一、全息聚合物弥散液晶材料衍射特性的优化（论文文献综述）
刘澍鑫[1]（2020）在《基于液晶器件的增强现实显示》文中研究说明实现自然舒适的三维显示是人类不断追求的目标。近几年,随着增强现实技术的发展,使三维显示技术可以应用于新的场景。而目前的大部分产品都存在调焦和辐辏冲突的问题,使得用户在长期使用后感到疲劳、恶心。为解决这一问题,许多真三维技术被应用于增强现实显示中。相比于其他真三维显示,多平面显示通过离散的二维切片画面,来构建三维物体,具有方法简单、计算量小、画质高等特点。可切换器件是实现多平面显示的关键。若要应用到增强现实显示领域中,则对可切换器件的尺寸、重量等方面提出了更高的要求。利用液晶材料实现的器件具有电控可调、平板化设计、轻薄紧凑等优点。本文为实现多平面的增强现实显示,针对液晶器件,包括正型聚合物稳定液晶、反型聚合物稳定液晶、几何相位液晶透镜进行了研究,主要工作包括:1.研究了基于正型聚合物稳定液晶散射膜片的多平面增强现实显示。为实现基于时分复用方法的多平面增强现实显示,需要可切换器件具备快速的响应时间,而正型聚合物稳定液晶在具备快速响应特性的同时,又可以作为承接屏幕应用在多平面增强现实显示系统中,实现紧凑的系统设计。（1）研究了正型聚合物稳定液晶的工作机理,实现了0.65 ms的动态响应时间。（2）设计了结构简单的多平面增强现实显示系统,通过时序地切换正型聚合物稳定液晶的散射态和透明态,实现不同深度画面构建,从而实现多平面增强现实显示。2.研究了基于反型聚合物稳定液晶散射膜片的多平面增强现实显示。为了减小基于液晶散射膜系统的功耗,我们将反型聚合物稳定液晶应用在多平面显示中,实现在驱动方法、阈值电压、光学透过率等性能上的优化。（1）研究了反型聚合物稳定液晶的工作机理,并分析了不同因素对其光电特性的影响,实现了2 ms以内快速响应时间。（2）设计了多平面增强现实显示系统,实现具有正确调焦信息的多平面显示。3.研究了基于聚合物稳定液晶的彩色多平面显示。为了实现彩色多平面显示,提高画面的显示质量,实现更加舒适的增强现实显示。（1）研究了聚合物稳定液晶的光谱特性,并分析了数字微镜器件的衍射特性。（2）设计了准直彩色投影光路系统,利用三色LED照明、数字微镜器件作为微显示屏,实现具有正确调焦信息的62.5 Hz双目彩色多平面增强现实显示系统。4.研究了基于几何相位液晶透镜的多平面增强现实显示。为实现多平面的构建,并实现体积小、重量轻的显示系统,提出将几何相位液晶透镜应用于多平面显示系统中,通过改变透镜焦距,实现不同深度画面的构建。（1）研究了基于光配向方法制作的聚合物稳定几何相位液晶透镜,设计了多平面的显示系统,通过采用4f系统组成的双远心光路系统,实现相同视角的多平面增强现实显示,设计并展示了双平面系统。（2）设计了消色差几何相位液晶透镜,研究了其对R、G、B分立波长的聚焦效果,设计了基于消色差透镜的彩色多平面显示系统。
闫占军[2]（2020）在《机载光波导平视显示技术研究》文中指出随着信息社会日新月异的发展,平视显示技术已在诸多领域展示出巨大的应用价值和发展潜力。机载平视显示系统采用高分辨率微型显示器作为图像源,通过准直投射的光学显示方法,将飞行参数、作战告警等信息叠加显示在飞行员正前方无穷远处外景上。机载平视显示系统直接决定了飞行员单位时间内所接收的信息容量和态势感知能力,对于提高战斗机的作战性能,保证其飞行安全性具有无可替代的作用。传统机载平视显示系统采用离散光学透镜组投射光学系统,体积和重量偏大,性能易受座舱装配空间的限制。丰富的机载设备集成化程度日益深化,机载座舱装配空间要求日益苛刻,传统平视显示系统已难以满足现代机载显示设备发展的新需求。新一代的光波导平视显示系统,在保证观察范围、显示视场等光学性能的同时,可以有效实现系统的小型化、轻量化,为机载平视显示系统提供了全新的解决方案。光波导平视显示技术已经成为机载平视显示领域发展的必然趋势。光波导平视显示技术采用波导全内反射多次复合成像原理,存在显示连续性、“百叶窗效应”及“强光闪耀效应”等多种应用难题,然而国内外关于光波导平视显示技术的研究鲜有介绍。本课题面向紧凑化座舱装配需求,采用光波导显示原理,攻克多次复合连续成像、膜层阵列“百叶窗效应”抑制及波导衍射光栅“外景强光闪耀效应”抑制等多项关键技术和制备工艺,研究扁平化光波导平视显示系统,优化显示性能,以灵活布局于紧凑化座舱中,兼容多种机型。本文的主要研究内容和结论如下:1)通过波导理论分析了图像光线在平板波导内的传输条件,为全视场图像光线的传输扩展及光机结构的装配提供了数据参考。分析了波导全息体光栅的衍射特性,波导反射全息体光栅具有更低的波长选择性和更高的衍射效率,有利于显示系统应用。对几何光波导显示中应用到的膜层进行了分析,优化选择了二向性偏振分光膜,在保证光学系统显示效率的条件下,提升外景自然光的透过率。分析了机载光波导平视显示的组成及功能,确定了I光学构型方案进行机载光波导平视显示系统的设计。2)进行了扁平化机载光波导平视显示光学系统的设计。介绍了3.8inch偏振液晶图像源,设计了带状中继光学系统,以配合I光学构型光波导平视显示组合镜,实现机载光波导平视显示系统的扁平化,系统显示像质优异,畸变不足1%,显示视场达到了20°316°,显示分辨率为10243768。