液晶空间光调制器在光信息综合实验中的应用

提出了一种把液晶空间光调制器应用于光电信息综合实验的光学实验系统。系统中的空间光调制器采用光寻址液晶光阀和电寻址液晶光阀。给出了利用这一系统开设的四个光学信息处理实验。实践表明,该系统具有较好的教学效果。     

液晶空间光调制器用于波前校正的性能

液晶空间光调制器(Liquid crystal spatial light modulator, LC-SLM)作为新型波前校正器具有驱动单元数目多、驱动电压低、控制灵活、价格低廉等优点.通过对LC-SLM时间-空间特性的研究, 讨论其在天文观测自适应光学系统中应用的可能性和局限性.利用LC-SLM和哈特曼波前传感器构成自适应光学系统, 对低频为主的静态波前像差实现闭环校正.闭环校正后的RMS 值和PV 值由闭环前的0.628λ、2.872λ减小为0.031λ、0.337λ, Strehl 比从0.04提高到近似衍射极限的0.81.利用衍射原理, 对LC-SLM的衍射效率进行了数值计算和实验测量.研究表明, LC-SLM能对大气湍流引入的光波畸变实现高精度校正; 然而响应速度慢、光能利用率低限制了它目前在实际自适应系统中的使用, 不能满足实时校正的要求、以及对微弱目标的应用.     

基于液晶空间光调制器的光束变换研究

搭建了基于液晶空间光调制器的光束变换光路系统,介绍了一种通过编写程序来实现特定的光束强度分布的方法。利用MATLAB编写了闪耀光栅、菲涅尔透镜、环聚焦透镜、柱面菲涅尔透镜、小孔以及衍射调制板的灰度光栅图,并将其加载于液晶空间光调制器上,成功实现了光束变换。     

位相可控液晶空间光调制器的研究

论述了平行排列液晶的位相调制理论，进行了理论结果的计算模拟．研制出平行取向TFT型液晶空间光调制器并分析了其位相调制特性.结果表明,此平行取向的液晶空间光调制器可用于位相调制，其调整量优于0.7 μm，最小调整步长是0.052 μm．在ZYGO干涉仪上进行的位相控制实验，得到了很好的实验结果．     

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。     

纯相位液晶空间光调制器拟合泽尼克像差性能分析

纯相位液晶空间光调制器作为波前校正器构成的高分辨率、低能耗、价格低廉、易于控制的自适应光学系统受到越来越多的关注.作为一种新型波前校正器件,它对波前像差的校正能力是反映其在自适应光学系统中应用的一个重要的指标,因此有必要仔细地研究它对各种像差的校正能力,以确定其可能的应用范围.波前校正器对各阶泽尼克像差的拟合效果有效地反映了该器件对不同像差的校正能力.利用256×256像素的纯相位液晶空间光调制器(LC-SLM)产生不同系数的前36项泽尼克像差分析LC-SLM对不同像差的校正能力.讨论了填充因子、离散像素 关键词： 液晶空间光调制器 相位调制 自适应光学 泽尼克多项式     

纯相位液晶空间光调制器拟合泽尼克像差性能分析

纯相位液晶空间光调制器作为波前校正器构成的高分辨率、低能耗、价格低廉、易于控制的自适应光学系统受到越来越多的关注.作为一种新型波前校正器件，它对波前像差的校正能力是反映其在自适应光学系统中应用的一个重要的指标，因此有必要仔细地研究它对各种像差的校正能力，以确定其可能的应用范围.波前校正器对各阶泽尼克像差的拟合效果有效地反映了该器件对不同像差的校正能力.利用256×256像素的纯相位液晶空间光调制器(LC-SLM)产生不同系数的前36项泽尼克像差分析LC-SLM对不同像差的校正能力.讨论了填充因子、离散像素     

单晶硅空间光调制器

详细介绍快速响应单晶硅空间光调制器件的结构、工作机理、制作工艺、性能参数。空间光调制器的极限分辨率为４０ｔｐ／ｍｍ，口径为４０ｍｍ，在９３０ｍｍ写入光灵敏度为２０μＷ／ｃｍ＾２，响应时间为１５ｍｓ，给出该器件的应用实例。     

用液晶空间光调制器产生光阱阵列

液晶空间光调制器能够方便地用于制作各种衍射型光学元件, 但液晶空间光调制器存在分辨率有限的缺点, 本文提出了用液晶空间光调制器制作相位型光栅, 产生一维和二维光阱阵列的新方案, 用迭代傅里叶级数算法优化设计光栅的相位分布, 在不改变空间光调制器硬件参数设置的情况下, 充分利用和发掘了空间光调制器的优点, 同时又能较好地回避其所存在的缺陷. 根据现有的空间光调制器的技术参数, 模拟仿真设计光栅, 计算光强分布, 结果表明: 用大失谐、小功率激光照明, 能够产生具有很高峰值光强和光强梯度的光阱阵列, 囚禁冷原子的光学偶极势达到mK量级, 对原子的作用力远大于原子的重力.     

