傅里叶分析法求Stokes矢量测量扭曲向列相液晶盒盒厚和扭曲角

本文提出了一种测量扭曲向列相液晶盒盒厚与扭曲角的新方法,在液晶盒和检偏器之间放置四分之一波片,通过旋转此四分之一波片,测量各个调制点的光强,用傅里叶分析法计算线偏振光穿过液晶盒后的 stokes 矢量,从而求出液晶盒盒厚以及扭曲角.实验证明,用此方法测量盒厚比较小的液晶盒厚有较高测量精度.另外,此方法也可以应用到单偏振片反射式液晶盒盒厚和扭曲角的测量.     

用全漏光导波技术测量反射式混合型扭曲向列相液晶盒的指向矢分布

架设了全漏光导波测量系统并对反射式混合型扭曲向列相液晶盒进行了光学测量,氦氖激光经过处理后变为s偏振光或p偏振光,然后通过棱镜耦合使某一偏振状态的光进入液晶盒并采集不同电压下与入射角相关的不同偏振光组合的反射信号。进而结合多层光学4×4矩阵和弹性连续体理论对液晶盒的不同状态组合的反射信号模拟预测并与实验数据进行拟合,就得到了指向矢在液晶盒内的倾角和扭曲角以及在不同电压下的分布情况。     

快速测试液晶器件扭曲角和光延迟的新方法

提出了一种测试扭曲角和光延迟的新方法。该方法属于单波长测试法,具有3个特点:利用具有特殊摩擦方向(一个基板平行摩擦,另一基板环形摩擦)的液晶盒(CH-LC)作为偏振转换器件;利用扇形可变光阑和光探测器,一次性测得偏振方向从0到任意角度连续变化的线偏光通过被测液晶盒后的光强和;采用求光强比的方法消除了由于测试中仪器的吸收对光强的影响。扭曲角和光延迟作为拟合参数利用琼斯矩阵推导出的拟合方程用matlab进行曲线拟合求参数得到。实验证明采用该方法测得结果准确,操作简单快速,实验设备经济。     

基于琼斯矩阵的液晶偏振光栅扭曲角及厚度的测量方法

液晶偏振光栅是一种基于几何相位原理的新型光栅器件,可以通过调控液晶光轴的空间分布来实现对入射光相位、偏振态等的调制。传统的液晶偏振光栅在正入射及波段范围较小时可以达到很高的衍射效率,但其在宽波段范围内难以保持很高的衍射效率,大角度入射时衍射效率下降明显。多层扭曲结构的提出使这些问题可以得到解决,但引入了新的问题,如何精准控制扭曲角及厚度的大小。基于此问题,本文提出了一种新型的基于琼斯矩阵的液晶偏振光栅的扭曲角及厚度的测量方法,使用差值拟合的方法消除了由于整个波段折射率变化引起的误差,可以准确得到液晶片的扭曲角和厚度。分析了扭曲液晶片和扭曲液晶偏振光栅的异同,基于扭曲液晶片的测量结果可以得到相同条件下制备的液晶偏振光栅的扭曲角及厚度。实验结果表明:对厚度的测量误差小于2%,对扭曲角的测量误差小于±0.5°。该方法能够快速和方便地实现对扭曲角及厚度的精准测量,有很高的测量准确性及稳定性,并分析了手性剂的浓度和扭曲角之间的关系,对扭曲液晶偏振光栅的制备方法提供了理论依据。     

基于Stokes参量法测量矢量光束偏振态的方法

矢量光束的偏振态检测是矢量光束研究的关键技术。论文研究了基于Stokes参量法测量矢量光束偏振态的方法,介绍了该方法的基本原理和实现过程。基于猫眼腔激光器和马赫-曾德干涉仪生成了4种不同偏振态分布的轴对称线偏振矢量光束,并用Stokes参量法计算了生成光束的四个Stokes参量,以及光束每个像素点上的椭圆取向角和椭圆率角,得到了生成光束的偏振纯度。实验结果证明了Stokes参量法可有效实现矢量光束的偏振态检测。     

基于电光调制器的全Stokes矢量的遥感测量

在利用光学方法测量参数的技术领域,偏振光的调制和检测具有重大的实用价值.但目前的偏振遥感主要是线偏振参数的测量,不是全Stokes矢量的测量.为实现全矢量图像的测量和显示,需要构建一种应用于遥感测量的全偏振图像采集、存储、计算和显示系统.整个全偏振测量装置的核心是一个包含液晶调制器的双CCD成像装置.系统通过对液晶调制器的控制,对入射光进行相位调制,偏振分光棱镜将调制后的光束分为强度相等的两束光(o光和e光),并由两个CCD进行图像的实时同步采集,最后由数字信号处理器(DSP)进行全Stokes参数的计算并输出结果图像.实验结果表明:全Stokes矢量图像包含更多的图像信息,在目标识别和其他图像测量的应用上将会发挥巨大的作用.     

