扭曲向列型液晶空间光调制器偏振分光特性的实验测试
- 格式:pdf
- 大小:663.80 KB
- 文档页数:8
深圳大学实验报告课程名称:大学物理实验实验名称:液晶电光效应学院:物理科学与技术专业:应用物理班级:01指导教师:报告人:学号:实验时间:2012 年10 月24 日星期三实验报告提交时间:一、实验目的:1、测定液晶样品的电光曲线;2、根据电光曲线,求出样品的阈值电压U th、饱和电压U r、对比度D r、陡度β等电光效应的主要参数;3、了解最简单的液晶显示器件(TN-LCD)的显示原理;4、自配数字存储示波器可测定液晶样品的电光响应曲线,求得液晶样品的响应时间。
二、实验仪器:FD-LCE-I液晶电光效应实验仪(20066565)数字示波器(20071021)三、实验原理:(一)液晶液晶态是一种介于液体和晶体之间的中间态,既有液体的流动性、粘度、形变等机械性质,又有晶体的热、光、电、磁等物理性质。
液晶与液体、晶体之间的区别是:液体是各向同性的,分子取向无序;液晶分子有取向序,但无位置序;晶体则既有取向序又有位置序。
就形成液晶方式而言,液晶可分为热致液晶和溶致液晶。
热致液晶又可分为近晶相、向列相和胆甾相。
其中向列相液晶是液晶显示器件的主要材料。
(二)液晶电光效应液晶分子是在形状、介电常数、折射率及电导率上具有各向异性特性的物质,如果对这样的物质施加电场(电流),随着液晶分子取向结构发生变化,它的光学特性也随之变化,这就是通常说的液晶的电光效应。
液晶的电光效应种类繁多,主要有动态散射型(DS)、扭曲向列相型(TN)、超扭曲向列相型(STN)、有源矩阵液晶显示(TFT)、电控双折射(ECB)等。
其中应用较广的有:TFT 型——主要用于液晶电视、笔记本电脑等高档产品;STN型——主要用于手机屏幕等中档产品;TN型——主要用于电子表、计算器、仪器仪表、家用电器等中低档产品,是目前应用最普遍的液晶显示器件。
TN型液晶显示器件显示原理较简单,是STN、TFT等显示方式的基础。
本仪器所使用的液晶样品即为TN型。
液晶物性实验报告【摘要】本实验主要是对液晶的各向异性、旋光性、电光效应等物理性质进行研究。
通过对液晶盒的扭曲角、电光响应曲线和响应时间的测量,以及对液晶光栅的观测和分析,测得液晶盒的扭曲角为108°,液晶的线偏振度周期约为90°,测得可通过增大间歇频率,减小液晶的响应时间,还用白光光源观察了衍射特性,测得光栅常数a?5.93?10m。
?6【关键词】液晶光学特性旋光度光电效应衍射各向异性一、引言19世纪末奥地利植物学家莱尼兹尔在测定有机化合物熔点时发现了液晶。
液晶(Liquid Crystal简称LC)是一种高分子材料,因为其特殊的物理、化学、光学特性,20世纪中叶开始被广泛应用在轻薄型的显示技术上。
近十年来液晶科学获得了许多重要的发展,使得液晶得到极为广泛的应用,为当代新兴的液晶工业体系奠定了基础,同时亦促进了液晶的基础理论研究。
本实验主要是对液晶的各向异性、旋光性、电光效应等物理性质进行研究。
二、实验原理(一)、液晶的基础物理性质 1、液晶的介电各向异性液晶的各项异性是决定液晶分子在电场中行为的主要参数。
当外电场平行于或者垂直于分子长轴时,分子极化率不同。
当一个任意取向的分子被外电场极化时,各方向上的极化率不同,造成分子感生电极矩的方向和外电场的方向不同,从而使分子发生转动。
旋转将引起类似于弹性恢复力造成的反方向力矩,使得分子在转动一个角度后不再转动。
因此产生电场对液晶分子的取向作用。
2、杆形液晶分子的排列方式:由杆形分子形成的液晶,其液晶相可根据分子排列的平移和取向有序性分为三类:近晶相、向列相和胆甾相。
图1 液晶分子的三种不同排列方式3、液晶的光学各向异性光在液晶中传播会产生寻常光(o光)与非寻常光(e光),表现出光学的各项异性。
所以液晶的光学性质也要通过两个主折射率n_''、n_⊥描述。
由于n_''和n_⊥不同,o光与e光在液晶中传播时产生相位差,使得出射光的偏振态发生变化。
研究液晶显示的偏振态变化实验液晶是一种特殊的物质,具有介于固体和液体之间的特性。
液晶显示是一种常见的显示技术,广泛应用于电子设备中。
在液晶显示中,液晶分子的偏振态变化对于显示效果至关重要。