液晶光阀光导纤维显示管

利用光导纤维与ＣＲＴ相结合的技术，产生高清晰度图像字符信息启动液晶光阀，在外光源的照射下，投影得到高清晰度、高亮度图像。     

Retinal axial focusing and multi-layer imaging with a liquid crystal adaptive optics camera

With the help of adaptive optics(AO) technology, cellular level imaging of living human retina can be achieved.Aiming to reduce distressing feelings and to avoid potential drug induced diseases, we attempted to image retina with dilated pupil and froze accommodation without drugs. An optimized liquid crystal adaptive optics camera was adopted for retinal imaging. A novel eye stared system was used for stimulating accommodation and fixating imaging area. Illumination sources and imaging camera kept linkage for focusing and imaging different layers. Four subjects with diverse degree of myopia were imaged. Based on the optical properties of the human eye, the eye stared system reduced the defocus to less than the typical ocular depth of focus. In this way, the illumination light can be projected on certain retina layer precisely.Since that the defocus had been compensated by the eye stared system, the adopted 512 × 512 liquid crystal spatial light modulator(LC-SLM) corrector provided the crucial spatial fidelity to fully compensate high-order aberrations. The Strehl ratio of a subject with-8 diopter myopia was improved to 0.78, which was nearly close to diffraction-limited imaging. By finely adjusting the axial displacement of illumination sources and imaging camera, cone photoreceptors, blood vessels and nerve fiber layer were clearly imaged successfully.     

Simulated human eye retina adaptive optics imaging system based on a liquid crystal on silicon device

In order to obtain a clear image of the retina of model eye, an adaptive optics system used to correct the wave-front error is introduced in this paper. The spatial light modulator that we use here is a liquid crystal on a silicon device instead of a conversional deformable mirror. A paper with carbon granule is used to simulate the retina of human eye. The pupil size of the model eye is adjustable (3--7mm). A Shack-Hartman wave-front sensor is used to detect the wave-front aberration. With this construction, a value of peak-to-valley is achieved to be 0.086Λ, where Λ is wavelength. The modulation transfer functions before and after corrections are compared. And the resolution of this system after correction (69lp/m) is very close to the diffraction limit resolution. The carbon granule on the white paper which has a size of 4.7μm is seen clearly. The size of the retina cell is between 4 and 10μm. So this system has an ability to image the human eye's retina.     

液晶自适应光学视网膜校正成像技术研究

为了实现对人眼视网膜的高分辨率成像,解决偏振能量损失、成像视场小和普适性差等问题,对液晶自适应光学技术及其在人眼视网膜成像中的应用进行了研究。通过开环光路的设计方案,避免了闭环液晶自适应系统的偏振光能量损失;在光路中加入可变视场光阑,利用小视场照明进行波前探测、大视场照明进行像差校正和成像的方法扩大了成像视场;使用脉冲光照明的方案减小曝光量;通过偏振光照明提高能量利用率、等效无穷远视标配合补偿镜以及改进后的视标提高盯视稳定性等一系列方法,提高系统普适性。校正后成像的清晰度和对比度获得了明显提高;高分辨率眼底成像视场直径从200 μm扩大到500 μm;曝光量减小到原来的1/2~1/3;对前期难以获得清晰成像的样本,取得了效果良好的视网膜视觉细胞自适应图像。     

液晶光阀实时图像变换实验

利用“液晶光阀变换系统”,开发和设计了“液晶光阀实时图像变换实验”。该实验内容包括：测试液晶光阀的工作曲线,确定液晶光阀的对比度,测试液晶光阀的响应时间,观察单缝的频谱,图像实时反转和微分,图像实时相减。     

反射式液晶空间光调制器用于光束会聚控制

根据偏心透镜组的结构原理,利用液晶空间光调制器(LC-SLM)对其结构进行了优化。对LC-SLM等效透镜功能的原理进行了分析,模拟仿真了利用LC-SLM对光束进行调制的结果。实验验证了LC-SLM通过加载菲涅尔透镜相位图,实现了对光束会聚功能,并且通过耦合位移相位因子可以实现会聚光斑平移的功能,能够代替在偏心透镜组中实现同一功能的透镜。配合后续的透镜组,理论上可以控制光束实现大角度的扫描。     

Adaptive optics fundus camera using a liquid crystal phase modulator

We have developed an adaptive optics (AO) fundus camera to obtain high resolution retinal images of eyes. We use a liquid crystal phase modulator to compensate the aberrations of the eye for better resolution and better contrast in the images. The liquid crystal phase modulator has a wider dynamic range to compensate aberrations than most mechanical deformable mirrors and its linear phase generation makes it easy to follow eye movements. The wavefront aberration was measured in real time with a sampling rate of 10 Hz and the closed loop system was operated at around 2 Hz. We developed software tools to align consecutively obtained images. From our experiments with three eyes, the aberrations of normal eyes were reduced to less than 0.1 μm (RMS) in less than three seconds by the liquid crystal phase modulator. We confirmed that this method was adequate for measuring eyes with large aberrations including keratoconic eyes. Finally, using the liquid crystal phase modulator, high resolution images of retinas could be obtained.     

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%。