3)针对光波导平视显示的多重复合成像,通过匀光通道设计,将图像光线在波导平板内部进行多次分光,拓展光线分布区域,攻克了成像连续性控制技术;对比分析了不同反射膜性能特点,通过观察区域膜层阵列部分反射膜的二向性偏振分光设计,解决了几何光波导平视显示组合镜“百叶窗效应”抑制,提升外景观察均匀性,同时保证了显示效率;通过薄光栅分解理论,采用反射体全息光栅,通过光栅膜层表层折射率调制度渐变处理,消除了光栅膜层的表面光栅,突破了衍射光波导平视显示组合镜的“外景强光闪耀效应”抑制。4)设计了几何光波导平视显示组合镜制备方案,提出了工艺标准,采用环抛修磨设备进行几何光波导平视显示组合镜多棱镜结构的加工,避免应力的引入及胶合界线的损伤,同时探讨了二向性偏振分光膜的镀制工艺。5)分析了对比了全息体光栅感光材料,选择了具有高透过率和折射率调制度的重铬酸铵明胶感光材料进行波导全息体光栅的制备。采用控制曝光强度的方法进行曝光量的控制,通过蒸镀铜灰度板的应用,实现光栅的衍射效率渐变分布。采用双光束曝光光路,通过光学玻璃棱镜进行光线的耦合,同时将全息干版浸润在匹配液槽中,光学玻璃棱镜、全息干版基板及匹配液折射率一致,以降低全息体光栅的噪声干扰,提升光栅质量。提出了衍射光波导平视显示组合镜全息体光栅制备工艺流程,通过365nmUVLED紫外光进行重铬酸胺明胶干版预处理,随后进行波导全息体光栅相干曝光,化学处理后,通过分光光度计监控衍射峰值波长的变化,以匹配显示波长,控制误差不大于±2nm。6)制作了几何光波导平视显示组合镜和衍射光波导平视显示组合镜,并分别与带状中继系统进行了装配调试。几何光波导平视显示系统观察外景通透均匀,有效抑制了“百叶窗效应”,组合镜厚度18mm,显示效率达到10%以上。衍射光波导平视显示系统虚拟画面存在色差,外景强光条件下无明显“闪耀效应”,组合镜厚度8mm。机载光波导平视显示系统具有轻量化、扁平化、模块化、无边框化等显着优势,可以兼容多种机型平台,并且有利于人机效能的提升。
赵志伟[3]（2020）在《大偏转角液晶偏振光栅的研究》文中研究指明液晶偏振光栅是由液晶分子排列成180°扇柱形的周期性纳米结构器件,能够对入射光束施加某一截面直径方向上的连续变化位相使光束发生一级衍射而偏转,当光波长确定时,光栅周期越小,光束偏转角越大。理论预言光束可以100%出射在+1级或-1级衍射级次上,且偏转角范围可达到±40°。相比于其他非机械式光偏转技术,具有体积小、重量轻、偏振选择性的特点,在激光通信、遥感监测、VR与AR穿戴设备等领域中有着应用潜力巨大。目前的问题是液晶偏振光栅的周期难于做到小于2微米,故对于可见光波段的光束偏转角一般难于超过15°,而很多应用场合要求光束偏转范围要超过20°,另外对于1550nm常用光通讯波长,小周期液晶偏振光栅的偏转光束能量效率又太低,致使应用受限,而具体工艺国际上尚未报导,其光场衍射特性也不清楚。本论文针对以上问题展开了研究。对取向液晶的光控取向膜材料进行性能比对,以光控取向膜中光反应基本完毕为基准,得到最佳曝光时间,再以光反应总量为基准判断取向膜的锚定能力。发现OPA51国产材料相对一直使用的ROP进口材料来说曝光时间可以从18分钟减少到7分钟,并在液晶偏振光栅制备实验中证实OPA51光控取向膜具有足够的锚定能,确定作为本实验室今后使用的光控取向膜。针对制备光路中两相干圆偏振光束的光主光线是分开的、且光束截面光强呈高斯分布,使叠加光场边缘处的两相干光有光强差异,造成叠加光场的线偏振态椭偏化,使边缘处光栅条纹对比度下降。计算了两束相干光在非等光强下叠加光场的椭偏化程度,并且设计实验分析了在椭圆偏振光曝光下液晶分子取向度的下降得出两相干光的光强比值大于1.2时液晶的取向度明显下降,造成液晶偏振光栅的条纹对比度明显下降。因此应该严格限定两相干光的光强比在1.21.0之间,避免因为叠加光场椭偏化造成的液晶偏振光栅质量下降。另外,制备周期小于5μm光栅时两相干光主光线分开距离加大,使制备出的光栅有效面积大幅减小,提出解决的对策:将制备光路中小孔光阑后的透镜焦距加长,使相干光束光强分布的高斯曲线扁平化,从而增大叠加光场的有效面积。在制备小周期液晶偏振光栅过程中还发现光控取向膜只能诱导很薄的一层液晶呈扇柱形取向,被诱导取向的液晶层临界厚度（?）主要受光栅周期的约束,光栅周期越小液晶的扇形展曲弹性能越大,能被诱导取向的液晶临界层厚度（?）就越小,且（?）与光栅周期Λ的约束关系还会由于光控取向膜材料不同而不同,对于本研究所用的OPA51光控取向膜,实验测得的液晶层临界厚度（?）≈0.1Λ。然而偏振光栅折束器中的液晶层厚度d还必须满足（?）的条件才能达到最佳衍射效率,受衍射效率约束的液晶层厚度d远大于能被诱导取向的液晶层临界厚度dc。为此提出旋涂多层液晶、逐层光控取向的工艺,利用丙二醇甲醚醋酸酯（PGMEA）作为溶剂稀释液晶聚合物,使液晶层旋涂厚度可以减少到100nm,同时多层液晶旋涂后能够保持15mm以上直径的无缺陷光栅面积,制备出2周期、口径14mm×14mm的液晶偏振光栅折束器,使532nm激光的偏转角达到±15°、衍射效率高达98%,达到同类器件的文献报道最好水平。模拟计算表明:当入射光波长与光栅周期的几何长度接近时衍射效率会大幅下滑,如用光通讯中常用的1550nm激光入射2周期的光栅折束器时衍射效率骤降到30%,入射3周期的光栅折束器时衍射效率回升到66%,虽然偏转角达到31°,但这样的能量效率是激光通讯应用中所不能接受的。