液晶空间光调制器光调制特性测量及其在光学图像处理中的应用研究--《山东大学》2005年硕士论文
液晶空间光调制器光调制特性测量及其在光学图像处理中的应用研究
【摘要】：液晶空间光调制器是构成实时光学信息处理、光计算和光学神经网络等系统的基本构造单元,在信息光学研究中发挥着重要作用并有着广泛的应用。本文介绍了液晶空间光调制器实现光学振幅、相位调制的原理,并利用Mach—Zehnder干涉仪和光学4f系统对液晶空间光调制器的光调制特性进行了测量;研究了在联合变换相关光路中使用具有像元结构的液晶空间光调制器作为输入器件时,光路中各元器件参数应当满足的制约关系;提出了两种使用液晶空间光调制器作为输入器件的光学图像幅相转换和图像加密的新方法,给出了理论分析、数字模拟及实验验证。
第二章介绍了光寻址和电寻址两类液晶空间光调制器的结构及实现光调制(包括相位调制和振幅调制)的原理。研究了电寻址薄膜晶体管液晶空间光调制器(TFT-SLM)通过调整起偏器或检偏器的方向,实现振幅调制或相位调制。
第三章提出了使用Mach—Zehnder干涉仪光路结合4f成像系统进行液晶空间光调制器光调制特性测量的新方法。本方法采用Mach—Zehnder干涉仪光路,在其中一臂中引入4f成像系统,把LCSLM放置在4f系统的输入面上作为图像输入器件,用位于4f系统输出面上的高性能CCD记录输出图像或输出图像与参考光的干涉条纹。根据输出图像的强度大小和强度均匀性测量LCSLM的振幅调制特性;根据干涉条纹分布测量LCSLM的相位调制特性。与已有方法相比,该方法不仅可测量LCSLM的振幅和相位调制特性曲线,还可测量器件单个像元上的振幅和相位调制特性。实验结果证明了该方法的正确性和实用性。
第四章液晶空间光调制器(SLM)在光电混合联合变换相关器(JTC)中通常作为输入器件,用面阵CCD探测器作为JTC的接收器件,两者皆具有像元结构。像元结构对输入图像的抽样使联合变换功率谱和相关输出是空间周期性重复的。为了避免这种空间周期性重复对于JTC性能的影响,需要适当限制输入图像的宽度及目标图像与参考图像的间距,合理选取JTC中各元件的结构参数并协调它们之间的关系。本章以单空间光调制器、单傅里叶变换透镜光电混合联合变换相关器为例,推导出了SLM像元结构参数、面阵CCD探测器像元结构参数、傅里叶变换透镜结构参数、图像宽度及图像间距之间应满足的关系,并给出了计算机模拟和实验结果。这些参数关系对光电混合联合变换相关器的设计及应用具有重要的指导意义。
【关键词】：
【学位授予单位】：山东大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2005【分类号】：TN761【目录】：
中文摘要5-7
ABSTRACT7-9
第一章 引言9-14
1．1 空间光调制器概述9-11
1．2 本文研究的主要内容11-13
参考文献13-14
第二章 液晶空间光调制器的结构和光调制原理14-27
2．1 液晶的电光效应14-16
2．2 光寻址液晶空间光调制器的结构及光调制原理16-18
2．3 电寻址液晶空间光调制器的结构及光调制原理18-26
2．3．1 扭曲向列液晶盒18-19
2．3．2 TFT-SLM的结构和调制原理19-22
2．3．3 TFT-SLM的光调制模式与偏振片方向的关系22-26
参考文献26-27
第三章 液晶空间光调制器光调制特性的测定27-35
3．1 已有测定方法简介27-30
3．1．1 功率计探测法27-28
3．1．2 双缝干涉法28-29
3．1．3 循环式径向剪切干涉法29-30
3．2 使用Mach-Zehnder干涉仪测定SLM的光调制特性30-34
3．2．1 实验设计30-32
3．2．2 实验结果与分析32-34
3．2．3 本节小结34
参考文献34-35
第四章 使用LCSLM的光电混合联合变换相关器中各元器件结构参数之间的关系35-52
4．1 光学相关识别原理35-37
4．2 光电混合联合变换相关器中各元器件结构参数之间的关系37-50
4．2．1 理论推导38-44
4．2．2 计算机模拟44-46
4．2．3 实验验证46-50
4．2．4 本节小结50
参考文献50-52
第五章 采用振幅型液晶空间光调制器实现光学图像幅相转换和图像加密52-85
5．1 采用液晶空间光调制器和光折变全息干涉的光学幅相转换53-59
5．1．1 基本思想和理论分析53-56
5．1．2 计算机模拟56-57
5．1．3 实验方法及实验结果57-58
5．1．4 本节小结58-59
5．2 采用振幅型LCSLM、基于光折变全息干涉幅相转换的图像加密存储59-65
5．2．1 基本思想和理论分析59-61
5．2．2 计算机模拟61-62
5．2．3 实验方法及实验结果62-64
5．2．4 本节小结64-65
5．3 基于4f系统和空间滤波的光学图像幅相转换方法65-72
5．3．1 基本思想和理论分析65-68
5．3．2 空间载频因子f_0和倾斜入射角θ_1的选取68-70
5．3．3 计算机模拟70-71
5．3．4 实验验证71-72
5．3．5 本节小结72
5．4 基于联合变换相关光路和谱面滤波的双随机相位加密方案72-81
5．4．1 双随机相位编码光学图像加密的研究概况72-74
5．4．2 使用联合变换相关光路实现双随机相位加密原理74-76
5．4．3 基于联合变换相关光路和谱面滤波的双随机相位加密方案—理论分析76-79
5．4．4 基于联合变换相关光路和谱面滤波的双随机相位加密方案—数字模拟79-81
5．4．5 本节小结81
参考文献81-85
第六章 总结85-87
硕士阶段发表的论文88-89
学位论文评阅及答辩情况表89
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