谱的调制。还利用菲涅尔衍射算法对这一过程进行了理论模拟,理论模拟结果与实验结果吻合的较好,这充分说明了基于飞秒脉冲空间整形的太赫兹光谱调制技术的可行性。     

液晶空间光调制器光谱整形的理论研究

 将液晶空间光调制器用于超高斯种子脉冲光谱整形,重点分析了调制器参数对压缩脉冲信噪比的影响,以此为依据对其结构参数进行优化设计,以降低其影响。对整形、放大及压缩过程的理论模拟表明:应用液晶空间光调制器进行光谱整形时,能够有效克服钕玻璃啁啾脉冲放大系统的非线性效应,在放大器输出端保持原始光谱宽度,但液晶空间光调制器对光谱的调制作用使压缩脉冲信噪比降低。     

液晶相息图用于光学检测

根据液晶的动态响应和位相调制特性,研究了一种利用液晶显示器进行光学检测的检测方法.实验中,把液晶显示器改造为纯位相的空间光调制器,并测定了它的位相调制特性.实验测得：改造后的液晶显示器可实现1 λ(λ=632.8 nm)的调制量.通过引入相息图的方法,实现了液晶空间光调制器的大位相调制量.并产生了调制量为3.4 λ的球面波.最后,利用液晶显示器检测了凸透镜的前表面.检测结果发现,干涉条纹为平行直条纹且PV值为0.32λ.     

横向剪切干涉法共路测量LCSLM的相位调制特性

提出一种测量扭曲向列液晶空间光调制器的相位调制特性的新方法——横向剪切干涉法.对经扭曲向列液晶空间光调制器调制后的待测波面进行横向剪切干涉,用CCD记录其干涉图样,并用最小能量算法计算其波面的相位分布,从而测得扭曲向列液晶空间光调制器的相位调制曲线.该方法对振动、空气扰动不敏感,对测量环境要求不高.给出了TN-LCSLM不同调制状态下相位调制幅度的三维轮廓图.     

利用纯相位型液晶空间光调制器实现空心光束

为了提高激光系统的整体效率,需要将出射光强整形为空心分布。采用纯相位型液晶空间光调制器整形近高斯分布光强到空心分布。基于能量守恒定律和等光程原理,分析了纯相位型液晶空间光调制器光束整形系统,得出了整形系统所需的相位分布。采用衍射光学方法,数值模拟了整形效果,讨论了入射光束束腰半径和强度分布等因素对整形效果的影响。利用纯相位型液晶空间光调制器实验实现了空心光束,实验测得的转换效率大于99%。     

反射型LCOS器件纯相位调制特性的研究

研究了反射型的LCOS显示器件的相位调制特性.采用2×2的Jones矩阵计算仿真，从理论上分析了它的相位调制特性，建立了一套测量振幅和相位特性的测试系统.它采用He-Ne激光为光源，用干涉仪观察波前相位，将LCOS显示器件作为液晶空间光调制器，用计算机和相关的电路系统驱动控制，并用CCD采样数据，测试了1024×768 LCOS显示器件的相位调制特性.理论和实验的一致性说明了在特定的入射、出射偏振光配制下，LCOS显示器件可以做纯相位调制器. 关键词： 空间光调制器 液晶显示器 反射型LCOS     

基于相位硅基液晶的光衍射演示实验

计算虚拟物体的衍射光场相位分布,然后加载到相位硅基液晶器件,利用平行光照射硅基液晶器件,可在光屏上看到虚拟物体的实像.根据相位硅基液晶的采样间隔,计算出虚拟物体的采样间隔,可预计虚拟物体大小.演示结果表明:处于菲涅尔衍射区域,衍射图像清晰,亮度高;而夫琅禾费衍射区的衍射图像虽然清晰,但比较暗淡.     

Microscope system with on axis programmable Fourier transform filtering

We propose an on-axis microscope optical system to implement programmable optical Fourier transform image processing operations, taking advantage of phase and polarization modulation of a liquid crystal on silicon (LCOS) display. We use a Hamamatsu spatial light modulator (SLM), free of flickering, which therefore can be tuned to fully eliminate the zero order component of the encoded diffractive filter. This allows the realization of filtering operation on axis (as opposed to other systems in the literature that require operating off axis), therefore making use of the full space bandwidth provided by the SLM. The system is first demonstrated by implementing different optical processing operations based on phase-only blazed gratings such as phase contrast, band-pass filtering, or additive and substractive imaging. Then, a simple Differential interference contrast (DIC) imaging is obtained changing to a polarization modulation scheme, achieved simply by selecting a different incident state of polarization on the incident beam.     

