液晶光调制器课程设计.doc

摘要 在现代光学信息处理系统中，空间光调制器一直是一个很关键的部件，它性能的好坏直接决定了系统的处理能力。相关器是现代光学信息处理系统中必不可少的关键件，只有构造性能良好的相关器，才能发挥出光学信息处理的速度和容量优势。随着科学的的发展，人们发明了电光源透镜，到了十七世纪欧洲人根据投影的原理设计出来带有透镜的投影机，把图片装在玻璃上装入结构简单的幻灯机，然后把图像的影像用灯光投射到一个半透明的布幕上，方便认得演示和观看。自从1946年美国人John W Mauchiy和J.Presper Eckert研制出了真正意义上的电子计算机，怎么把计算机监视的图像投影至屏幕上成为一个广泛研究的课题。这种需要促进了现代意义意义上的空间光调制器的发展。 本课程设计通过对主要介绍了空间光调制器的原理，重点掌握液晶空间光调制器的调制特性以及应用。 关键词：空间光调制器；液晶 目录 1 绪论（引言） 3 1.1 空间光调制器特点及发展 3 1.2 液晶光调制器的应用 5 2 液晶光调制器基本原理 6 2.1 液晶及其特性 6 2.2 液晶光调制器的调制原理 7 3 液晶空间光调制器相位调制特性研究 10 3.1设计说明 10 3.2液晶空间光调制器相位调制设计原理 10 3.2.1相位调制原理 10 3.2.1液晶空间光调制器像素间相位影响 11 3.3液晶空间光调制器相位调制的空间特性 12 3.3.1液晶空间光调制器相位调制特性 12 3.3.2液晶空间光调制器相位响应不一致性 14 3.3.3液晶空间光调制器像素间相位的影响 14 3.3.4液晶空间光调制器相位调制的稳定性 15 4 液晶空间光调制器相位调制的时间特性 15 5 结果讨论 16 6 参考文献 17 1 绪论（引言） 1.1 空间光调制器特点及发展 光信息处理是近年来发展起来的一门新兴学科。它是在20世纪60年代随着激光器的问世而发展起来的。光学信息是指光的强度(或振幅)、相位、波长和偏振态等。光学信息处理是基于光学频谱分析，利用傅立叶变换效应，通过空问光调制器对光学信息进行处理的过程。光学信息处理有处理速度快、信息流量大等许多特点。因为，与其他形态的信号相比，光波作为信息载体具有特别显著的优点：其一，光波的频率可达1011 以上，这就允许信号本身有很宽的带宽，即具有极大的信息容量；其次，光波的传播具有独立性，光束在空间传播不互相干扰，光波以并行方式传递它所荷载的信息。基于此，原有的以串行输入、输出为基础的各种光调制器已经不能满足光互连、光信息处理的大容量和并行性的要求。能实时地或快速地二维输入、传出传感器以及具有运算功能的二维器件—— 空间光调制器便应运而生。 1888年，奥地利的植物学家，发现了液晶。不过，虽然在1888年就被发现，但直到80多年后才广泛地进入应用研究领域。1961年，美国无线电公司RCA普林斯顿研究所从事微波固体研究的海尔梅尔(G Heilmeier)，将电子学知识用于液晶光学特性的研究取得进展。他于1963年发现电场影响液晶分子排列，并在1964年研制了动态散射方式工作的液晶显示器件，掀起了研究液晶的高潮。1968年，海尔梅尔和他的同事发现液晶的第一个电光效应一一动态散射效应，此后又先后发现液晶的其他多种电光效应:宾主效应和相变效应。宾主效应是多色染料分子与向列液晶(主)在电场作用下重新排列，导致吸收特性的改变从而引起颜色变化(即“开”“关”的变化)。动态散射效应是指当施加于液晶盒两端的电压超过一定值时，液晶分子产生紊乱运动，盒内折射率随时间而变化，因而对外界入射光发生散射。相变效应是指液晶盒两端电压超过阐值时，液晶形变发生胆甾相一相列相相变现象。当光照射到两端相互正交的偏振镜的液晶盒时，它的出射光强(或反射光强)将依赖于液晶两端的电压。这些电光效应的发现极大地推动了液晶器件的发展。 1971年美国休斯公司J.D.Margerum等人提出了第一个光导型透射式液晶光调制器(LC-SLM,Li quidc rystalsp atiallig htm odulator)，它采用ZnS作光导层，直流电压驱动。但这种形式的空间光调制器处在直流工作状态下，容易引起液晶与电极之间的电化学反应，降低器件的使用寿命;同时透射工作方式使写入光与读出光相互干扰，影响器件性能。因此这种系统的SLM，并没有得到广泛应用。 1972年，TD.Bemd等人研制成液晶作光导层，交流电压驱动的反射读出液晶光阀。这种结构解决了直流驱动带来的影响，并且使写入光与读出光隔开，避免了两者相互干扰，为实用化器件的发展奠定了基础。 1975年，J.Grinberg等人研制了用液晶作光导层，CdTe作光隔离层的交流反射式液晶光阀，使液晶工作于