因此要继续加大出射偏转角,一味减小光栅周期的做法是行不通的,只能采用光栅级联的办法。通常每级联一个光栅都要插入一个半波片,本研究将相邻两个光栅的扇柱旋转方向反向,即可省去每级光栅前插入的半波片,减少界面损耗,减薄折束器的厚度。当光束通过第一级光栅再进入第二级光栅时产生了倾斜入射问题,不仅导致衍射效率大幅下降,且+1级和+1级的效率差距很大,而增大第二级光栅的周期可减轻这个问题。经过优化处理,级联折束器的设计应该是第一级为小周期光栅、第二级为大周期光栅,如第一级采用4.5μm周期光栅、第二级采用8μm周期光栅,对1550nm激光的级联折束器的偏转角可达31°,其+1级和-1级的衍射效率分别为83%和75%,是可以接受的能量效率以及能量差距。通过本论文的研究,有效挖掘了液晶偏振光栅在激光雷达、激光通信等工程领域中的应用潜力,加速了工业化进展。
汪晓蝶[4]（2020）在《全息聚合物分散液晶（H-PDLC）光栅的研究》文中认为全息聚合物分散液晶光栅（Holographic Polymer Dispersed Liquid Crystal gratings,H-PDLCs）以其具有的电控特性,在全息显示、光通信、光开关、滤波器、多焦点透镜等方面有着独特的应用优势。为了制备出性能优良、结构稳定的透射式H-PDLCs,研究透射型H-PDLCs的制备方案以及工作场强具有重要意义。本论文首先围绕H-PDLCs的制备及电控性能开展了理论分析及液晶电光效应的仿真研究。在介绍了光致聚合物光栅的形成与液晶的电光各向异性的基础上,分析了全息聚合物分散液晶光栅结构的形成和工作原理。并且通过对大孔径环状电极型液晶透镜的相位调制特性进行模拟仿真,研究了液晶在电场中的偏转情况。场强的形成带动液晶偏转产生的（?）n变化,是光栅影响衍射效率的主要因素,也是实现电控衍射效率变化的原因。论文还开展了H-PDLCs的制备研究:研究了全息预聚物材料和液晶盒的制备工艺,以及H-PDLCs的衍射效率和场强调控性能。在无外加电场的情况下,制备的H-PDLCs一级透射衍射效率在10%～60%之间。影响衍射效率变化的主要因素有三个方面,干涉光能量、紫外固化时间以及干涉光夹角,其中干涉光能量是由入射光功率及曝光时间共同决定的。当入射光功率密度为13.13m W/cm2,曝光时间为140s,紫外固化为10min,干涉夹角2θ为10°时衍射效率最大,约为54%。与此同时,对制备的H-PDLCs的角度选择性进行了研究,其半峰宽仅约为5.18°。液晶盒厚为10um的H-PDLCs击穿场强为15V/um,在50Hz,5V/um～13V/um场强的工作状态下,制备的样品衍射效率变化率可以达到约38.9%。
翁一士[5]（2019）在《彩色波导显示光学耦合技术研究》文中研究指明作为目前信息显示技术领域的热点,HMD-AR（Head Mounted Display-Augmented Reality,头戴式增强现实）设备的发展承载着人们对未来信息交互方式的美好愿景。光波导作为一种被广泛认可的HMD-AR技术方案,在体积重量、出瞳大小、对外环境可视性方面具有显着优势。波导耦合技术作为关键技术,直接决定了光波导显示系统的光学效率、出瞳大小、色彩表现、清晰度和画面质量。在当前主要的波导耦合技术中VHG（Volume Holographic Grating,体全息光栅）因其工艺难度低、光学耦合效率高受到广泛关注。但是,目前VHG波导显示技术还存在着视场范围（Field of View,FOV）偏小、色彩表现不够丰富等缺点。另一方面,由于同时涉及复杂的物理与几何光学原理,目前对于VHG波导系统也缺乏有效的光学设计方法以及相应的仿真软件。为了解决这些问题,本论文着眼于VHG波导成像应用,建立了VHG耦合光栅的数理仿真模型,研究分析了VHG的衍射特性,揭示了VHG衍射特性与波导显示系统成像参数之间的相关性,提取了影响FOV与色彩表现的关键光栅参数。并提出了一种双层光栅波导结构,结合VHG衍射特性,利用波导结构光学设计有效提升了VHG波导显示系统的FOV与色彩表现能力。本论文首次将体光栅布拉格衍射与Pancharatnam-Berry（PB）相位调控机制相结合,利用偏振光取向技术与液晶自组装特性,研发了一种新型偏振体全息光栅（Polarization Volum Grating,PVG）。性能上,PVG在保留VHG高效的大角度单级衍射特性的同时,角度的响应带宽较传统光致聚合物VHG提高近2.5倍,波长响应带宽提升4倍。解决了长期以来VHG响应带宽过窄导致的波导成像系统FOV与色彩表现较差的问题。同时,PVG独特的PB偏振特性不但保证了AR波导系统对外环境的较高的可视性,同时也为波导系统提供了新的设计与优化维度。本文建立了严格的PVG数理仿真模型,详细研究了其衍射特性与参数特征;同时研究了PVG具体的制备方法与流程;提出并制备了一种双层PVG彩色波导结构,所制备的PVG光栅在红色、绿色、蓝色波段皆具有超过80%峰值效率,较好的满足了波导耦合工作的需求。本文还搭建了PVG彩色全息波导系统实验样机,成像结果显示该波导系统可实现对角FOV约为35°的全彩图像的清晰显示。测得该波导系统总光学效率高达118.3 nit/lm,对环境光的透过率高达72%,实现了较大FOV下的光波导彩色成像应用,进一步验证了PVG在波导耦合应用中的实用性与优势。本论文工作针对体全息光波导成像技术建立了严格的数理模型与设计方法。针对目前存在的问题,提出了一系列优化设计与方法。特别是PVG的首次提出,为光波导耦合技术提供了新的候选者,有力推动了未来高质量AR波导显示应用的实现。
