基于液晶空間光調(diào)制器的相干光波前實(shí)時(shí)變換的研究.pdf

1、目前，傳統(tǒng)的基于幾何光學(xué)的波前變換已經(jīng)不能滿足日益復(fù)雜的波前變換需要。如何靈活地改變?nèi)肷涔獠ǖ牟ㄇ?，使其滿足不同領(lǐng)域的特殊需要，成為現(xiàn)代光學(xué)領(lǐng)域重要的研究?jī)?nèi)容之一。例如，如何根據(jù)需要改變激光束的能量分布和形態(tài)的問題就屬于光學(xué)波前變換需要研究的課題。其應(yīng)用背景就是形成一種全新的無慣量激光掃描技術(shù)，以克服傳統(tǒng)機(jī)械掃描方法因自身固有機(jī)械慣量造成的缺陷，適應(yīng)高精度，高響應(yīng)，高集成度激光掃描的應(yīng)用要求。
　　液晶器件可通過外加電場(chǎng)使液晶分子

2、變形，控制其等效折射率，從而改變光波通過液晶器件的波前。由于完全是弱電控制過程，不引入機(jī)械慣量，且可實(shí)現(xiàn)可編程控制。因此采用液晶空間光調(diào)制器，通過在線相位優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)光束波形的快速可編程控制，是解決上述無慣量激光掃描問題的有效途徑之一。
　　液晶空間光調(diào)制器是一種可編程衍射元件，若希望一束平面波通過液晶空間光調(diào)制器產(chǎn)生的衍射場(chǎng)是我們所期望的光場(chǎng)分布，則在液晶空間光調(diào)制器上的相位分布必須滿足一定的要求。然而，目前根據(jù)遠(yuǎn)場(chǎng)的光場(chǎng)分布反

3、向求解衍射元件相位分布的相位恢復(fù)算法，因受自身缺陷的制約，其收斂速度很難做到相位實(shí)時(shí)恢復(fù)，所以目前利用衍射元件的波前變換一直停留在離線設(shè)計(jì)狀態(tài)，國(guó)內(nèi)也很少有研究者針對(duì)純相位液晶空間光調(diào)制器進(jìn)行波前實(shí)時(shí)變換的研究。
　　本文主要研究基于液晶空間光調(diào)制器的純相位調(diào)制器技術(shù)實(shí)現(xiàn)光波實(shí)時(shí)變換，討論了在線相位恢復(fù)算法的收斂機(jī)理及改進(jìn)方法，建立了二維激光束動(dòng)態(tài)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，并在偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行了空間目標(biāo)陣列式激光束的動(dòng)態(tài)跟瞄試驗(yàn)。研究目的是實(shí)現(xiàn)

4、二維空間激光束動(dòng)態(tài)可編程敏捷控制，驗(yàn)證純相位液晶空間光調(diào)制器實(shí)現(xiàn)光波實(shí)時(shí)變換的可行性。
　　研究的主要內(nèi)容和取得的創(chuàng)新性成果如下：
　　1.提出一種利用純相位液晶空間光調(diào)制器實(shí)現(xiàn)波前可編程實(shí)時(shí)變換的新方法。該方法基于液晶可編程電控雙折射特性和實(shí)時(shí)快速相位恢復(fù)算法，可將平面相干光實(shí)時(shí)變換成任意期望的衍射圖形。突破了傳統(tǒng)的離線相位恢復(fù)方法對(duì)波前變換的限制，使液晶空間光調(diào)制器成為能在線應(yīng)用的可編程衍射元件，開辟了其新應(yīng)用領(lǐng)域。

5、r>　　2.提出一種偽隨機(jī)相位編碼初始化的改進(jìn)相位恢復(fù)算法。該改進(jìn)算法能按照統(tǒng)計(jì)概率、最大限度地將期望的幅值信息帶入 GS算法的初始相位值，從而避免因初始相位選擇不當(dāng)而陷入局部最小，以更快的速度逼近期望目標(biāo)，增強(qiáng)了算法的魯棒性。
　　3.提出一種新穎的激光束搜索空間目標(biāo)的方法，該方法由光束動(dòng)態(tài)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生陣列式激光束對(duì)空間動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行主動(dòng)掃描，根據(jù)掃描攝像系統(tǒng)回饋的目標(biāo)位置信息，自動(dòng)集中并導(dǎo)引激光束鎖定目標(biāo)。跟蹤試驗(yàn)結(jié)果顯示，在20