[发明专利]基于光寻址液晶空间光调制器的湍流模拟装置

说明书

技术领域

本发明属于大气光学及自适应光学领域，涉及基于光寻址液晶空间光调制器的湍流模拟装置，可用于激光在大气或液体等湍流介质中传输特性实验仿真研究等。

背景技术

随着大气光学、光通信等技术的不断发展，大气湍流对光传输所引起的光学效应受到人们越来越广泛的关注。当激光在大气中传输时，大气湍流引起的相位随机起伏对光的传输造成了很大扰动，极大地影响了光电系统整体工作特性。因此有必要开展针对性的研究，进一步分析大气湍流对光电系统的影响因素，从中发现一些有价值的实验结果或实验现象，进一步为一些重要的光电系统设计提供重要的参考数据。

针对上述研究工作，目前已考虑的一种途径是开展现场实验，但由于大气光学的一些特点，现场实验费时费力，成本高并且实验数据难以采集，实验条件难以重复确认，因而没有被广泛采用。另一种途径是通过气体、液体以及基于微加工技术的相位屏来模拟大气湍流。其中，气体和液体方法是利用其本身对流形成的，原理简单，但具有重复性差、难散热、强度不易于控制等缺点；而基于微加工技术的相位屏则是将湍流的相位畸变刻蚀在玻璃基板上，在试验中一般通过旋转相位屏来模拟大气湍流特点，其固有的缺点是相位变化固定，旋转波面具有周期性，这也与实际情况的差距较大。

此外，有人也提出了一种途径，即利用液晶优异的电光特性来模拟大气湍流，一般采用改变电压来控制液晶的折射率。由于液晶光调制器结构具有可编程驱动、与集成电路匹配、成本低、可动态调制等优点，可能会成为湍流特征模拟器未来的技术发展趋势之一。国际上已有多家单位都开展了这方面的研究工作，例如，美国海军实验室的ChristopherC.Wilcox等【Christopher C.Wilcox et al..New developments inliquid crystals[M].Intech，2009，71～92】，中国长春光机所胡立发等【Lifa Hu et al..A liquid crystal atmospheric turbulencesimulator[J].OPTICS EXPRESS，2006，14(25)，11911～11918】，都成功了实现利用液晶空间光调制器来模拟大气湍流。但上述研究工作中，目前所利用液晶空间光调制器来模拟大气湍流都是使用传统的电寻址方法，即一对相邻的行电极和一对相邻的列电极之间的区域构成像素。电寻址是通过条状电极来传递信息的，电极尺寸的减少有一个限度，所以像素尺寸也有限度，即有一个分辨率极限，并且由于电极本身不透明，所以像素的有效通光面积与像素总面积之比即开口率较低，对实际结果也有一定影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，提供一种基于光寻址液晶空间光调制器的湍流模拟装置，该装置可以克服分辨率极限，形成折射率连续动态可调的湍流模拟装置。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于光寻址液晶空间光调制器的湍流模拟装置，特点在于其构成包括写入光和读出光，沿写入光方向依次是偏振片、薄膜场效应晶体管(Thin Film Transistor，简称为TFT)液晶屏、薄透镜、光寻址液晶空间光调制器和分光片，所述的读出光是由分光片入射的，所述的分光片与所述的读出光光束成45°，计算机经驱动模块与所述的TFT液晶屏相连，其中偏振片、TFT液晶屏、驱动模块、计算机、薄透镜构成了写入光装置，所述的TFT液晶屏的结构依次是：第一玻璃基板、第一透明导电膜、黑矩阵、第一液晶取向层、液晶层、第二液晶取向层、第二透明导电膜、TFT阵列、第二玻璃基板，一稳压交流电源接在所述的第一透明导电膜和第二透明导电膜上，由计算机经驱动模块控制驱动TFT液晶屏的相位变化，对所述的写入光进行调制；

所述的光寻址液晶空间光调制器的结构依次是：第一玻璃基板、第一透明导电膜、光敏层、隔光层、多层介质膜反射镜、第一液晶取向层、液晶层、第二液晶取向层、第二透明导电膜和第二玻璃基板，一稳压交流电源接在第一透明导电膜和第二透明导电膜上；

所述的薄透镜的位置能将所述的TFT液晶屏的液晶层平面成像在所述的光寻址液晶空间光调制器的光敏层上，由光敏层接收被所述的TFT液晶屏的液晶层相位变化调制后的写入光，使所述的光敏层的电阻产生相应的变化，从而改变所述的液晶层的电压，使所述的液晶层实现动态调节液晶的分子排列而写入相关的相位信息，进而对输出光进行调制，使经所述的分光片反射输出具有所述的相位信息的输出光。