1、姓名： 王加琪 學(xué)號： 3100102617 日期： 地點： 玉泉校區(qū)教三209-211 實驗報告課程名稱： 光信息綜合實驗 課程代碼： 11120090 學(xué)年： 2013-2014 學(xué)期： 秋冬 指導(dǎo)老師： 林遠(yuǎn)芳實驗名稱： 光尋址及電尋址液晶光閥實驗 實驗類型：綜合型 成績：_ _ 一、 實驗?zāi)康?、了解光尋址及電尋址液晶光閥的工作原理和使用方法；加深對液晶的電光效應(yīng)的理解。2、掌握采用光尋址液晶光閥實現(xiàn)非相干光相干光圖像轉(zhuǎn)換和圖像反轉(zhuǎn)的工作原理和方法。3、掌握應(yīng)用光尋址液晶光閥進(jìn)行光學(xué)圖像實時相減和實時微分的方法，加深對光學(xué)圖像實時處理的理解。4、掌握利用電尋址液晶光閥的響應(yīng)曲線進(jìn)行圖像

2、反轉(zhuǎn)和圖像邊緣增強(qiáng)的工作原理及方法。5、了解全息原理和計算全息的特性并學(xué)會進(jìn)行全息圖的光學(xué)再現(xiàn)。二、 實驗原理1.光尋址液晶光閥的工作曲線(1) 按照液晶光閥的工作原理，也可以從電學(xué)特性的角度考慮，將液晶層、介質(zhì)高反膜、光阻隔層和光導(dǎo)層都相應(yīng)地看作電阻和電容的組合，從而得出結(jié)論：LCLV不能在直流狀態(tài)下工作，也不能在高頻狀態(tài)下工作，對于一個特定的光閥而言，存在一個最佳工作點。(2) 實驗表明，液晶光閥的讀出光與寫入光，即輸出光強(qiáng)與輸入光強(qiáng)有關(guān)，在一定的輸入光強(qiáng)范圍內(nèi)，輸出光強(qiáng)與輸入光強(qiáng)呈線性關(guān)系。(3) 稱無寫入光時液晶光閥的輸出光強(qiáng)與液晶光閥上所加的驅(qū)動電壓的關(guān)系曲線為液晶光閥的工作曲線，該

3、曲線存在多峰，輸出光強(qiáng)在驅(qū)動電壓取得某些值時出現(xiàn)極小值；而取另外一些值時，輸出光強(qiáng)出現(xiàn)極大值。極小值處為正像工作點，極大值處為負(fù)像工作點，在做圖像反轉(zhuǎn)實驗時。為了使正負(fù)圖像對比度最好，可以選取極大值、極小值處為圖像反轉(zhuǎn)實驗的工作點。2.光學(xué)圖像的實時微分、相減原理Lamp物1L3LCLVPBSL2L1La物2/4接收屏LaHe-Ne激光器，L1擴(kuò)束鏡， L2準(zhǔn)直透鏡，PBS偏振分光棱鏡LCLV液晶光閥，L3成像透鏡，物圖象透明片，S觀測屏，Lamp鹵鎢燈(1) 通常液晶光閥的讀出光強(qiáng)與輸入光強(qiáng)不是單值對應(yīng)的。(2) 利用液晶區(qū)域的這種非線性輸入輸出特性，可以實現(xiàn)圖像的微分處理，獲得圖像的實時邊

4、緣增強(qiáng)，通過調(diào)整液晶光閥的驅(qū)動電壓、驅(qū)動頻率和入射偏振方向，能達(dá)到最佳的增強(qiáng)效果。(3) 右光路中放置有/4波片，兩圖像在輸出面上疊加時，相互間存在相位差，適當(dāng)旋轉(zhuǎn)/4波片，兩圖像在輸出面疊加的結(jié)果，可以得到一個強(qiáng)度正比于輸出圖像之差的處理圖像。該圖像重疊在強(qiáng)度恒定的背景上，于是獲得了圖像實時相減的結(jié)果。(4) 如果物1和物2是兩個完全相同的圖像，并且使兩路光的放大倍率稍有差別，這時輸出面上兩圖像大小不等，當(dāng)作相減處理時，也能得到圖像的輪廓，從而也可以獲取光學(xué)圖像的微分圖像。3電尋址液晶光閥的電光效應(yīng)曲線電尋址液晶光閥是利用液晶混合場效應(yīng)制成的一種透射式電尋址空間光調(diào)制器?？刂埔壕袼仉姽庑?yīng)

