光敏自组装单层膜用于液晶光控取向的研究

用丁二酸酐和7-羟基香豆素合成了含有脂肪族羧酸基团的光敏化合物，利用脱水反应使它在玻璃(或石英)基板表面形成自组装单层膜。用偏振紫外光照射光敏性自组装膜，与光矢量方向匹配的香豆素基团发生[2 2]周环反应，反应产物沿辐照光的偏振方向分布，形成表面张力各向异性的薄膜。用它作为向列相液晶取向膜制成平行液晶器件，在偏光显微镜下观察，发现取得了均一、稳定的取向效果。并且该取向膜有良好的热稳定性。     

液晶波前校正器过驱动矩阵的测量方法研究

从自适应光学应用的角度,对液晶波前校正器的过驱动矩阵的测量方法进行了系统研究。对量化级次和延迟时间进行了优化,最优量化级次为32级,最优延迟时间为14帧。最后,在延迟时间为14帧时,测量了液晶波前校正器的过驱动矩阵和终到位相矩阵,并对中等强度大气湍流进行了仿真校正,仿真计算结果与理论预期吻合得很好,表明测量方法可行。     

单体平均官能度对制备液晶/聚合物光栅的影响

液晶／聚合物光栅，即全息聚合物分散液晶光栅(Holographic polymer dispersed liquid crystal，HPDLC)是一种新型光电子信息功能器件。采用紫外光固化丙烯酸脂和向列相液晶TEB30A制备了透射HPDLC型光栅，探讨了单体平均官能度对液晶／聚合物光栅的影响。实验将官能度分别为2．0和5．0的两种单体混合。使平均官能度在2．0～5．0变化，制备出系列HPDLC透射型光栅，通过观察光栅形貌、测量光栅的衍射效率及驱动电压，分析了相分离过程中的光聚合速度和液晶扩散速度的匹配问题。     

用夏克-哈特曼探测器测量人眼波前像差

为了精确测量人眼的高低阶像差,设计并搭建了一套人眼波前像差精确测量光学系统。该系统采用夏克-哈特曼波前探测器进行波前探测,可以在不同瞳孔、不同视场和不同调焦状态下精确测量人眼的波前像差。用ZEMAX软件对系统进行模拟分析,验证了该系统的探测精度,讨论了系统的调焦性能。用该系统实验分析了人眼各阶像差的分布情况、瞳孔大小和调焦状态对人眼波前像差的影响,以及人眼波前像差的时间和空间变化特性(变化频率约3 Hz,等晕角约为1.5°)。结果表明,该系统精度高(PV1/20λ),操作方便,是人眼波像差的研究和个性化角膜手术的有力工具。     

液晶自适应光学系统中控制矩阵的精度分析和优化

为了提高自适应光学系统的校正精度,提出了一种新的通过改变测量响应矩阵时的调制波长来准确计算控制矩阵的方法。首先,测量去除平移项的前35项Zernike模式在不同调制波长下的实际光波位相调制曲线。然后,对每个调制波长,依次计算相对于原点的位相调制曲线,最终将找到一个与实际光波位相调制曲线斜率相差最小的位相调制曲线。其所对应的调制波长,就是测量响应矩阵时,在相应的Zernike模式下应该施加在液晶波前校正器上的调制波长。这样,对于35个Zernike模式,便可以找到35个调制波长。最后,对于每个Zernike模式即响应矩阵的每一列对相应的调制波长进行归一化,最终得到准确的控制矩阵。实验表明,用此方法后,液晶自适应光学系统的校正精度由73%提高到了95%以上。校正误差为常规方法的1/5,且此比例系数与系统的最大畸变补偿位相的大小无关。此方法极大地提高了液晶自适应光学系统的校正精度。     

自适应光学系统中倾斜镜的自适应逆控制

为了克服自适应光学系统中倾斜镜的迟滞响应,提高响应的线性度,改善倾斜镜的控制精度,研究了倾斜镜的迟滞非线性效应。提出了一个基于频率相关的Mutified-Prandtl-Ishlinskii(MPI)模型的补偿方法来在线自适应逆补偿倾斜镜的迟滞非线性。结合反馈PID控制构成了自适应逆前馈复合控制方案,其中自适应逆前馈克服了由于频率等因素引起的迟滞曲线变化,反馈PID则改善了整体的控制性能。建立了倾斜镜二阶系统模型来估计倾斜镜系统的输出,解决了MPI模型参考信号的问题,避免了增加额外前馈传感器,保证了光能量的利用率。实验结果表明,倾斜镜系统15 Hz非线性迟滞率由原来的24.28%降为1.17%,线性度提高了约95%,控制精度较传统PID方法提高了约60%。该方法能够有效补偿倾斜镜的迟滞非线性,提高了自适应光学系统中倾斜镜的校正精度。     

LCOS人眼像差校正仪的系统控制实现

建立了一套基于LCOS校正器的人眼像差自适应校正系统,并为该系统编写了一套完整的控制软件。该系统采用哈特曼波前探测器进行波面探测,将探测所得波前畸变经过PC计算处理后转化为灰度图,再通过PC把灰度图发送给LCOS上进行波面校正,通过校正人眼像差的方式来提高系统成像质量。经过实测,系统波前误差得到大幅度降低。实测表明,该系统的控制软件算法可以实现低阶大像差情况下人眼视网膜高分辨率成像。     

液晶自适应光学系统中倾斜镜的建模与控制

为了提高液晶自适应光学系统的波前探测精度,研究了该系统中倾斜镜的校正方法。分析了液晶自适应光学系统中各环节的物理特性,利用拉格朗日方程给出了倾斜镜系统模型的基本结构;采用子空间辨识方法确定了模型参数,同时利用非线性最小二乘算法对子空间模型的频域特性进行了修正。修正后模型幅频特性均方根误差为0.024 5dB,相频特性均方根误差为1.9008°。引入Smith控制策略来解决倾斜镜校正波前整体倾斜过程中的时滞问题;利用子空间辨识出的模型分别进行Smith和PID的仿真和实验验证,得到的结果与仿真计算相吻合,即在相同稳定裕度的情况下,采用Smith补偿PID算法的误差抑制带宽比传统PID算法提高了23.97%。最后,用提出的方法对一组湍流整体倾斜信号进行了校正。结果显示:采用Smith补偿PID算法的控制精度比传统PID算法提高了21.03%,证实提出的方法优化了倾斜镜的校正精度,保证了开环液晶自适应光学系统的波前探测精度。