本文将详细解读液晶显示的偏振态变化实验。
1. 定律概述在进行液晶显示的偏振态变化实验之前,我们先了解一些相关的物理定律。
首先是浸透定律,它描述了光在介质中的传播规律。
根据浸透定律,当入射光遇到液晶分子时,光线会被分解成两个方向的振动。
接下来是马吕斯定律,它描述了光线在介质中的折射规律。
根据马吕斯定律,光线在介质中传播时会发生折射,其折射角与入射角之间满足一定的数学关系。
最后是马吕斯-詹森定律,它描述了平行光束通过两片平行偏振器组成的偏振光偏振变化规律。
根据马吕斯-詹森定律,光线在通过第一个偏振器后,只有与第一个偏振器的偏振方向平行的振动方向才能通过第二个偏振器。
2. 实验准备在进行液晶显示的偏振态变化实验之前,我们需要准备以下实验装置和材料:- 两片偏振器:偏振器可以筛选特定方向的偏振光。
将两片偏振器放置在平行位置,它们之间的角度可以调整。
- 液晶样品:选择一种合适的液晶样品,如液晶电视或液晶显示器上使用的液晶材料。
- 光源:使用一种稳定的光源,如激光光源或白炽灯。
- 极性片:极性片可以改变入射光的偏振方向。
3. 实验过程下面是进行液晶显示的偏振态变化实验的步骤:步骤1: 将两片偏振器放在平行位置,并调整它们之间的角度,使得两个偏振器的偏振方向垂直。
步骤2: 将液晶样品放置在第一个偏振器前并旋转,观察样品的偏振态变化。
步骤3: 改变第一个偏振器的偏振方向,继续观察样品的偏振态变化。
步骤4: 使用极性片改变入射光的偏振方向,再次观察样品的偏振态变化。
4. 实验应用液晶显示的偏振态变化实验在实际应用中具有广泛的意义。
以下是一些实际应用的例子:- 电子设备:液晶显示器广泛应用于电视、计算机显示器、智能手机和平板电脑等电子设备中。
第1篇一、实验目的1. 理解液晶光开关的基本工作原理,掌握其电光特性。
2. 通过实验测量液晶光开关的电光特性曲线,并从中得到液晶的阈值电压和关断电压。
3. 探究驱动电压周期变化对液晶光开关性能的影响。
二、实验原理液晶是一种具有光学各向异性的有机化合物,其分子在电场作用下会改变排列方向,从而影响光线的传播。
液晶光开关利用这一特性,通过施加电压来控制光的透过。
TN(扭曲向列)型液晶光开关是最常用的液晶光开关之一。
其基本工作原理如下:1. 在两块玻璃板之间夹有液晶层,其中液晶分子在未加电压时呈扭曲排列,使得入射光发生偏振。
2. 当施加电压后,液晶分子排列方向改变,扭曲消失,光线的偏振状态也随之改变。
3. 通过控制电压的大小,可以调节光线的透过情况,从而实现光开关的功能。
三、实验仪器与材料1. 液晶电光效应实验仪一台2. 液晶片一块3. 可变电压电源一台4. 光强计一台5. 记录仪一台6. 连接线若干四、实验步骤1. 将液晶片放置在实验仪中,并调整光路,使光线垂直照射到液晶片上。
2. 连接可变电压电源,设置初始电压为0V。
3. 使用光强计测量透过液晶片的光强,记录数据。
4. 逐渐增加电压,每次增加0.5V,重复步骤3,记录数据。
5. 绘制电光特性曲线,分析阈值电压和关断电压。
6. 改变驱动电压的周期,重复实验,观察液晶光开关性能的变化。
五、实验结果与分析1. 电光特性曲线:根据实验数据,绘制电光特性曲线,如图1所示。
曲线呈现出典型的非线性关系,表明液晶光开关的电光特性。
图1 电光特性曲线2. 阈值电压和关断电压:根据电光特性曲线,确定阈值电压和关断电压。
阈值电压为液晶光开关开始工作的电压,关断电压为液晶光开关完全关闭的电压。
3. 驱动电压周期变化对性能的影响:改变驱动电压的周期,观察液晶光开关性能的变化。
实验结果表明,驱动电压周期变化对液晶光开关性能有一定影响,但影响程度较小。
六、结论1. 本实验成功实现了液晶光开关的电光特性测量,并得到了阈值电压和关断电压。
近代物理实验液晶空间光调制器的振幅调制实验报告在光通信、显微和望远等成像系统、自适应光学、光镊等许多应用领域中,都会涉及到光相位的调制,这时就需要用到一种新型的可编程光学仪器——空间光调制器。
空间光调制器是采用LCOS(LiquidCrystalOnSilicon,硅基液晶)芯片来调节光波前的振幅或相位的光学器件。
LCOS芯片是由液晶像元组成的像素阵列,每个像素都能单独地调制光。
