發(fā)布時間：2018-03-08 12:46

  本文選題：復(fù)用透鏡　切入點：焦深延拓　出處：《湖北工業(yè)大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：長焦深的光學元件在激光直寫、快速成形、激光雕刻、打孔、切割、焊接等工程領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前,雖然有多種方法能夠?qū)崿F(xiàn)長焦深,但在實際應(yīng)用中仍然存在著許多技術(shù)瓶頸。液晶空間光調(diào)制器具有靈活的可編程特性,將其應(yīng)用到長焦深光學元件的研究中,將賦予長焦深光學元件更多的靈活性和自主性。本論文研究了一種基于液晶空間光調(diào)制的復(fù)用透鏡焦深延拓方法。主要研究工作包括:總結(jié)對比了幾種常見的液晶空間光調(diào)制器相位調(diào)制測量方法,選用馬赫—曾德干涉光路對XGA2型液晶空間光調(diào)制器的相位調(diào)制特性進行了測量。獲得了干涉條紋圖像,并通過圖像處理結(jié)合最大概率原則的方法提取了條紋的相對移動量及周期,利用最小二乘多項式擬合的方法得到了液晶空間光調(diào)制器的相位調(diào)制特性曲線。研究了利用液晶空間光調(diào)制器加載菲涅爾透鏡的原理,并對菲涅爾透鏡的抽樣問題以及衍射效率問題進行了分析。利用Matlab編程將多個不同焦距的菲涅爾透鏡與液晶閃耀光柵鑲嵌在一起,通過隨機采樣的方法同時寫入到液晶空間光調(diào)制器上,根據(jù)每個透鏡軸向焦點相互交疊的原則,延長了焦深,同時制作了焦深范圍為1000mm~1040mm的復(fù)用透鏡灰度圖。基于Matlab仿真模擬了復(fù)用透鏡聚焦實驗,介紹了模擬實驗實現(xiàn)的原理,并對仿真的結(jié)果進行了分析。搭建了多焦復(fù)用透鏡聚焦實驗光路,分別將復(fù)用透鏡灰度圖和單透鏡灰度圖加載到液晶空間光調(diào)制器上,通過CCD得到了不同位置處的聚焦光斑,并從聚焦光斑的大小和強度兩個方面對實驗結(jié)果進行了比較和分析。實驗結(jié)果表明,相比于單透鏡,復(fù)用透鏡的焦深范圍得到了有效的延長,并且在整個焦深范圍內(nèi),其分辨率基本保持不變且與單透鏡接近,驗證了該焦深延拓方法的可行性。
[Abstract]:Optical elements with long focal depth have broad application prospects in laser direct writing, rapid prototyping, laser engraving, drilling, cutting, welding and other engineering fields. However, there are still many technical bottlenecks in practical application. The liquid crystal spatial light modulator has flexible programmable characteristics and is applied to the study of optical elements in the long focus depth. In this paper, we study a method of reusing lens depth extension based on liquid crystal spatial light modulation. The main research work includes: summarizing and comparing several kinds of common liquid. Phase Modulation Measurement method of Crystal Spatial Light Modulator, The phase modulation characteristics of XGA2 liquid crystal spatial light modulator are measured by using Mach Zende interferometer. The interference fringe images are obtained. The relative movement and period of stripes are extracted by image processing and maximum probability principle. The phase modulation characteristic curve of liquid crystal spatial light modulator is obtained by least square polynomial fitting. The principle of Fresnel lens loading with liquid crystal spatial light modulator is studied. The sampling problem and diffraction efficiency of Fresnel lens are analyzed. Several Fresnel lenses with different focal lengths are embedded with liquid crystal blazed grating by Matlab programming. The method of random sampling is used to write to the liquid crystal spatial light modulator at the same time. According to the principle that the axial focus of each lens overlaps with each other, the focal depth is prolonged. At the same time, the multiplex lens grayscale map with the focal depth of 1000mm and 1040mm is made. The focusing experiment of the multiplexed lens is simulated based on Matlab, and the principle of the simulation experiment is introduced. And the simulation results are analyzed. The experimental optical path of multi-focal multiplexing lens focusing is built. The grayscale map and single lens grayscale image are loaded into the liquid crystal spatial light modulator respectively, and the focusing spot at different positions is obtained by CCD. The experimental results are compared and analyzed in terms of the size and intensity of the focusing spot. The experimental results show that compared with the single lens, the range of focal depth of the multiplexed lens is effectively prolonged, and the range of focal depth of the multiplexed lens is extended effectively in the whole focal depth range. The resolution of the method is invariant and close to that of a single lens, which verifies the feasibility of the method.
【學位授予單位】：湖北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN761;TH74

