空间光调制器像素结构对波前重建的影响
发布时间：2021-07-12 19:41
在利用液晶空间光调制器液晶分子等效折射率的变化实现光波前的动态调控,从而进行光学非球面的零位干涉测量时,液晶空间光调制器独立单元中像素离散化的尺度、单元结构的填充比例以及电控数字位阶都直接影响到波前调控精度。本文基于菲涅耳衍射原理以及离散傅里叶变换算法,使用物理光场数值分析软件VirtualLabTM分析了像素独立单元对液晶空间光调制器重建补偿波面精度的影响,建立波面经空间光调制器调制传播至待测表面的仿真模型,评估像素结构因素对波前重建的理论算法本底误差及构成像素结构的多因素耦合误差,重点关注像素尺寸采样频率与波前最大空间频率的匹配问题,提出根据重建波前理论模型反推选取符合高精度测量要求的空间光调制器,可有效降低动态检测系统的成本需求。理论计算得到制约空间光调制器重建高精度波面（RMS=0.01 λ）的因素与液晶分子响应的自身非线性以及基底空间不一致密切相关。
【文章来源】：光学精密工程. 2020,28(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
VirtualLabTM仿真
其中Q为量化级次,Round[]为取整符号。像素结构因素被调制叠加到连续相位中,获得实际的相位分布φ(x,y)′,如图2所示。经菲涅尔正向传输,提取实际的补偿波面相位分布φ(u,v)′。实际补偿波面光场A′eiφ(u,v)′通过与理想共轭光场A′e-iφ(u,v)相乘,提取相位误差,得到:
实体介质计算全息可以是连续的,但是使用数字仿真技术,即使是理想的波前相位分布也会被数字化离散。同时菲涅尔算法中使用离散傅里叶变换,空域的采样间距、空域有限的采样范围以及频域的采样间距都会给计算结果带来误差[21]。经过光场传输,携带算法本身以及数字离散引起的误差,生成存在系统原始误差的理想补偿波面。通过理想补偿波面光场与其共轭光场相乘,提取相位获得系统原始误差,结果如图3所示。表1 SLM不同靶面尺寸对应的系统原始误差Tab.1 Original errors of SLM system with different target sizes 靶面尺寸/mm×mm PV(φerror)/λ RMS(φerror)/λ 12×9 0.004 5 0.000 8 10×7.5 0.004 5 0.000 8 8×6 0.004 5 0.000 8 6×4.5 0.005 1 0.000 9 4×3 0.010 2 0.001 5
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于空间光调制器的层析成像技术[J]. 刘洪顺,王喆,胡琪,孙家成,邓家春. 中国光学. 2019(06)
[2]空间光调制器像素尺寸对非球面检测误差影响分析[J]. 马啸,刘世杰,张志刚,邵建达. 中国激光. 2017(01)
[3]空间光调制器曲面拼接实现全息三维显示视角拓展[J]. 曾震湘,郑华东,卢小仟,高洪跃,于瀛洁. 中国光学. 2015(02)
[4]基于空间光调制器的波面重建优化方法研究[J]. 韩军,郑婷,聂亮,安毓英. 光子学报. 2011(09)
[5]液晶空间光调制器相位调制特性研究[J]. 蔡冬梅,薛丽霞,凌宁,姜文汉. 光电工程. 2007(11)
博士论文
[1]实时计算全息技术与误差理论分析研究[D]. 席庆奎.南京理工大学 2007
硕士论文
[1]基于液晶空间光调制器计算全息检测非球面方法研究[D]. 周昊.哈尔滨理工大学 2016
[2]基于SLM的CGH非球面检测技术研究[D]. 郑婷.西安工业大学 2012
[3]基于SLM的标准波面重建算法研究[D]. 张瑾.西安工业大学 2010
[4]液晶电视用于计算全息非球面测试技术的研究[D]. 白雪莲.南京理工大学 2004
本文编号：3280535
【文章来源】：光学精密工程. 2020,28(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
VirtualLabTM仿真
其中Q为量化级次,Round[]为取整符号。像素结构因素被调制叠加到连续相位中,获得实际的相位分布φ(x,y)′,如图2所示。经菲涅尔正向传输,提取实际的补偿波面相位分布φ(u,v)′。实际补偿波面光场A′eiφ(u,v)′通过与理想共轭光场A′e-iφ(u,v)相乘,提取相位误差,得到:
实体介质计算全息可以是连续的,但是使用数字仿真技术,即使是理想的波前相位分布也会被数字化离散。同时菲涅尔算法中使用离散傅里叶变换,空域的采样间距、空域有限的采样范围以及频域的采样间距都会给计算结果带来误差[21]。经过光场传输,携带算法本身以及数字离散引起的误差,生成存在系统原始误差的理想补偿波面。通过理想补偿波面光场与其共轭光场相乘,提取相位获得系统原始误差,结果如图3所示。表1 SLM不同靶面尺寸对应的系统原始误差Tab.1 Original errors of SLM system with different target sizes 靶面尺寸/mm×mm PV(φerror)/λ RMS(φerror)/λ 12×9 0.004 5 0.000 8 10×7.5 0.004 5 0.000 8 8×6 0.004 5 0.000 8 6×4.5 0.005 1 0.000 9 4×3 0.010 2 0.001 5
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于空间光调制器的层析成像技术[J]. 刘洪顺,王喆,胡琪,孙家成,邓家春. 中国光学. 2019(06)
[2]空间光调制器像素尺寸对非球面检测误差影响分析[J]. 马啸,刘世杰,张志刚,邵建达. 中国激光. 2017(01)
[3]空间光调制器曲面拼接实现全息三维显示视角拓展[J]. 曾震湘,郑华东,卢小仟,高洪跃,于瀛洁. 中国光学. 2015(02)
[4]基于空间光调制器的波面重建优化方法研究[J]. 韩军,郑婷,聂亮,安毓英. 光子学报. 2011(09)
[5]液晶空间光调制器相位调制特性研究[J]. 蔡冬梅,薛丽霞,凌宁,姜文汉. 光电工程. 2007(11)
博士论文
[1]实时计算全息技术与误差理论分析研究[D]. 席庆奎.南京理工大学 2007
硕士论文
[1]基于液晶空间光调制器计算全息检测非球面方法研究[D]. 周昊.哈尔滨理工大学 2016
[2]基于SLM的CGH非球面检测技术研究[D]. 郑婷.西安工业大学 2012
[3]基于SLM的标准波面重建算法研究[D]. 张瑾.西安工业大学 2010
[4]液晶电视用于计算全息非球面测试技术的研究[D]. 白雪莲.南京理工大学 2004
本文编号：3280535
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3280535.html
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