周鹏程[6]（2019）在《全息三维显示及其在增强现实中的应用》文中研究表明全息技术是理论上最完美的三维显示技术,它通过记录和再现物光场的位相和振幅,产生好似来自于自然场景般栩栩如生的3D视觉。如何实现动态乃至实时的全息三维显示,并使得全息显示真正满足实际应用中大尺寸、大视场、高像质、高分辨和高刷新率的要求,仍然是目前需要解决的问题。同时,近年来,以增强现实（AR）技术为代表的近眼显示兴起,给全息三维显示带来了新的应用场景。相比于桌面式显示,AR等近眼显示对全息光调制器件的要求大为降低,使得近眼式全息显示更容易步入实际的应用。但是近眼式显示一般是头戴式的,也给全息显示提出了轻便小巧的新要求。本文针对以上问题,对裸眼和近眼式的全息三维显示的一些关键技术,包括算法、光调制器、光学系统等进行了研究,主要工作包括:1.研究了计算机制全息图的计算算法,特别是用于相位型全息图迭代型算法。为提高全息再现图像的像质,提出了两种改进的迭代算法,分别是匀称GS算法和动态补偿GS算法。（1）匀称GS算法在迭代的振幅约束过程中,引入加权因子,可以消除黑白图片的全息再现时的图像失真。（2）动态补偿GS算法针对多平面物体,在匀称GS算法的基础上做了进一步改进,根据各个平面的像质高低,对引入的加权因子进行动态调节,可以消除各个平面的像质失衡,提高平均像质。2.研究了基于掺杂液晶光寻址光调制器的全息三维显示。目前的电寻址光调制器件因为像素电极的加工工艺限制,存在尺寸小和分辨率低的问题,而光寻址光调制器可以一定程度上绕开这些问题。（1）研究了掺杂液晶的全息光栅机理,对掺杂液晶全息光栅的记录条件进行了优化,实现了8.46 ms的光学响应时间。（2）研究了高帧频全息显示系统,实现了高刷新率的彩色全息再现。（3）研究了掺杂液晶的光学非线性,采用了非线性干涉法对其三阶光学非线性进行了测量。3.研究了近眼式全息三维显示,主要是AR系统中的全息显示。为了减小全息显示系统体积和重量,使其更好的应用于头戴式AR系统中,提出了采用全息光学元件（HOE）来取代传统的光学元件和子系统,实现紧凑小巧的全息AR显示。（1）设计了消零级的全息AR波导显示器,通过在衍射波导AR的两个HOE中分别增加透镜功能和分离孔,实现了零级滤波功能,无需传统体积较大的4f零级滤波系统,从而精简了全息显示系统。（2）设计了可以实现准直扩束的全息AR显示器,仅仅通过两片HOE,即可实现准直扩束、AR虚实融合和目镜放大功能。
苏衍峰[7]（2019）在《基于空间光调制器的动态全息三维显示技术研究》文中研究表明三维显示技术可以提供人眼所需的立体视觉信息,能够广泛地应用于医疗、军事、娱乐等领域,其中全息三维显示技术能够完整地记录和再现三维物体的全部信息（包括振幅信息和位相信息）,提供人眼所需的全部立体感知,因而被认为是一种理想的真三维显示方法。然而,由于目前的全息记录材料的刷新速率有限,导致传统的光学全息难以满足实时动态的显示需求。近年来,随着空间光调制器（SLM）技术与计算机科学的进步,基于SLM的动态全息三维显示技术逐渐成为了三维显示领域的研究热点。但是,受困于现有的工艺条件和掌握的技术手段,当前SLM的结构参数与高质量全息视频显示需求的SLM的结构参数之间仍然存在差距,直接导致了SLM的空间带宽积受限,从而使得基于SLM的全息三维显示系统的显示效果不能尽如人意。此外,由于三维物体往往具有复杂的空间结构以及庞大的信息量,导致全息图的计算数据量和刷新数据量也较为庞大,从而也限制了实时动态全息三维显示技术的发展。本论文围绕基于SLM的动态全息三维显示技术中存在的关键问题,以动态全息三维显示为研究目标开展相关研究工作,具体研究内容和创新性成果如下:（1）系统性地研究了基于SLM的全息显示机理,重点讨论了全息显示的特征参数,包括分辨率、尺寸和视角,详细分析了 SLM的结构参数对全息再现像的各个特征参数的影响。在再现像分辨率的分析中,分别利用了像素数、点扩散函数（PSF）和调制传递函数（MTF）对全息再现像的分辨率进行了详细的讨论;在再现像尺寸的分析中,分析了再现像尺寸受限的原因,并利用多SLMs全息再现像拼接的方法实现了再现像尺寸的放大,且指出了此方法未来的可拓展性;在再现像视角的分析中,归纳了典型的再现像视角拓展方法,指出了多SLMs曲面拼接方法的有效性与可拓展性,并利用两个SLMs的曲面拼接搭建了全息再现像视角拓展实验验证系统,实现了全息显示的视角拓展。（2）详细阐述了典型的三维物体全息图的计算方法的基本原理,总结了层析法的优势并重点讨论了层析法中深度信息的表达问题,在傅里叶全息显示系统中利用程控变焦透镜来表达深度信息实现了多平面三维显示,并以增强现实显示为应用背景设计了多平面全息增强现实三维显示系统且进行了实验验证,为简化系统光路又提出了利用离轴全息透镜作为图像融合元件的系统优化方法,并实验制作了离轴全息透镜且搭建了优化实验系统;在菲涅尔全息显示系统中利用菲涅尔衍射距离来表达深度信息计算了三维物体的层析菲涅尔全息图并进行了动态光学重建。