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 趙永潛;張亞萍;許廣建;劉金柱;房靈猛;;扭曲向列相液晶電光效應(yīng)的微觀機理研究[J];大學物理實驗;2016年02期

2 陳嵐峰;楊靜瑜;崔崧;潘慶超;李柳;;基于MATLAB的最小二乘曲線擬合仿真研究[J];沈陽師范大學學報(自然科學版);2014年01期

3 劉欣;柴金華;劉士軍;;TN型液晶電光調(diào)制實驗研究[J];大學物理;2014年01期

4 余晶瑩;李卓;;菲涅爾透鏡及其應(yīng)用領(lǐng)域的專利分析[J];中國發(fā)明與專利;2013年12期

5 王建國;;太赫茲液晶器件的研究進展[J];光電技術(shù)應(yīng)用;2013年05期

6 方朝龍;張耀舉;;用三區(qū)三元相位濾波器提高近場光存儲系統(tǒng)的焦深[J];激光雜志;2011年03期

7 王偉;周常河;余俊杰;;三環(huán)位相型光瞳濾波器的橫向超分辨與軸向焦深擴展[J];物理學報;2011年02期

8 林培秋;應(yīng)朝福;徐展斌;龐輝;樓帆;;基于純位相液晶空間光調(diào)制器的可變焦透鏡的實現(xiàn)[J];應(yīng)用光學;2010年03期

9 林勇;胡家升;;實現(xiàn)長焦深的衍射光學元件設(shè)計方法[J];大連理工大學學報;2010年01期

10 于瀛潔;王濤;鄭華東;;基于數(shù)字閃耀光柵的位相全息圖光電再現(xiàn)優(yōu)化[J];物理學報;2009年05期

相關(guān)博士學位論文 前2條

1 呂清花;基于0/π相位模板的景深延拓技術(shù)研究[D];華中科技大學;2013年

2 葉必卿;液晶空間光調(diào)制器特性研究及在全息測量中的應(yīng)用[D];浙江大學;2006年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 龐明姝;基于純相位液晶空間光調(diào)制器的三維掃描共焦顯微技術(shù)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

2 楊斌;基于液晶空間光調(diào)制器的膜基反射鏡波前像差校正研究[D];蘇州大學;2015年

3 高云舒;液晶空間光調(diào)制器的衍射特性及應(yīng)用研究[D];北京交通大學;2015年

4 馬思津;液晶空間光調(diào)制器相位調(diào)制特性測試及應(yīng)用研究[D];北京工業(yè)大學;2014年

5 李佃蒙;基于純相位液晶空間光調(diào)制器的共焦掃描方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

6 胡思熠;長焦深數(shù)字灰度光刻物鏡設(shè)計[D];湖北工業(yè)大學;2013年

7 陳巍華;基于空間光調(diào)制器的主動光學變焦系統(tǒng)的初探[D];安徽大學;2012年

8 傅琰;液晶空間光調(diào)制器主要參數(shù)的測量[D];華中科技大學;2011年

9 林培秋;基于純相位型液晶空間光調(diào)制器的相息圖三維顯示的研究[D];浙江師范大學;2010年

10 張翠玉;液晶移相器理論研究與應(yīng)用研究[D];電子科技大學;2009年

，

本文編號：1583958