發(fā)布時(shí)間：2018-03-08 12:46

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

【摘要】：長(zhǎng)焦深的光學(xué)元件在激光直寫(xiě)、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(zhǎng)焦深,但在實(shí)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(zhǎng)焦深光學(xué)元件的研究中,將賦予長(zhǎng)焦深光學(xué)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(duì)比了幾種常見(jiàn)的液晶空間光調(diào)制器相位調(diào)制測(cè)量方法,選用馬赫—曾德干涉光路對(duì)XGA2型液晶空間光調(diào)制器的相位調(diào)制特性進(jìn)行了測(cè)量。獲得了干涉條紋圖像,并通過(guò)圖像處理結(jié)合最大概率原則的方法提取了條紋的相對(duì)移動(dòng)量及周期,利用最小二乘多項(xiàng)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(xiàn)。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(duì)菲涅爾透鏡的抽樣問(wèn)題以及衍射效率問(wèn)題進(jìn)行了分析。利用Matlab編程將多個(gè)不同焦距的菲涅爾透鏡與液晶閃耀光柵鑲嵌在一起,通過(guò)隨機(jī)采樣的方法同時(shí)寫(xiě)入到液晶空間光調(diào)制器上,根據(jù)每個(gè)透鏡軸向焦點(diǎn)相互交疊的原則,延長(zhǎng)了焦深,同時(shí)制作了焦深范圍為1000mm~1040mm的復(fù)用透鏡灰度圖�；�于Matlab仿真模擬了復(fù)用透鏡聚焦實(shí)驗(yàn),介紹了模擬實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的原理,并對(duì)仿真的結(jié)果進(jìn)行了分析。搭建了多焦復(fù)用透鏡聚焦實(shí)驗(yàn)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(guò)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(qiáng)度兩個(gè)方面對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較和分析。實(shí)驗(yàn)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(zhǎng),并且在整個(gè)焦深范圍內(nèi),其分辨率基本保持不變且與單透鏡接近,驗(yàn)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(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TN761;TH74

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1583958