學術研究
畢業論文
利用液晶相位空間光調制器實現波長及焦距可調之反射式Fresnel光學透鏡
姓名 : 王生樂
指導教授
鄭恪亭
論文摘要
本實驗係利用反射式液晶空間光調制器(Reflective Liquid Crystal Spatial Light Modulator, 簡稱RLC-SLM)產生不同樣式之Fresnel Zone Plates (簡稱FZP),透過調制灰階、聚焦位置及對應波長等參數進行白光色彩分離暨色序式顯示的加法混色調制效果,實現即時性波長及焦距可調之反射式Fresnel光學聚焦透鏡。
首先,我們藉由Matlab進行輸入之FZP圖型資訊繪製與檢視,透過灰階調制選定適宜的參數範圍。利用RLC-SLM輸出FZP為二元相位式FZP,相較於傳統製程的FZP必須犧牲奇數圈或偶數圈的繞射效率,能有更高的光利用效率及繞射效率。當以RLC-SLM呈現之FZP其奇偶圈相位差為π時,元件之第一階繞射效率經誤差校正後約為36~38%,其結果趨近於二元相位式之FZP繞射效率理論最大值40.5%。其次,基於FZP具有高階聚焦點的現象,我們成功地透過程式碼塗改某些不必要圈數的存在,進而製造出該FZP原不存在的聚焦點。
最後,我們利用FZP將白光主要波長分離成對應顏色的聚焦點,證明FZP圖型能夠針對選定波長進行聚焦,而其他波長則呈現非完全聚焦或甚至散焦的成像結果。此外,亦利用網頁編碼器Adobe Brackets以高於人眼分辨率之影格率(frame rate)快速切換對應光源波長峰值之不同FZP形成加法混色效果,透過量測白光光源與聚焦點的光譜交互確認相符,即輸入具有多個波長峰值之光源時,焦距上會呈現對應不同顏色調制結果。換言之,可利用該方法透過FZP及加法混色法達成白光聚焦之反射式Fresnel光學聚焦透鏡。
關鍵字:液晶、空間光調制器、菲涅耳區板、繞射效率、色序式顯示技術