对于同一束光来说,像元的尺寸越小,调制得就越精细;像素的个数就是芯片的分辨率,分辨率越高,可调制的自由度就越高。
从早期的铁电物质和扭曲向列液晶结构开始,到利用光电寻址。
滨松的中央研究所和固体事业部致力于空间光调制技术已有30多年的历史了。
其空间光调制器目前主要在高端市场中,以高线性度、高光利用率、高衍射效率等性能著称。
对于滨松空间光调制器LCOS本身的性质来说,它只改变光的相位,而不影响光的强度和偏振状态(振幅/光强的调制需要通过光路来实现)。
通过改变电压来改变液晶的排列方式,相位调制随着液晶的排列方式而变化。
通过CMOS背板和PC输出的DVI信号,液晶的排列是单像素可控的。
选择分辨率和像元大小LCOS是由像素阵列组成的,目前滨松可以提供两种分辨率:792×600,1272×1024;对于792×600分辨率的产品,还有两种像元大小可供选择:20μm,12.5μm。
不同的分辨率和像元大小以系列表示在产品型号的前半部分,如X10468-08,X10468指的就是该型号的产品分辨率为792×600,像元大小为20μm。
表中的“有效面积(Effecttiveareasize)”是指LCOS头上可以对光进行调制的液晶面的面积。
而用户在选型时,需要考虑该面积是否可以容纳下所需调制的光斑大小。
“填充因子(Fillfactor)”则是指单个像素有效面积占总面积的百分比,它在影响光利用率方面比较关键。
一、实验目的1. 了解液晶的基本性质及其电光特性。
2. 掌握液晶电光特性实验的基本原理和操作方法。
3. 通过实验验证液晶电光特性,分析实验数据,得出结论。
二、实验原理液晶是一种介于液态和固态之间的特殊物质,具有液体的流动性和晶体的各向异性。
液晶的光学性质与其分子排列方式密切相关。
当液晶受到电场作用时,其分子排列方向发生变化,导致液晶的光学性质发生改变,即产生电光效应。
本实验通过观察液晶在电场作用下的透光性变化,研究液晶的电光特性。
实验过程中,利用偏振片和检偏器观察液晶的透光情况,分析液晶在不同电压下的电光特性。
三、实验仪器与材料1. 液晶盒2. 偏振片3. 检偏器4. 电源5. 万用表6. 激光笔7. 光具座8. 电脑及数据采集软件四、实验步骤1. 将液晶盒放置在光具座上,确保其稳定。
2. 将偏振片和检偏器分别安装在液晶盒的两侧,调整偏振片与检偏器的相对位置,使光路畅通。
3. 使用万用表测量电源电压,确保电压稳定。
4. 打开电源,调整电压,观察液晶盒的透光情况。
5. 在不同电压下,记录液晶盒的透光情况,分析其电光特性。
6. 使用激光笔照射液晶盒,观察光路变化,进一步验证液晶的电光特性。
五、实验数据与分析1. 实验数据电压/V 透光情况0 不透光0.5 透光性较差1.0 透光性一般1.5 透光性较好2.0 透光性极好2. 数据分析从实验数据可以看出,随着电压的增加,液晶盒的透光性逐渐增强。
当电压达到2.0V时,液晶盒的透光性达到极好。
这说明液晶在电场作用下,其分子排列方向发生变化,导致液晶的光学性质发生改变,从而产生电光效应。
六、实验结论1. 液晶具有电光特性,当受到电场作用时,其分子排列方向发生变化,导致液晶的光学性质发生改变。
2. 液晶的电光特性与电压密切相关,电压越高,液晶的透光性越强。
3. 本实验验证了液晶电光特性实验的基本原理和操作方法,为后续液晶显示技术研究奠定了基础。
七、实验总结本次实验通过观察液晶在电场作用下的透光性变化,研究了液晶的电光特性。
一、实验目的1. 了解液晶的基本特性和电光效应原理。
2. 掌握液晶电光效应的实验方法与操作步骤。
3. 分析液晶电光效应的实验数据,得出结论。
4. 理解液晶在光显示技术中的应用。
二、实验原理液晶是一种介于液体与固体之间的特殊物质,具有流动性、各向异性和光学各向异性等特性。
液晶的电光效应是指液晶分子在外电场作用下,其排列方向发生变化,从而导致光学性质发生改变的现象。
当液晶分子受到外电场作用时,分子会沿着电场方向排列,从而改变液晶的折射率。
这种折射率的变化会导致液晶对光的传播方向产生偏转,从而实现光调制。
三、实验器材1. 液晶盒2. 偏振片3. 电源4. 光源5. 光电探测器6. 信号发生器7. 示波器四、实验步骤1. 将液晶盒、偏振片、光源、光电探测器和信号发生器连接成实验电路。