以双视三维显示为研究目标,提出了基于零级抑制光栅的全息双视三维显示及其增强现实显示方法,理论设计并实验制作了所需的零级抑制光栅,且搭建了全息双视三维显示系统及其增强现实显示系统,并利用层析菲涅尔衍射算法计算了用于全息双视三维显示系统的合成全息图,实现了可供两人同时观看的全息双视三维显示及其增强现实显示的效果。（3）提出了基于单空间光调制器和光栅导光板的双目全息三维显示方法及其增强现实显示方法,理论设计并实验制作了所需的光栅导光板,搭建了双目体视三维显示系统及其增强现实系统并进行了实验验证,分析了体视三维显示中存在的辐辏调焦矛盾的产生原因,并提出了将三维物体全息图生成方法引入到上面提出的双目三维显示系统中来解决辐辏调焦矛盾的方案,实验得到了能够同时提供视差感和深度感的双目全息真三维显示的效果。提出了基于双空间光调制器的双目增强现实全息三维显示方法,实验搭建了双目增强现实全息三维显示系统并进行了实验验证,且编写了全息图同步播放控制系统软件,实现了双目动态增强现实全息真三维显示的效果。（4）提出了基于单空间光调制器和定向衍射屏的多视点全息体视三维显示方法,理论设计并实验制作了所需的定向衍射屏,搭建了多视点全息体视三维显示实验系统并进行了实验验证,实验上得到了无串扰的多视点动态体视三维显示的效果。提出了基于多空间光调制器拼接的多视点全息体视三维显示优化方法,利用两个空间光调制器搭建了多视点全息体视三维显示优化实验系统并进行了实验验证,实验上得到了全视差体视三维显示和分辨率提高的水平视差体视三维显示的效果。详细分析了多视点全息体视三维显示技术中的关键技术指标（图像分辨率）,并指出了图像分辨率未来的优化方向。
段薇[8]（2019）在《几何位相液晶光学元件研究》文中提出几何位相光学元件具有体积小、集成度高、光能利用率高等优势,不仅可应用于光束偏折、偏振复用全息及非线性光学等领域,还可用于光场调控以及结构光场、特种光束的产生。液晶是性能优异的宽波段可调电光材料,可对光的强度、偏振和位相等进行调控,在通讯、成像、传感等诸多领域有广阔的应用前景。本文论述了基于几何位相超薄型、动态可调液晶光学元件的设计、制备与测试。该类几何位相元件为高性能、高效液晶光学元件的应用,以及高质量特种光束的产生、调控与检测提供了新策略,主要研究成果如下:1.基于几何位相理论,结合快速响应的特种液晶材料,利用动态投影曝光系统及光控取向技术,设计并制备了双频液晶偏振光栅。此设计可作为快速响应且高效的光开关元件,仅通过调节外加电场频率就能实现单一衍射级次的开关态转换。优化材料及外加电场等系统参数,并对该偏振光栅的开关性能进行了表征和测试。利用其衍射一级作为光开关,测得实际衍射效率可达到95%。同时测得该器件开/关态响应时间为350μs和550 μs,分别实现了亚毫秒量级响应。此液晶偏振光栅具有制备简单、功耗低等优势,为快速响应高效光开关类元件的设计与制备提供了一种可行的方法。2.通过引入几何位相透镜设计,与特种液晶结合,提出了两种基于几何位相的液晶透镜。在提高传统液晶透镜效率的同时,优化了透镜的响应时间,提高了传统位相调制型元件的衍射效率和响应速度。偏振叉形透镜的设计,将透镜聚焦与发散、涡旋光的产生与分离等多功能集成于单一元件,节省了光路系统的空间,且具低功耗、易于加工等优点,为光镊及轨道角动量（OAM）模式复用中光束的产生、聚焦和耦合提供了一种可行的方法。此类平面光学液晶透镜元件具有轻便易集成、电光可调、偏振可控,且结构易实现、成本低廉等优势,为增强现实显示、医疗研究、精密仪器制造,以及OAM的产生与检测、粒子操控、光通信等领域提供了便利。3.分析了贝塞尔光束的传播动态,并借鉴锥透镜产生贝塞尔光束的方法,充分结合液晶聚合物材料优势,利用光取向技术制备液晶聚合物材料功能化薄膜。结合液晶q波片以及锥透镜的位相,将全息图案引入到液晶聚合物体系中,设计和制备了基于几何位相的贝塞尔涡旋模板。对入射高斯光束的位相和振幅同时进行了调控,直接实现贝塞尔涡旋光束（高阶贝塞尔光束）的产生。从实验上验证了此复合光场中的拓扑荷数以及类无衍射特性,并与q波片产生的涡旋光束进行对比。由于聚合物薄膜具有良好的稳定性和柔性,且材料制备工艺中能多次旋涂、厚度可控,可适用于较广泛的光学波段。除了本文论述的可见光波段光学元件设计外,液晶聚合物功能化薄膜还可应用于紫外波段,以及红外、太赫兹波段的特种光束产生与调控等多研究领域。
夏人杰[9]（2019）在《偏振光栅的光学特性及其应用研究》文中研究说明偶氮材料作为一种光致异构材料,有着较强的偏振敏感性。由于其独特的光学性质,偶氮材料在光学领域吸引了很多研究人员的关注。偶氮液晶聚合物为偶氮高分子材料,具有较强的稳定性,所以偶氮液晶聚合物可以作为制作偏振光栅的基底材料。根据记录光偏振态的不同,所形成的偏振光栅衍射特性也不同。偏振光栅在各个领域有着广泛的应用,通过融合此类偏振全息元件,可以设计出更为高效的系统。本论文第二章中我们基于偏振光栅提出了新的裸眼3D方案。该光学系统由带透明电极层的扭曲向列相液晶盒、四分之一波片和偏振光栅组成。通过控制是否在扭曲向列相液晶盒的电极层上加电压来控制液晶层中是否存在电场,从而进一步控制光通过液晶层后的偏振态变化。最后当光入射到偏振光栅上时会根据入射光偏振态的不同有不同的衍射方向。该光学系统利用了偏振光栅的偏振选择性,可以在保证图像清晰度的前提下提供给观看者高质量的三维视觉体验。