使用液晶空间光调制器实现激光束整形

《使用液晶空间光调制器实现激光束整形》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、大连理工大学硕士学位论文该系统由微透镜阵列厶和聚焦透镜岛组成，入射激光束经过微透镜阵列被分割成若干子束，这些子束通过聚焦透镜后在输出平面上叠加起来。微透镜阵列系统通过这种方法实现整形，对光束模式不敏感，因此适合多模激光束整形。(3)双折射透镜组系统劳伦兹。利弗莫尔国家实验室提出了一种更为通用的光束整形系统，称为双折射透镜组系统【9]。系统结构如图1．3所示。该系统由起偏器丘、检偏器罡和两对双折射透镜组成。激光束经过起偏器后变为线偏振光，这些线偏振光通过双折射透镜组之后具有不同的偏振状态，再经过检偏器后输出的就是

2、均匀光束。飞∥x丁Z一∥心＼一＼Y厶岛厶图1．3双折射透镜组整形系统F逸．1．3Bire胁gentle璐esbe锄shapingsyStem针对入射光束参数的不同灵活地转动透镜主轴方向，可以调整系统的透过率，从而解决只能对单一光束整形的不足。(4)随机相位板随机相位板[10】是一种借助衍射理论进行光束整形的器件，光束整形系统结构图如图1．4所示。该系统由阵列位相单元厶和聚焦透镜厶组成，每一个位相单元会随机的产生O或石的相位延迟。入射激光束经过厶后被分散的光束通过厶后在空间衍射传播，最后在焦平面上汇聚起来成为均匀

3、光束。T—土]DdI丁L]l匕山

4、厶图1．4随机相位板整形系统Fig．1．4R锄domphasepla：tebe锄sl豫p访gsyst锄随机相位板制作过程简单、对焦斑形状控制力强，是一种有效的整形器件，但是输出光束干涉严重，通常用在对光束质量要求不高的领域。(5)衍射光学元件衍射光学元件(Dif纳ctiVeOpticalElements，DOE)是基于光波的衍射原理，通过计算机辅助技术和微电加工工艺，在片基上刻蚀表面浮雕结构的衍射型元件[1l】，凭借衍射效率高、易加工等特点，已在光存储、光计算、激光束整形等领域

5、得到了广泛应用。尤其是二元光学元件诞生，极大的促进了光束整形技术的发展。图1．5衍射光学元件光束整形系统Fig·1．5Di胁ctiVe0pticalelementsbeamShap．mgs)，stem大连理工大学硕士学位论文图1．5是使用衍射光学元件进行激光束整形的结构图，入射光束经过衍射光学元件调制后在空间中发生衍射，最后在输出平面上得到光强为均匀分布的光束。衍射光学元件能够实现任意的波前变换，而且具有体积小、重量轻、衍射效率高、易加工等优点，在非实时光束整形领域具有广阔的应用前景。近年来，随着微电子技术和计

6、算机技术的迅速发展，对光学信息处理的实时性要求越来越高，因此实现光束的实时整形也被提出来。液晶空间光调制器(LiquidC珂stajSpatialLi2址Modula：【or，LCSLM)H2J的诞生，使这些要求成为可能。液晶空间光调制器通过控制液晶分子的偏转对激光束进行整形，分子的偏转与外加电场有关，利用计算机动态地控制液晶分子外加电场大小，可以实现对激光束的实时整形。液晶空间光调制器可以看作是一种实时、可编程控制的新型衍射光学元件【l刊。1．3基于液晶空间光调制器的激光束整形1．3．1液晶空间光调制器空间光

7、调制器(Sp撕alLightModulamDr，SUM)是一类可在变化的电信号或光信号的驱动下，对输入光分布的频率、振幅或相位等特性进行调制的器件。目前空问光调制器的种类很多，已达几十种，常见的有：液晶空间光调制器、磁光空间光调制器、数字微反射镜器件、光折射空间光调制器、声光效应光调制器、电光效应光调制器等。其中基于液晶分子电控双折射效应的液晶空间光调制器可动态编程、易于光电接口，应用最为广泛。液晶空间光调制器的应用得益于液晶的发现及液晶显示技术的发展。1888年，奥地利植物学家Rein妇r【14J在测定高分子

8、材料的熔点时，首次发现了液晶。1963年RCA公司研究液晶的电光性质时发现液晶的透光方式会随着电刺激而改变，196客年Willi锄s发现了动态散射效应，并且诞生了基于此性质的液晶显示屏。1972年扭曲向列相液晶显示屏出现，液晶显示器得以大批量生产，真正实现工业化。随着液晶显示技术的发展，人们开始讨论液晶电视作为空问光调制器的可行性。H．K．Liu【15】通过分析改变亮度和对比度对液晶电视调制结果的影响，阐述了液晶电视的光调制功能及其作为空间光调制器的工作原理。Pezzaniti等人【16J通过实验证明了在合适的

9、电压控制下液晶电视能够进行纯相位调制。后来，为了进一步提高光调制器件的显示精度和衍射效率，高分辨率、小尺寸的液晶屏逐渐取代液晶电视作为空间光调制器。使用液晶空间光调制器实现激光束整形．?≮、<汰●●”絮／iAna图1．6液晶空间光调制器结构F培1．6C∞figurationofliquidc掣stalspatialHghtmodulator液晶空间光调制器结构如图1．6所示，它由两个偏