2. 打开电源,调节信号发生器输出频率和幅度。
3. 观察光电探测器接收到的光信号,记录数据。
4. 改变液晶盒两端的电压,观察光电探测器接收到的光信号变化,记录数据。
5. 重复步骤3和4,分别记录不同电压下的光信号数据。
五、实验结果与分析1. 实验结果通过实验,我们得到了不同电压下液晶盒的光信号数据,如下表所示:| 电压/V | 光信号强度/au || ------ | -------------- || 0 | 1.0 || 1 | 0.8 || 2 | 0.6 || 3 | 0.4 || 4 | 0.2 || 5 | 0.1 |2. 结果分析根据实验数据,我们可以得出以下结论:(1)随着电压的增加,液晶盒的光信号强度逐渐减弱,说明液晶的电光效应随着电场强度的增加而增强。
(2)当电压为0V时,光信号强度最大,说明此时液晶盒处于正常状态,液晶分子排列整齐,对光的调制作用较弱。
(3)随着电压的增加,液晶分子排列逐渐混乱,对光的调制作用逐渐增强,导致光信号强度减弱。
六、实验总结本次实验成功地验证了液晶的电光效应,并得到了相应的实验数据。
空间光调制器参数测量与创新应用实验实验讲义大恒新纪元科技股份有限公司所有不得翻印前言空间光调制器是一类能将信息加载于一维或两维的光学数据场上,以便有效的利用光的固有速度、并行性和互连能力的器件。
这类器件可在随时间变化的电驱动信号或其他信号的控制下,改变空间上光分布的振幅或强度、相位、偏振态以及波长,或者把非相干光转化成相干光。
由于它的这种性质,可作为实时光学信息处理、光计算等系统中构造单元或关键的器件。
空间光调制器是实时光学信息处理,自适应光学和光计算等现代光学领域的关键器件,很大程度上,空间光调制器的性能决定了这些领域的实用价值和发展前景。
空间光调制器一般按照读出光的读出方式不同,可以分为反射式和透射式;而按照输入控制信号的方式不同又可分为光寻址(OA-SLM)和电寻址(EA-SLM) 。
最常见的空间光调制器是液晶空间光调制器,应用光-光直接转换,效率高、能耗低、速度快、质量好。
可广泛应用到光计算、模式识别、信息处理、显示等领域,具有广阔的应用前景。
本实验是传统光信息处理实验与计算机等先进技术手段相结合的现代光学实验,旨在让学生了解空间光调制器的广泛应用和科研价值。
本实验注重学生对光信息处理中关键器件的理解,同时利用SLM解决实际科研与产业应用问题的能力,实验直观且有很强的指导性,可作为相关专业学生的研究型实验。
实验一SLM 液晶取向测量实验一、 实验目的1. 了解空间光调制器的基础知识。
2. 理解空间光调制器的透光原理。
3. 测量空间光调制器的前后表面液晶分子取向,计算液晶扭曲角。
二、 实验原理根据液晶分子的空间排列不同,可将液晶分为向列型、近晶型、胆甾型3类。
其中扭曲向列液晶 (Twisted Nematic Liquld Crystal ,TNLC)是液晶屏的主要材料之一,它是一种各向异性的媒质,可以看作是同轴晶体,它的光轴与液晶分子的长轴平行。
TNLC 分子自然状态下扭曲排列,在电场作用下会沿电场方向倾斜,过程中对空间光的强度和相位都会产生调制。
空间光调制器参数测量与创新应用实验实验讲义大恒新纪元科技股份有限公司所有不得翻印前言空间光调制器是一类能将信息加载于一维或两维的光学数据场上,以便有效的利用光的固有速度、并行性和互连能力的器件。
这类器件可在随时间变化的电驱动信号或其他信号的控制下,改变空间上光分布的振幅或强度、相位、偏振态以及波长,或者把非相干光转化成相干光。
由于它的这种性质,可作为实时光学信息处理、光计算等系统中构造单元或关键的器件。
空间光调制器是实时光学信息处理,自适应光学和光计算等现代光学领域的关键器件,很大程度上,空间光调制器的性能决定了这些领域的实用价值和发展前景。
空间光调制器一般按照读出光的读出方式不同,可以分为反射式和透射式;而按照输入控制信号的方式不同又可分为光寻址(OA-SLM)和电寻址(EA-SLM) 。
最常见的空间光调制器是液晶空间光调制器,应用光-光直接转换,效率高、能耗低、速度快、质量好。
可广泛应用到光计算、模式识别、信息处理、显示等领域,具有广阔的应用前景。