在本文中我们搭建了系统的简化模型,验证了其基本工作原理。我们还讨论了多视点的解决方案,并从理论上探讨了其可行性。在下一步的工作中,将给出该系统的原型和具体的实验结果。在第三章中,我们以正交线偏振光干涉记录的偏振光栅和正交圆偏振光干涉记录的偏振光栅为核心元件,结合他们的衍射特性设计了一个全光逻辑序列发生器,该逻辑序列发生器为1X4的输入输出结构,根据入射端光信号偏振态的不同,会产生不同的输出。它可以产生四种逻辑序列输出信号:1000、0100、0010和0001,对应于四种不同偏振态的输入光信号:P-线偏态、S-线偏态、左旋圆偏态和右旋圆偏态。该结构为新的光通信或者光计算系统研究提供了思路。第四章中我们将偏振光栅用于光线偏转器以及光波导耦合输入结构中,提出了新的增强现实显示系统。该光学系统主要包括光线偏转器、耦合输入光栅、光波导层和耦合输出光栅。与其他AR方案相比,该AR光学系统不仅将微型投影光源的数目从两个减少到一个,而且在其耦合输入结构中,利用偏振光栅的单级衍射特性,提高了光线耦合进入光波导的效率,降低了能量损失。光线偏转器基于偏振光栅的偏振选择性和扭曲向列相液晶层的旋光特性来实现光束偏转。我们对该光学系统的工作原理进行了实验和理论论证,确保了其在实际应用中的可行性。
王康妮[10]（2017）在《纳米银掺杂的全息聚合物分散液晶光栅及其立体显示技术研究》文中提出全息聚合物分散液晶（Holographic polymer-dispersed liquid crystal,H-PDLC）光栅是通过预聚物单体的光聚合反应而形成的液晶和聚合物折射率周期性变化结构。如果在光栅形成之前将少量的纳米银颗粒混合到材料中,可以改善全息光栅的衍射和电控特性。该光栅制作简单、效率高、广泛用于制作光开光、变焦透镜、有机激光器、光子晶体器件等。此外还可以应用于显示器件,例如,可以用于设计制作立体显示图像分束器件,实现液晶屏上奇偶像素分开且分别传输到观察者的左右眼,具有高亮度和对比度且可实现2D/3D切换等优点。但是,基于全息光栅的立体显示图像分束有两个问题需要解决,第一是RGB全彩色图像分束的实现,现有报道中的制作方法较复杂,对光路的精确度要求很高,容易出现误差;第二是观察者只能在小范围指定区域内接收到奇偶像素,感受到立体图像,这就限制了该技术的实际应用。针对以上问题,本论文进行了以下几方面的研究工作。首先对纳米银掺杂的H-PDLC光栅改善机理进行了深入研究。在PDLC材料中掺杂等量浓度和尺寸的纳米银和纳米金颗粒,分别制备并对比了两类H-PDLC光栅衍射和电控特性。实验结果表明二者掺杂都可以在一定程度上改善H-PDLC光栅特性,比如光栅相分离结构更加清晰平滑,光栅衍射效率增加了近30%,并且纳米银的改善效果优于纳米金。从Mie理论分析了两种纳米颗粒在PDLC材料中的局域表面等离子体共振（Localized surface plasmon resonance,LSPR）峰值,分别为530 nm和581 nm,前者距离光栅记录光源波长532 nm非常接近,可以证明在光栅的记录过程中,纳米银颗粒发生的LSPR现象增加了光与物质的相互作用,从而改善了液晶和预聚物单体的相分离结构。此外,纳米银掺杂PDLC材料同样可以用于制备H-PDLC反射光栅,并且实验证明了反射光栅具有较好的衍射和电控特性,其折射率调制度约为4.8×10-3,可以用来设计四光栅级联的动态增益均衡器,理论上使得增益平坦度由3.3 dB下降到0.23 dB。针对H-PDLC光栅的单波长敏感特性问题,通过等浓度的两种光引发剂和协引发剂体系的混合,即Rose Bengal和N-phenylglycine以及Methylene Blue和P-toluenesulfonic acid,使混合后的PDLC材料同时可以在632.8 nm、532 nm和441.6nm三个波长的激光下发生光聚合反应,形成H-PDLC光栅,三种情况下光栅所需曝光时间分别约为20 min、2 min和20 min,其一级衍射效率分别约为57%、75%和33%,提高632.8 nm和441.6 nm激光器的出射激光强度可以进一步减少曝光时间,提高光栅的衍射效率。在传统的双光束干涉全息光路的一束光路中插入一个柱透镜,利用平面波和柱面波的干涉,形成了变间距的干涉条纹。将纳米银掺杂的PDLC材料置于该全息光场中制备了一维变周期的H-PDLC光栅,在20 mm的光栅上实现了500 nm的周期变化,光栅实际周期与理论周期匹配,并且周期的变化范围和中心周期值分别可以通过改变柱透镜与全息记录面距离以及两束干涉光中心夹角来实现。此外通过竖直和水平方向的二次曝光实现了二维变周期H-PDLC光栅,实验优化了两次曝光时间,实验结果表明2 s/60 s的曝光时间下能够得到较为清晰的液晶和聚合物相分离结构。二维光栅的周期变化在对角线上呈现对称的正方形格子,在对角线以外区域呈现非对称的长方形格子。基于三色激发的H-PDLC光栅设计了全彩色RGB立体显示图像分束器件,借助三色激发光栅的多波长敏感性,在不改变曝光角度的情况下仅通过切换曝光光源实现了RGB三色光对三种子光栅无衍射角度偏移的左右眼图像分束和再现。并且R子光栅左右眼对比度分别为75%和86.4%,G子光栅分别为65.9%和83.3%,B子光栅分别为65.2%和82.9%,整个分束光栅图像对比度均在65%以上。利用变周期的一维H-PDLC光栅设计了人眼观察位置可移动的立体显示图像分束光栅,由于该光栅具有变化的周期,因此携带奇偶像素信息的入射光通过光栅以后,其衍射角度呈连续变化,衍射光斑在一定范围内得到拓宽,因此观察者可以左右移动位置来接收左右眼图像信息,感受到立体视觉。本论文分析了纳米银掺杂改善H-PDLC光栅特性的物理原因,并且制备了纳米银掺杂的三色激发H-PDLC光栅以及变周期一维和二维H-PDLC光栅,利用两种光栅的独特特性,分别设计了两种立体显示图像分束器件,实验初步证明了图像分束的可行性,为该器件的实用化打下了坚实基础。