具有预扭曲角的共面转换液晶盒的动态响应

根据Ericksen和Leslie的液晶弹性理论和动力学理论,对共面转换液晶显示器件（IPS－LCDs）的响应时间参数进行分析,将预扭曲排列引入这种模式,给邮此种盒中指向矢分布的动态方程。通过计算液晶盒的瞬时指向矢分布,得到光透过率随时间变化与扭曲角之间的关系。计算结果表明：具有预扭曲角的IPS液晶盒有很快的响应速度。     

空间各向异性势扭曲向列液晶盒的Fredericksz转变

基于格点模型空间各向异性两体势研究扭曲向列(TN)液晶盒的Fredericksz转变。该作用势不仅是空间各向异性的并且依赖于液晶的弹性常数。理论处理中假定具有理想向列序,这意味着分子长轴取向方向与液晶指向矢是重合的,而总自由能等于总相互作用能。分别对指向矢的倾角和方位角进行傅里叶展开,通过二阶导矩阵方法确定TN盒的阈值磁场。该磁场依赖于总扭曲角和液晶的弹性常数,并与连续体理论结果进行了比较。通过平衡态下系统自由能取最小,得到指向矢满足的平衡态方程。基于平衡态方程,对TN液晶盒中指向矢在磁场作用下的分布进行了数值计算。数值结果验证了液晶指向矢所满足的平衡态方程的正确性。进一步证实了文献中最近提出的两种从弹性能到两体作用势的映射方案之一(即模型Ⅰ)可以给出与连续体理论相一致的结果。     

基于Stokes矢量的双相机偏振成像系统

针对传统偏振成像技术机械振动大、系统不稳定的问题,提出了一种基于Stokes矢量的双相机偏振成像技术,在液晶驱动控制器的作用下,驱动2个液晶可调相位延迟器(LCVR)进行柔性调制,利用相机采集目标的偏振图像,进一步得到Stokes矢量的分量图像,解算出偏振度、偏振角图像.该方法利用双相机同时成像技术,解决了单相机采集信息不完整的问题,可以实现完全Stokes测量,同时获得目标的线偏振和圆偏振图像.实验结果表明,偏振度(Dop)图像相较于线偏振度(Dolp)图像,包含了更多的细节信息,Dop图像在图像评价指标方面均有5％以上的提升,说明Dop图像可以更好地还原被测目标物.采用该方法可以提高对静态目标的识别能力.     

空间各向异性势扭曲向列液晶盒的Fréedericksz转变

基于格点模型空间各向异性两体势研究扭曲向列(TN)液晶盒的Fréedericksz转变.该作用势不仅是空间各向异性的并且依赖于液晶的弹性常数.理论处理中假定具有理想向列序,这意味着分子长轴取向方向与液晶指向矢是重合的,而总自由能等于总相互作用能.分别对指向矢的倾角和方位角进行傅里叶展开,通过二阶导矩阵方法确定TN盒的阈值磁场.该磁场依赖于总扭曲角和液晶的弹性常数,并与连续体理论结果进行了比较.通过平衡态下系统自由能取最小,得到指向矢满足的平衡态方程.基于平衡态方程,对TN液晶盒中指向矢在磁场作用下的分布进行了数值计算.数值结果验证了液晶指向矢所满足的平衡态方程的正确性.进一步证实了文献中最近提出的两种从弹性能到两体作用势的映射方案之一(即模型Ⅰ)可以给出与连续体理论相一致的结果.     

A High-Speed Measurement Method for Reflective Liquid Crystal Cells Using a Liquid Crystal Polarization-Converting Device

We propose a novel measurement method for determining cell parameters, such as a cell thickness and twist angle in reflective liquid crystal (LC) cells, by using a unique polarization-converting device prepared with a circularly and homogeneously aligned LC (CH-LC) cell. The light intensity distributions from the reflective LC cell transmitted twice through the CH-LC cell are measured by a charge-coupled device array camera. Cell thickness can be derived by using coordinate values of local minimum spot in the spatial light intensity distribution measured at one wavelength, where the pretilt angle is assumed to be the designed value. Both cell thickness and twist angle can also be determined by two local minimum positions of the light intensity at two different wavelengths and the effects of a quarter-wave plate are discussed     

Characteristic parameters of liquid crystal cells and their measurements

The concept of equivalent characteristic parameters of a liquid crystal (LC) cell is introduced together with the characteristic circle and the characteristic ellipse. They are all related to the twist angle and retardation of the LC cell. Such equivalent characteristic parameters can provide a framework for analyzing LC modes, as well as providing a means to measure LC cell parameters. A new Stokes parameter method is also introduced to measure these characteristic parameters. Thus the twist angle and retardation of the LC cell can be determined accurately.     