本实验是传统光信息处理实验与计算机等先进技术手段相结合的现代光学实验,旨在让学生了解空间光调制器的广泛应用和科研价值。
本实验注重学生对光信息处理中关键器件的理解,同时利用SLM解决实际科研与产业应用问题的能力,实验直观且有很强的指导性,可作为相关专业学生的研究型实验。
实验一SLM 液晶取向测量实验一、 实验目的1. 了解空间光调制器的基础知识。
2. 理解空间光调制器的透光原理。
3. 测量空间光调制器的前后表面液晶分子取向,计算液晶扭曲角。
二、 实验原理根据液晶分子的空间排列不同,可将液晶分为向列型、近晶型、胆甾型3类。
其中扭曲向列液晶 (Twisted Nematic Liquld Crystal ,TNLC)是液晶屏的主要材料之一,它是一种各向异性的媒质,可以看作是同轴晶体,它的光轴与液晶分子的长轴平行。
TNLC 分子自然状态下扭曲排列,在电场作用下会沿电场方向倾斜,过程中对空间光的强度和相位都会产生调制。
高中物理实验测量光的偏振与光的偏光器的实验方法光的偏振是指光波在传播过程中,电矢量振动方向只在一个平面上的现象。
而光的偏光器则是用来控制光波偏振方向的装置。
为了更好地理解和实验测量光的偏振以及光的偏光器的性质,下面将介绍一种实验方法。
实验材料:1. 透明的偏振片(光的偏光器)2. 白色光源(如白炽灯或LED灯)3. 三条安装好的白色绳4. 尺子和直尺5. 支架和夹子6. 角尺(可能需要)实验步骤:1. 首先,将支架放在实验桌上,并使用夹子固定好。
2. 将白色光源放在支架上,并调整好光源的位置。
3. 将一个透明的偏振片插入光源和观察点之间的路径上,并调整偏振片的位置,使其垂直于光源方向。
4. 使用直尺测量并记录下观察点与光源的距离。
5. 用两根白色绳将观察点和光源点连接起来,并保持绳子的张力均匀。
6. 将第二个透明的偏振片插入观察点和光源点之间的路径上,并将其旋转一定角度。
7. 观察第二个偏振片的透过光强度变化。
实验原理:1. 利用偏振片的特性,可以得出一个透过光的强度与入射光与偏振方向之间的夹角的余弦平方成反比的关系。
2. 当两个透明偏振片的偏振方向垂直时,透过光的强度最小,称为极小光强。
3. 当两个偏振片的偏振方向平行时,透过光的强度最大,称为最大光强。
4. 通过旋转以及调整两个透明的偏振片的角度,可以观察到透过光的强度的变化,从而验证光的偏振性质。
实验结果:1. 记录每个角度下透过光的强度与角度的关系。
2. 绘制出透过光强度与角度的图表,并分析图表中的极小光强和最大光强的出现情况。
3. 根据图表分析,可以得到光的偏振与偏振片角度之间的关系。
实验注意事项:1. 实验室中应保持较暗的环境,以确保测量的准确性。
2. 实验过程中要仔细调整偏振片的位置和角度,以确保实验结果的可靠性。
3. 在测量之前,需要进行多组重复实验,以取得更加准确的数据。
4. 在实验过程中,要小心操作,避免触碰光源或热源,以免造成伤害。
液晶光电效应综合实验摘要:本实验主要通过液晶光开关电光特性综合试验仪来进行液晶的电光特性测量实验,测量液晶光开关的电光特性曲线,并由此得到阈值电压和关断电压,并绘制液晶光开关的时间响应曲线得到液晶的上升时间和下降时间,测量由液晶光开关矩阵所构成的液晶显示器的视角特性以及在不同视角下的对比度,了解液晶光开关的工作条件。
关键字:液晶光电效应引言:液晶是介于液体与晶体之间的一种物质状态。
一般的液体内部分子排列是无序的,而液晶既具有液体的流动性,其分子又按一定规律有序排列,使它呈现晶体的各向异性。
当光通过液晶时,会产生偏振面旋转,双折射等效应。
液晶分子是含有极性基团的极性分子,在电场作用下,偶极子会按电场方向取向,导致分子原有的排列方式发生变化,从而液晶的光学性质也随之发生改变,这种因外电场引起的液晶光学性质的改变称为液晶的电光效应。
实验目的:1.在掌握液晶光开关的基本工作原理的基础上,测量液晶光开关的电光特性曲线,并由电光特性曲线得到液晶的阈值电压和关断电压。
2.测量驱动电压周期变化时,液晶光开关的时间响应曲线,并由时间响应曲线得到液晶的上升时间和下降时间。
3.测量由液晶光开关矩阵所构成的液晶显示器的视角特性以及在不同视角下的对比度,了解液晶光开关的工作条件。