二、全息聚合物弥散液晶材料衍射特性的优化（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、全息聚合物弥散液晶材料衍射特性的优化（论文提纲范文）
（1）基于液晶器件的增强现实显示（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 增强现实显示技术 |
| 1.3 三维显示深度要素 |
| 1.4 真三维显示技术及在增强现实技术中的应用 |
| 1.4.1 集成成像显示技术 |
| 1.4.2 全息技术 |
| 1.4.3 超多视角显示 |
| 1.4.4 体三维显示 |
| 1.5 多平面技术发展现状及瓶颈 |
| 1.5.1 多平面显示原理概述 |
| 1.5.2 基于固定目镜的多平面增强现实显示 |
| 1.5.3 基于可调焦器件的多平面显示 |
| 1.6 本论文的的研究工作 |
| 1.6.1 基于正型聚合物稳定液晶散射膜片的多平面增强现实显示研究 |
| 1.6.2 基于反型聚合物稳定液晶散射膜片的多平面增强现实显示研究 |
| 1.6.3 基于聚合物稳定液晶的彩色多平面增强现实显示研究 |
| 1.6.4 基于几何相位液晶透镜的多平面增强现实显示研究 |
| 1.7 本论文的结构安排 |
| 第二章 基于正型聚合物稳定液晶的AR显示 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 正型聚合物稳定液晶材料 |
| 2.2.1 液晶材料 |
| 2.2.2 液晶参数 |
| 2.2.3 聚合物稳定液晶散射和快速响应机理 |
| 2.3 基于正型聚合物稳定液晶的多平面增强现实显示 |
| 2.3.1 正型聚合物稳定液晶的制备 |
| 2.3.2 聚合物稳定液晶电光性质测量 |
| 2.3.3 基于正型PSLC的多平面增强现实显示系统设计 |
| 2.3.4 基于正型PSLC的多平面增强现实显示系统实现 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于反型聚合物稳定液晶的增强现实显示 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 反型聚合物稳定液晶材料 |
| 3.2.1 负性液晶材料 |
| 3.2.2 反型聚合物稳定液晶工作原理 |
| 3.3 基于反型聚合物稳定液晶的多平面增强现实显示 |
| 3.3.1 反型聚合物稳定液晶的制备 |
| 3.3.2 反型聚合物稳定液晶光电性质测试 |
| 3.3.3 基于反型PSLC的多平面增强现实显示系统设计和实现 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于PSLC的彩色多平面增强现实显示 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 彩色多平面系统设计 |
| 4.2.1 DMD的衍射特性 |
| 4.2.2 基于LED实现的彩色多平面设计 |
| 4.2.3 聚合物稳定液晶光谱特性 |
| 4.2.4 系统驱动设计 |
| 4.3 彩色多平面增强现实显示结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于几何相位液晶透镜的增强现实显示 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于聚合物稳定PB液晶透镜的增强现实显示 |
| 5.2.1 几何相位原理 |
| 5.2.2 聚合物稳定PB液晶透镜制备 |
| 5.2.3 基于PB液晶透镜的多平面系统设计和实现 |
| 5.3 基于消色差几何相位透镜的增强现实显示 |
| 5.3.1 消色差PB透镜设计与制备 |
| 5.3.2 基于消色差PB透镜的彩色多平面增强现实显示设计 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.1.1 正型聚合物稳定液晶散射膜片快速响应器件研究 |
| 6.1.2 反型聚合物稳定液晶散射膜片快速响应器件研究 |
| 6.1.3 彩色多平面增强现实显示研究 |
| 6.1.4 几何相位液晶透镜器件研究及在增强现实中的应用 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 攻读博士学位期间已发表或录用的论文 |