液晶空间光调制器相位调制测量及波前校正

提供了一种简单且精度较好的测量液晶空间光调制器相位调制特性的方法,即相位与电压(灰度)之间的关系。采用数字波面移相干涉仪,由干涉仪直接给出不同灰度对应的相位差,从而得到液晶空间光调制器的相位调制曲线。利用液晶空间光调制器实现了波前校正。由干涉仪作波前测试,对待校正的畸变波前进行泽尼克多项式描述,根据液晶空间光调制器的相位与灰度的关系,产生相应的灰度图,获得畸变波前的共轭波前,从而完成静态波前的校正,使相关参数如PV值、RMS值和Strehl比值得到了改善。     

Universal generation of higher-order multiringed Laguerre-Gaussian beams by using a spatial light modulator

Laguerre-Gaussian (LG) beams of various higher-order radial modes are generated by using a reflective phase-only liquid crystal on silicon (LCOS) spatial light modulator (SLM). Because of the LCOS SLM's phase-modulation characteristic of a wide spatial bandwidth, a phase modulation scheme effectively generates higher-order LG beams of up to the fifth-order radial mode. We also perform correlation analyses between the observed and the theoretical two-dimensional mode profiles to universally obtain correlation coefficients of more than 0.946, which suggest mode generations of high quality.     

彩色全息显示中液晶空间光调制器位相调制偏差的矫正方法

采用三基色激光照明并结合时分复用或空间复用技术,可实现基于液晶空间光调制器(LC-SLM)的彩色全息显示.但由于在不同激光波长入射条件下LC-SLM的位相调制特性曲线不同,难以同时满足多波长入射条件下2π线性位相调制的要求,致使彩色全息再现结果受到共轭像和零级斑的干扰.针对该问题,本文通过实验测试获得LC-SLM在不同波长入射时的位相调制特性曲线,并分析了RGB激光器各分量的位相调制特性曲线非线性偏差和调制幅度偏差对多阶位相型傅里叶变换相息图再现效果的影响.根据"查表法"建立了各波长入射条件下满足2π线性位相调制的灰度映射关系,并对RGB分量相息图进行修正.通过对修正前后RGB分量相息图的数值模拟再现和光电再现实验与分析,结果表明:该方法有效地克服了LC-SLM位相调制特性曲线偏差的不利影响,从而改善了彩色全息显示中各分量相息图的再现质量.     

Steering the propagation of photovoltaic solitons by spatial phase modulation

A simple scheme is presented to steer the propagation of a spatial photovoltaic soliton in a photovoltaic crystal. The basic idea is to impose a sinusoidal phase modulation on the light beam before entering the crystal. It is found that the self-deflection, soliton-like propagation, annihilation and splitting of this spatial-phase-modulated (SPM) beam can be realized by choosing appropriate modulation parameters; besides, a SPM beam can produce a waveguide with strong stability to steer a non-phase-modulated beam. These unique properties would have potential applications in the optical switch, splitter, modulator, and waveguide, etc.     

快速响应的硅基纯相位液晶器件对动态大气湍流波前的校正能力研究

液晶相位调制器的响应时间延迟是影响液晶自适应光学系统性能的一个主要因素, 为了提高系统的响应速度, 开发了一种快速响应的向列相液晶材料, 并制成了反射式硅基液晶器件(LCOS). 分析了该LCOS的相位调制特性及其对静态畸变波前和扰动波前的校正能力. 首先, 测量了LCOS的电光响应特性, 得出其780 nm相位调制量的响应时间为2 ms. 其次, 测量了LCOS的相位调制特性, 并对相位调制进行了线性化处理. 再次, 测量了用该LCOS搭建的液晶自适应光学系统的闭环和开环3 dB带宽, 它们分别为16和18 Hz. 最后, 给出了开环液晶自适应光学系统校正大气湍流的数值模拟结果, 结果表明. 系统的Strehl比由校正前的0.025上升到了校正后的0.225. 因此, 该液晶自适应光学系统可以对Greenwood频率为30 Hz以下的大气湍流进行较良好的校正.     

位相调制的实时联合变换相关器

提出一种位相调制的实时联合变换相关器。它采用液晶显示屏作为输入器件，用液晶光阀记录和显示联合功率谱。利用液晶显示屏上的光栅状结构的衍射级，提高光能的利用率，并充分利用液晶光阀的有效使用面积。采用成像透镜放大各衍射级的联合频谱，适应液晶光阀较低的分辨率要求。在相关器的光路中插入两块倾斜的平行平面玻璃板，以改变各衍射级的参考图像和目标图像之间的位相差。这种方法可产生比传统的实时联合变换相关器更好的输出相关性能。实验结果证实了该系统设计及性能分析的正确性