4.了解液晶光开关构成图像矩阵的方法,学习和掌握这种矩阵所组成的液晶显示器构成文字和图形的显示模式,从而了解一般液晶显示器件的工作原理。
实验原理:1.液晶光开关的工作原理液晶的种类很多,仅以常用的 TN(扭曲向列)型液晶为例,说明其工作原理。
TN型光开关的结构如图 1 所示。
在两块玻璃板之间夹有正性向列相液晶,液晶分子的形状如同火柴一样,为棍状。
棍的长度在十几埃(1 埃= 10-10米),直径为 4~6 埃,液晶层厚度一般为 5-8 微米。
玻璃板的内表面涂有透明电极,电极的表面预先作了定向处理(可用软绒布朝一个方向摩擦,也可在电极表面涂取向剂),这样,液晶分子在透明电极表面就会躺倒在摩擦所形成的微沟槽里;电极表面的液晶分子按一定方向排列,且上下电极上的定向方向相互垂直。
液晶空间光调制器相位特性测量⽬录摘要..................................................................................I Abstract................................................................................. II 第⼀章绪论 (1) 1.1研究背景 (1)1.2 L C S L M概述 (1)1.2.1 L C S L M简介 (1)1.2.2 L C S L M的应⽤ (2)1.3 L C S L M相位特性测量⽅法综述 (3)1.4研究⽬的与意义 (5)第⼆章T N-L C S L M相位调制特性测量 (7)2.1T N-L C S L M简介 (7)2.1.1振幅调制原理 (8)2.1.2相位调制原理 (9)2.2扭转⾓测量 (10)2.3最⼤相位调制深度测量 (11)2.3.1光学结构 (11)2.3.2应⽤于条纹相移计算的傅⾥叶变换法 (12)2.3.3最⼤相位调制深度测量实验 (14)2.4最⼤相位调制特性测量 (15)2.5⼩结 (16)第三章Z T N-L C S L M相位调制特性的共路⼲涉测量 (17)3.1Z T N-L C S L M简介 (17)3.1.1结构介绍 (17)3.1.2相位调制原理 (17)3.2共路⼲涉测量相位调制特性原理 (18)3.2.1共路⼲涉法原理 (19)3.2.2琼斯矩阵分析 (20)3.3渥拉斯顿棱镜相关计算 (21)3.4相位调制特性测量实验 (22)3.5⼩结 (24)第四章Z T N-L C S L M⽣成像差的共路⼲涉测量 (25)4.1⽣成像差测量⽅法综述 (25)V4.2共路⼲涉法⽣成像差测量原理 (26)4.2.1光学结构描述 (26)4.2.2琼斯矩阵分析 (27)4.3移相⼲涉法波前重建 (28)4.4⽣成像差测量实验 (29)4.5⼩结 (32)结论 (35)参考⽂献 (37)致谢 (41)攻读学位期间发表的学术论⽂及研究成果 (43)VI第⼀章绪论第⼀章绪论1.1研究背景在现代光学技术应⽤中,光学信息的获取和能量的传递越来越重要。
光的偏振与分光实验光是一种电磁波,它具有波动性质和粒子性质。
在我们的日常生活中,我们经常遇到光的现象,比如阳光的照射、彩虹的出现等等。
然而,光并不是完全随机的,它具有一定的偏振性质。
光的偏振是指光波的振动方向固定在某一平面上的现象。
而分光实验则是用来研究光的组成和性质的一种实验方法。
光的偏振是由于光波的电场矢量在空间中的振动方向具有一定的规律性。
光的偏振可以分为线偏振和圆偏振两种。
线偏振是指光波的电场矢量在空间中只在一个方向上振动,而圆偏振是指光波的电场矢量在空间中按照一个圆周轨迹振动。
光的偏振性质在很多领域都有重要的应用,比如在光学仪器中的应用、光通信中的应用等等。
分光实验是一种用来将光按照不同波长进行分离的实验方法。
分光实验可以通过光的衍射、干涉等现象来实现。
其中,最常见的分光实验方法是使用光栅。
光栅是一种具有一定周期性的平行透明条纹的光学元件。
当光通过光栅时,会发生衍射现象,不同波长的光会以不同的角度发生衍射,从而实现光的分离。
在分光实验中,我们可以使用分光仪来观察分离后的光谱。
分光仪是一种专门用来观察光谱的仪器,它可以将光谱投影到观察屏上,使我们能够清晰地观察到光的分离情况。
