研究目的
开发一种平面波前调制器,通过将非周期性光子筛与商用液晶面板相结合,实现具有宽视角的大动态全息图像显示。
研究成果
该平面波前调制器方案通过非周期性光子筛与商用液晶面板的结合,成功生成了大尺寸、宽视角的动态三维全息图像。其实现了约30°的视场角和3.68厘米×2.76厘米的屏幕尺寸,对比度因子达约20万。该系统保持了小型化外形尺寸,并能在无需滤色片的情况下实现多色投影,显示出薄型全息显示器的应用潜力。
研究不足
光子筛的低透光率(2.2微米针孔为0.16%),需使用高功率激光器。液晶面板有限的填充因子导致非周期性不完整,可能产生克隆图像。有效视角随屏幕距离增加而减小。背景噪声和计算负担随针孔数量增加而上升。
1:实验设计与方法选择:
该系统采用透射式LCD面板结合非周期性光子筛来调制波前。光子筛由随机取向的微孔构成,这些微孔能产生大角度衍射光,从而增大全息图像的可视角度。LCD像素与微孔的一一对应关系实现了光场的独立调控。
2:样本选择与数据来源:
光子筛通过常规光刻和电子束写入工艺制备。使用不同波长的激光照射生成并采集全息图像(如螺旋体、四面体、旋转立方体等)。
3:实验设备与材料清单:
LCD面板(LCX017AL,索尼)、激光器(绿光532nm/红光639nm/蓝光473nm)、熔融石英基底镀钛薄膜的光子筛、CCD相机(Lt365R,Lumenera)、物镜(UPlan FLN 40×/UPLSAPO 4×,奥林巴斯)、管镜(焦距100mm)、二向色镜(DMLP505/DMLP550,Thorlabs)、用于成像的可移动载物台。
4:实验流程与操作步骤:
将LCD面板与光子筛对齐贴合,激光束照射面板后显示最佳相位图案以在目标位置形成焦点。通过搭载于可移动载物台的4f望远镜成像系统采集图像,观察运动视差与不同视角效果。采用泽尼克多项式进行像差校正。
5:数据分析方法:
基于光程差代数计算聚焦相位值。对比度因子以全息图像强度与背景噪声的比值测定。通过半高宽测量和空间频率图谱分析可视角度及焦点尺寸。
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