A Highly Phase-Sensitive Heterodyne Polariscope for the Full-Field Measurement of Twisted- Nematic Liquid Crystal

This study proposes a highly phase-sensitive imaging polariscope with a common-path heterodyne configuration for the mapping of spatially distributed cell gap of a twisted-nematic liquid crystal (TNLC). The polariscope adopts an electrooptic modulator incorporated with a quarter-wave plate to modulate the linear polarized light. By applying an integrating-bucket method, the two-dimensional (2-D) phase distribution of the detected heterodyne signal is extracted for the inverse calculation of the TNLC cell thickness. The proposing system has no need to remove or to rotate any optical elements in the measuring process and makes it possible to perform high-speed 2-D mapping. The dynamic range of retardation is around 0.7 $mu$ m without ambiguity in the proposing method. By using a standard 8-bit gray level charged-coupled device (CCD), the experimental result shows that the standard deviation of 1.8 nm in the 2-D measurement of cell thickness has been obtained. The retardation resolution of 0.5 nm of the proposed method is also achieved and is better than that of the Stokes parameters determination method with high gray level CCD.      

电控矢量涡旋光的偏振测试研究

为了研究电控相位延迟对矢量涡旋光偏振态的影响规律, 采用半波液晶可变延迟器和液晶q波片搭建了电控矢量涡旋光的全斯托克斯偏振测试实验装置, 进行了电控矢量涡旋光的斯托克斯参量传输特性的Muller矩阵分析和实验验证。通过对输入偏振光进行连续相位调控, 获得了其通过调谐q波片后的输出光束偏振态演变规律。结果表明, 电控相位延迟会改变角向和径向偏振光的局域偏振椭偏度, 且随电压变化呈线性关系, 同时偏振态演变会影响矢量涡旋光的输出光强。此研究对于探索电控矢量涡旋光的偏振转换有着重要的意义。     

氢化非晶硅pin二极管型光寻址空间光调制器的研制

报道了用氢化非晶硅（α－Ｓｉ：Ｈ）ｐｉｎ二极管作光敏层，扭曲向列型液晶（ＴＮＬＣ）作电光调制层的光寻址空间光调制器（ＯＡＳＬＭ）的设计、制作与性能测试．结果表明制得的（ＯＡＳＬＭ）分辨率大于２０ｌｐ／ｍｍ；在３００ｌｕｘ白光写入时对比度高于２５：１；白光写入灵敏度约３ｌｕｘ。     

液晶光谱偏振系统选偏器方位误差研究

为了分析液晶光谱偏振系统的方位误差并降低测量误差,提出了选偏器方位误差的分析方法。该方法基于Stokes矢量及Mueller矩阵,将偏振角的方位误差转化为Stokes矢量传递误差,推导了误差的协方差矩阵,分析了权重系数与延迟相位的变化关系,并对不同偏振态入射光条件下的品质因数变化进行了计算仿真。方位误差依赖于入射光Stokes参数与延迟相位,不同偏振态的入射光品质因数随延迟相位成抛物线变化。当延迟相位位于[60°,120°]区间内,选偏器的方位误差较小,测量误差较小适宜测量。通过对液晶偏振光谱系统配准误差的研究,获得误差来源,为进一步提高系统测量精度奠定了理论基础。     

多粒子散射的偏振传输特性分析

针对多因素影响下偏振光在散射介质中的一般传输特性,系统分析了入射光波长、介质厚度、粒子参数和入射光偏振态等物理属性对偏振光子传输特性的影响。采用蒙特卡罗方法,追踪每个光子的偏振态变化,通过统计分析偏振度变化曲线得到光经过多次散射后的斯托克斯矢量和偏振信息,并对偏振光在散射介质中的传输规律进行分析。仿真实验表明相对于波长比较大的粒子对入射光的偏振态改变较小;线偏振光能较好地保持自身偏振态;圆偏振光能够在较短时间内重新恢复自身偏振状态,粒子半径越大恢复能力越强,并且在向前传输的过程中其旋转方向会发生改变。     

扭曲向列相液晶在复合消色差延迟器件中的应用

借助琼斯矩阵对扭曲向列相(TN)液晶的光学性能进行了分析,发现在外加电压调制下的TN液晶盒,在选取的液晶厚度合适时,可等效为对应液晶厚度的特定波长λ/2波片,通过合理的设计搭配,与两个λ/4波片进行组合,使其整体作为一个偏振调制元件。经计算可知,当所加电压大于TN液晶盒转向的阈值电压时,其作用相当于一个消色差的λ/4波片或λ/2波片;当撤掉外加电压时可作为一般的90°旋光器。