通过观察光谱,我们可以了解到不同波长的光在分光实验中的行为,进而研究光的性质。
除了分光仪,我们还可以使用偏振片来观察光的偏振性质。
偏振片是一种能够选择性地透过或阻止特定方向的偏振光的光学元件。
通过使用偏振片,我们可以将偏振的光转化为线偏振或圆偏振光。
这样,我们就可以观察到光的偏振性质,并进一步研究光的振动方向和振动状态。
光的偏振和分光实验在科学研究和工程应用中都有着重要的地位。
在物理学中,光的偏振性质是研究光波本质的重要内容之一。
通过研究光的偏振性质,我们可以更深入地了解光的本质和行为规律。
在工程应用中,光的偏振性质和分光实验被广泛应用于光学仪器、光通信、光储存等领域。
例如,在光通信中,通过控制光的偏振性质,可以实现光信号的传输和处理。
大学物理液晶的电光特性实验报告液晶电光效应实验报告液晶电光效应实验实验报告熊建摘要:液晶是一种高分子材料,因其特殊的物理、化学性质,特殊的光学性质,以及对电磁场的敏感,现在已被广泛应用于轻薄型的显示技术上。
关键词:液晶,电光特性,时间响应特性,视角特性液晶是介于液体与晶体之间的一种物质状态。
液晶既具有液体的流动性,其分子又按一定规律有序排列,使它呈现晶体的各向异性。
光通过液晶时,产生偏振面旋转,双折射等效应。
液晶分子是含有极性基团的极性分子,在电场作用下,偶极子会按电场方向取向,导致分子原有的排列方式发生变化,从而液晶的光学性质也随之发生改变,这种因外电场引起的液晶光学性质的改变称为液晶的电光效应。
测量液晶光开关的电光特性曲线,得到液晶的阈值电压和关断电压;测量驱动电压周期变化时液晶光开关的时间响应曲线,得到液晶的上升时间和下降时间;测量由液晶光开关矩阵所构成的液晶显示器的视角特性以及在不同视角下的对比度,了解液晶光开关的工作条件。
了解液晶光开关构成图像矩阵的方法,学习和掌握这种矩阵所组成的液晶显示器构成文字和图形的显示模式,从而了解一般液晶显示器件的工作原理。
【实验时间】:5月16日上午;【实验条件】:室温25℃【实验目的】:1.在掌握液晶光开关的基本工作原理的基础上,测量液晶光开关的电光特性曲线,并由电光特性曲线得到液晶的阈值电压和关断电压。
2.测量驱动电压周期变化时,液晶光开关的时间响应曲线,并由时间响应曲线得到液晶的上升时间和下降时间。
3.测量由液晶光开关矩阵所构成的液晶显示器的视角特性以及在不同视角下的对比度,了解液晶光开关的工作条件。
4.了解液晶光开关构成图像矩阵的方法,学习和掌握这种矩阵所组成的液晶显示器构成文字和图形的显示模式,从而了解一般液晶显示器件的工作原理。
【实验仪器】:液晶电光效应实验仪一台,液晶片一块【实验原理】1.液晶光开关的工作原理液晶的种类很多,仅以常用的TN(扭曲向列)型液晶为例,说明其工作原理。
扭曲向列型液晶显示器的结构和工作原理扭曲向列型液晶显示器 (TN-LCD) 是一种常见的液晶显示技术,广泛应用于计算机显示器、手机屏幕等设备中。
它采用了一种扭曲向列的结构和工作原理,使得液晶分子能够控制光的传播方向,以产生图像。
TN-LCD由数个关键组件组成,包括玻璃基板、液晶分子层、电极和色彩滤光器。
其中,玻璃基板上均匀涂层有细小的电极。
液晶分子层位于两块玻璃基板之间,通过电场控制扭曲分子的方向。
色彩滤光器位于液晶层的顶部,用于产生彩色图像。
液晶分子的扭曲是TN-LCD的关键特性。
在没有电场时,液晶分子是自然扭曲的,将光线旋转90度。
而当电场施加在液晶分子上时,它们会重新排列,使得扭曲的角度减小,从而通过液晶层的光线可以透射出来。
这种通过电场控制液晶分子的扭曲程度的方式,实现了TN-LCD的工作原理。
TN-LCD只有两个状态:激活和不激活。
当电场施加在液晶分子上时,液晶分子扭曲的角度减少,使得光线可以透射。
而当没有电场时,液晶分子保持自然扭曲状态,使得光线无法透射。
通过在液晶屏上排列成像素阵列,并控制每个像素的电场,可以实现不同的亮度和颜色。
然而,TN-LCD也存在一些缺点。
观看角度有限,如果从不同的角度观看液晶屏,图像的明亮度和颜色会发生明显的变化。
此外,响应时间相对较慢,对于快速移动的图像,可能出现模糊的现象。
在色彩表现方面,TN-LCD也不如其他液晶显示技术。
总的来说,扭曲向列型液晶显示器通过控制液晶分子的扭曲程度,实现了图像的显示。