5、的實際電壓值，是由液晶光閥驅(qū)動以60Hz的頻率矩陣式掃描兩邊的像元電極來決定的。利用90o扭曲向列型液晶的液晶光閥與起偏器、檢偏器一起組成一個空間光調(diào)制器。改變起偏器和檢偏器的偏振軸，可以得到不同的電光效應(yīng)曲線。通過改變所加的電壓值，得到不同的輸出光強(qiáng)，就得到液晶的電光效應(yīng)曲線，即電壓和輸出光強(qiáng)的關(guān)系曲線。三、 實驗內(nèi)容1 光尋址液晶光閥實驗選用的是浙江大學(xué)生產(chǎn)的水平定向45扭曲向列型液晶光閥，其分辨率為30線對/mm，以鹵鎢燈作為非相干光源。使寫入光為零，光閥所加電壓頻率1KHz，將光閥的驅(qū)動電壓從0V增加到10V，在觀察屏處，用光電探測器同時測量光強(qiáng)值。對測量的數(shù)值進(jìn)行處理，可以獲得液晶光

6、閥的工作曲線。接著，將電壓分別固定在最小光強(qiáng)和最大光強(qiáng)所對應(yīng)的值處，將光閥的驅(qū)動頻率從0.5KHz增加到1.5KHz，得到不同條件下的曲線，進(jìn)行比較。根據(jù)獲得的液晶光閥的工作曲線，確定工作曲線上的光強(qiáng)的極大值對應(yīng)的液晶光閥上的驅(qū)動電壓的頻率和幅值。把光閥上的驅(qū)動電壓設(shè)置為所獲得的頻率和幅值。寫入一圖象，則在觀察屏上得到該圖象的反轉(zhuǎn)。2 激光器提供入射光，電尋址液晶光閥由驅(qū)動電路驅(qū)動，并與計算機(jī)相連，光探測器采用硅光電池以探測透過液晶的光強(qiáng)。按照“光路調(diào)整步驟”部分的說明調(diào)好光路。運行軟件CGH.exe，點擊程序界面電光效應(yīng)菜單，輸入不同的電壓值V，間隔取0.5V或者更小，讀取光探測器讀數(shù)，記錄

7、下相應(yīng)的光強(qiáng)，填入數(shù)據(jù)記錄表格。比較各電光效應(yīng)曲線的不同。3 計算全息光學(xué)實驗。透射型電尋址液晶光閥與計算機(jī)視頻輸出聯(lián)接，接受其調(diào)制信號。計算機(jī)輸出全息圖的電信號到液晶光閥上，由驅(qū)動電路驅(qū)動的LCD根據(jù)尋址電信號改變其每一個液晶像素的透過率，從而把電信號轉(zhuǎn)換成空間的光強(qiáng)分布。激光器出射的光束照射記錄著全息條紋的液晶光閥，全息條紋將入射的激光向特定的方向衍射，衍射光線經(jīng)過傅里葉變換透鏡會聚形成物體的像。4 傅立葉變換性質(zhì)及全息性質(zhì)的驗證。根據(jù)“光路調(diào)整步驟”調(diào)好光路。驗證傅立葉縮放定理、旋轉(zhuǎn)定理。觀察互補全息圖再現(xiàn)、全息圖裁減，驗證卷積定理。四、實驗結(jié)果記錄、數(shù)據(jù)處理分析倍率 *100090反像

8、邊緣加強(qiáng)0.00.150.150.250.50.150.180.241.00.150.190.231.50.160.200.222.00.170.210.212.50.180.210.193.00.180.220.183.50.190.220.164.00.200.230.144.50.200.230.145.00.200.230.14經(jīng)過傅里葉變換和傅里葉反變換后在顯示屏上看到輸入的“CGH”字樣，對比度明顯降低變光強(qiáng)0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.525.420.211.512.324.934.430.218.411.410.55.05.56.06.57.07.58.08.59.09.512.815.215.413.311.310.411.112.915.017.0變頻率0.20.40.60.81.01.212.05.66.728.532.132.71.41.61.82.02.22.431.428.825.622.018.414.8五、思考題1. 液晶光閥如何實現(xiàn)光調(diào)制？對液晶光閥的兩個玻璃基片的夾角有何要求？ 通過輸入電壓改變輸入光的輸出相位從而實現(xiàn)光調(diào)制，兩玻璃基片應(yīng)保持平行。