面向全息顯示的LCOS盒邊緣場效應(yīng)研究.pdf

1、隨著電子、光學(xué)和材料的快速發(fā)展，人們對信息表示的要求越來越高，不僅要求信息傳遞的速度快捷，也在身臨其境的3D感知和舒適度方面提出了更高的要求。全息顯示技術(shù)可以提供物光波的振幅和相位信息，滿足人的視覺生理和心理因素的需求，將成為3D可視化工具的最終目標(biāo)。
　　 Gabor首先提出光學(xué)全息術(shù)，采用高分辨率的干板或膠片作為顯示媒質(zhì)。雖然可以顯示逼真的三維效果，但是不能實現(xiàn)動態(tài)、實時的顯示。MIT的多媒體實驗室利用聲光調(diào)制器搭建了動態(tài)三

2、維全息顯示系統(tǒng)，將全息技術(shù)從膠片時代帶入數(shù)字時代。空間光調(diào)制器是視頻全息顯示的核心器件，可以實時、動態(tài)地對入射光波進(jìn)行調(diào)制。隨著液晶技術(shù)的發(fā)展，液晶開始被用于開發(fā)空間光調(diào)制器。基于硅基液晶的空間光調(diào)制器(LCOS)，因具有開口率大、分辨率高等特點，被認(rèn)為是實現(xiàn)全息顯示最理想的工具。本文主要研究內(nèi)容及研究成果如下:
　　 1)分析當(dāng)前視頻全息顯示尚未實用化的原因，其中最主要是現(xiàn)有液晶空間光調(diào)制器因為像素間距過大而不能提供足夠?qū)挼囊?/p>

3、場角。如果一幅全息圖被用于3D感知，為顯示一幅有用的全息圖，觀察者的兩只眼睛都必須放在視場中，理想的情況下，觀察者應(yīng)能有一些環(huán)視的可能，看到更多的景物。當(dāng)前的LCOS器件提供的視場角遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，為了增加視場角，必須減小器件的像素尺寸。但是隨像素尺寸減小，外加電場作用下的液晶分子的指向矢會在相鄰像素之間產(chǎn)生邊緣場效應(yīng)，從而對LCOS盒的相位調(diào)制深度和衍射效率產(chǎn)生嚴(yán)重不利的影響。
　　 2)利用吉布斯自由能理論構(gòu)建求解液晶指向矢分布的

4、數(shù)學(xué)模型，使用差分迭代法計算液晶指向矢分布。液晶指向矢的分布情況決定了LCOS對光束的調(diào)制效果。為進(jìn)一步定量分析LCOS的衍射特性和邊緣場效應(yīng)提供了理論基礎(chǔ)。
　　 3)高分辨率LCOS盒邊緣場效應(yīng)現(xiàn)象與像素電極寬度和液晶盒厚度的比率相關(guān)，比率越小相鄰像素之間的邊緣場效應(yīng)越強。論文討論了邊緣場效應(yīng)對LCOS的相位調(diào)制的深度以及衍射效率的影響;分析和模擬了三種不同電極結(jié)構(gòu)液晶裝置的衍射特性:最后指出雙邊叉指電極結(jié)構(gòu)可以有效抑制邊緣