液晶光阀的特性的研究.pptVIP

液晶光阀的特性研究 河北工业大学物理实验中心 张志东 * 实验应用背景介绍 实验目的和教学要求 实验原理 实验仪器和装置 实验内容 课堂思考 选做实验 　　　　　　实验应用背景介绍 在现代信息处理技术中光电混合处理系统具有重要的地位。信息的传递和处理常常需要对信号进行调制，空间光调制器是光电混合处理系统的关键器件之一。液晶光阀就是利用液晶对光的调制特性而制作的一种具有实时功能的空间光调制器。 它可以广泛地应用于光计算、模式识别、信息处理、显示等现代高新技术领域，前景广阔。由于液晶光阀写入光和读出光互相独立，可以方便地把非相干光转换为相干光，因此在相干光实时处理系统中，液晶光阀是必不可少的器件。同时液晶光阀还可以增大读出光的能量，实现弱图像的能量放大，因此它也被广泛地应用于大屏幕、高亮度的投影显示中。 那么什么是液晶呢？它是怎样发现的呢？  实验目的和教学要求? 1.学习液晶光阀的工作原理，测量其工作曲线，了解液晶光阀　使图像反转的原理。 2.了解液晶光阀实现非相干光到相干光图像转换的工作　原理。 3.巩固光学实验等高共轴调节的基本技术。 实验原理 液晶是介于液体与晶体之间的一种物理状态。目前液晶材料都是长型分子或盘型分子的有机化合物，是一种非线性的光学材料。液晶以凝集构造的不同可分为三种：向列型液晶、层列型液晶和胆固醇型液晶。它具有以下特点: 1.当液晶分子有序排列时具有双折射性质; 2.液晶具有旋光效应 ; 3.液晶具有电光效应。 　 液晶光阀的工作原理 本实验中的液晶光阀，写入的是光学信号，其结构与一般液晶有所不同。它在液晶盒外面增加了一个光导层，利用光导层的光电效应，把照射在各像素位置上的写入光强度转变成电场强度的变化，再通过液晶的电光效应，使读出光（相干光，经光阀反射出来的光束）被工作面上的电压分布所调制。于是它把非相干光的图像转换成了相干光的图像。 　 通过外电场来控制液晶层的光学性质，实现对读出光的实时图像调制；利用光导层的光电效应，又把照射到不同“像面”位置上的写入光强转化为相应的电场强度，从而得到了光学图像的“编址”，这就是液晶光阀的工作原理。由于存在阻隔层，液晶光阀的写入光和读出光互相独立，可以方便地实现非相干光/相干光的转换，还可以实现图像的波长转换（以某个波长的光写入，另一个波长的光读出）或使图像增强（把弱图像的能量放大）。在相干光实时处理系统中，在大屏幕、高亮度的投影显示中，液晶光阀常常是不可少的器件，有着十分重要的应用。 液晶光阀结构图 液晶光阀典型工作曲线 　由液晶光阀的工作曲线知，当液晶光阀工作在２.５V点时，即写入光为零时对应的读出光为极大值的点，而写入光全明时对应的读出光只有50%的相对光强。若输入一幅图像，在此处则必然会观察到原图像的反转图像。 实验仪器和装置 实验内容 1. 做好各元件的目测粗调，在此基础上做好所有器件的同轴等高。 2. 相干光图像的获得和反转 　 ⑴写入熊猫图片。设定好频率和液晶光阀偏转角，选择并调节驱动电压的大小，在　观察屏处获得清晰的相干光图像。进一步调节电压，使图像反转。 ⑵仔细观察随驱动电压的变化，相干光图像的变化。例如图像的反差和清晰度、反　转时的电压大小，出现反转的次数等，记录相应的结果和数据。 　 ⑶改变液晶光阀偏转角度和驱动电压的频率，重复⑵的观察和记录。 *