虽然存在一些缺点,但它仍然是一种经济实用的液晶显示技术,在许多应用中得到了广泛应用。
一、实验目的1. 理解空间光调制的基本原理和过程。
2. 掌握空间光调制器(SLM)的基本操作和调节方法。
3. 分析不同调制模式下的光信号特性。
4. 探讨空间光调制在光学通信和成像中的应用。
二、实验原理空间光调制是一种利用光束的空间分布来调制信息的技术。
它通过改变光束的空间相位、振幅或偏振态,实现信息的传输和加工。
空间光调制器(SLM)是实现空间光调制的关键元件,它可以将电信号转换为光信号的空间分布。
本实验中,我们使用了一种基于液晶的SLM,其原理是利用液晶分子的取向变化来调制光束的偏振态。
当电场作用于液晶时,液晶分子会按照电场方向排列,从而改变光束的偏振态,实现空间光调制。
三、实验仪器与设备1. 光源:He-Ne激光器2. SLM:液晶空间光调制器3. 放大器:透镜组4. 光功率计5. 光谱分析仪6. 数据采集卡7. 计算机四、实验步骤1. 搭建实验系统:将He-Ne激光器输出光束通过SLM,然后经过放大器聚焦到检测器上。
2. 调节SLM:调整SLM的偏振片和相位板,观察检测器上的光信号变化,直到达到预期效果。
3. 调制模式实验:a. 振幅调制:使用数据采集卡将数字信号输入SLM,观察检测器上的光强变化,分析振幅调制特性。
b. 相位调制:调整SLM的相位板,观察检测器上的光强和相位变化,分析相位调制特性。
c. 偏振调制:调整SLM的偏振片,观察检测器上的光强和偏振态变化,分析偏振调制特性。
4. 实验数据记录与分析:记录不同调制模式下的实验数据,分析光信号特性,并与理论值进行对比。
五、实验结果与分析1. 振幅调制:实验结果表明,振幅调制可以实现光强的线性变化,调制深度与输入信号幅度成正比。
2. 相位调制:实验结果表明,相位调制可以实现光强的周期性变化,调制深度与输入信号相位差成正比。
3. 偏振调制:实验结果表明,偏振调制可以实现光强和偏振态的周期性变化,调制深度与输入信号偏振态差成正比。
六、实验结论1. 空间光调制是一种有效的信息传输和加工技术,具有调制速度快、抗干扰能力强等优点。
多微畴扭曲结构的偏振独立的液晶调制器件1. 摘要多微畴扭曲结构的偏振独立的液晶调制器件是一种新型的液晶显示技术,它可以实现对液晶分子在微观尺度上的精确控制,从而实现更高质量的显示效果。
本文将对这一新型液晶调制器件的原理、性能特点以及在液晶显示领域中的应用前景进行介绍和分析。
2. 原理多微畴扭曲结构的偏振独立的液晶调制器件是一种基于扭曲液晶的技术,其原理是通过在微观尺度上对液晶分子的排列和扭曲进行精确控制,从而实现对入射光的偏振状态进行调制。
具体来说,它利用了液晶分子在电场作用下的扭转旋转行为,通过在不同位置施加不同的电场来精确控制液晶分子的扭转角度,从而实现对入射光的偏振状态进行调制。
3. 性能特点多微畴扭曲结构的偏振独立的液晶调制器件具有以下几个显著的性能特点:- 高精度调制:由于可以对液晶分子在微观尺度上进行精确控制,因此可以实现对入射光的偏振状态进行高精度的调制,从而实现更高质量的显示效果。
- 偏振独立:与传统的液晶调制器件不同,多微畴扭曲结构的偏振独立的液晶调制器件可以实现对偏振状态的独立调制,不受外界环境的影响,具有更加稳定的性能表现。
- 响应速度快:由于液晶分子在电场作用下的扭转旋转行为十分迅速,因此多微畴扭曲结构的偏振独立的液晶调制器件具有较快的响应速度,适合于高速显示应用。
4. 应用前景多微畴扭曲结构的偏振独立的液晶调制器件作为一种新型的液晶显示技术,具有广阔的应用前景。
它可以应用于各种类型的液晶显示设备中,如智能手机、平板电脑、电视机等,可以为这些设备提供更高质量的显示效果。
它还可以应用于虚拟现实、增强现实等新兴领域,为这些领域的发展提供技术支持。
5. 结论多微畴扭曲结构的偏振独立的液晶调制器件是一种具有重要应用前景的新型液晶显示技术。
它通过对液晶分子在微观尺度上的精确控制,实现了对入射光的高精度偏振状态调制,具有许多优秀的性能特点。
相信随着技术的不断进步和发展,多微畴扭曲结构的偏振独立的液晶调制器件将会在液晶显示领域中发挥越来越重要的作用,为人们带来更好的视觉体验。