| 攻读博士学位期间已授权或公开的专利 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（2）机载光波导平视显示技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 平视显示器应用领域 |
| 1.2.1 军用航空机载领域 |
| 1.2.2 民用航空机载领域 |
| 1.2.3 铁路列车领域 |
| 1.2.4 车载显示领域 |
| 1.2.5 航空虚拟机与模拟器 |
| 1.2.6 车辆模拟驾驶 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 课题研究内容和本文组织结构 |
| 1.4.1 课题研究内容与研究方案 |
| 1.4.2 本文组织结构 |
| 第2章 机载平视显示光学理论 |
| 2.1 典型机载平视显示系统概述 |
| 2.2 机载平视显示光学设计分析 |
| 2.2.1 机载平视显示光学系统基本原理 |
| 2.2.2 机载平视显示光学系统设计要求 |
| 2.3 本章小节 |
| 第3章 光波导平视显示理论分析 |
| 3.1 波导理论基础 |
| 3.2 光学衍射原理 |
| 3.2.1 基本概念 |
| 3.2.2 波导全息体光栅的性质 |
| 3.3 几何光波导显示相关膜层理论 |
| 3.3.1 基本概念 |
| 3.3.2 几何光波导平视显示分光膜选择 |
| 3.4 机载光波导平视显示原理 |
| 3.4.1 光波导平视显示基本原理 |
| 3.4.2 几何光波导平视显示典型光学构型 |
| 3.4.3 衍射光波导平视显示典型光学构型 |
| 3.4.4 几何光波导与衍射光波导对比分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 扁平化光波导平视显示光学系统设计 |
| 4.1 扁平化光波导平视显示光学系统设计依据 |
| 4.2 数字图像源 |
| 4.3 扁平化准直中继透镜组系统 |
| 4.4 光波导平视显示组合镜 |
| 4.4.1 几何光波导平视显示组合镜 |
| 4.4.2 衍射光波导平视显示组合镜 |
| 4.5 关键技术问题分析 |
| 4.5.1 多次反射复合连续均匀成像技术 |
| 4.5.2 几何光波导反射膜层阵列“百叶窗效应”抑制技术 |
| 4.5.3 衍射光波导光栅“外景强光闪耀效应”抑制技术 |
| 4.6 扁平化光波导平视显示光学系统仿真分析 |
| 4.6.1 光学系统仿真 |
| 4.6.2 光学系统设计主要性能参数 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 光波导平视显示组合镜制作及实验结果 |
| 5.1 几何光波导平视显示组合镜制作 |
| 5.1.1 几何光波导组合镜加工 |
| 5.1.2 二极化偏振分光膜镀制 |
| 5.2 衍射光波导组合镜制作 |
| 5.2.1 全息感光材料 |
| 5.2.2 反射全息体光栅制作工艺 |
| 5.2.3 “强光闪耀效应”抑制工艺 |
| 5.2.4 工艺流程 |
| 5.3 实验结果 |
| 5.3.1 几何光波导平视显示 |
| 5.3.2 衍射光波导平视显示 |
| 5.3.3 性能对比分析 |
| 5.4 本章小节 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文的研究工作总结 |
| 6.2 本文的创新点 |
| 6.3 下一步研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）大偏转角液晶偏振光栅的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 液晶偏振光栅的工作原理 |
| 1.3 几何相位的理论 |
| 1.4 几何相位元件 |
| 1.5 液晶偏振光栅的国内外进展 |
| 1.5.1 液晶偏振光栅几何相位的琼斯矩阵表达 |
| 1.5.2 液晶偏振光栅的国内外进展及应用 |
| 1.6 本论文的主要内容 |
| 第2章 液晶偏振光栅的制备光路设计及光控取向特性分析 |
| 2.1 圆偏振光的偏振全息 |
| 2.2 液晶偏振光栅的制备光路分析 |
| 2.2.1 传统的液晶偏振光栅的制备光路 |
| 2.2.2 迈克尔逊干涉式制备光路 |
| 2.2.3 其他方法制备液晶偏振光栅 |
| 2.2.4 马赫曾德式液晶偏振光栅制备光路 |
| 2.2.5 马赫曾德干涉式制备光栅遇到的问题 |
| 2.3 液晶偏振光栅的光控取向特性研究分析 |
| 2.3.1 液晶以及液晶分子的排列方法 |
| 2.3.2 液晶光控取向的原理 |
| 2.3.3 缩短光控取向曝光时间的研究 |
| 2.4 OPA51 光控取向膜制备的液晶偏振光栅 |
| 2.5 叠加光场的稳定性改善 |
| 2.6 非等光强下叠加光场以及光控取向特性分析 |
| 2.6.1 非等光强下的叠加光场 |
| 2.6.2 不同椭偏度的光场的光控取向特性 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 被动式液晶偏振光栅临界厚度的研究 |
| 3.1 偏振光栅的分类及其制备工艺 |
| 3.2 液晶偏振光栅的临界厚度 |
| 3.2.1 液晶偏振光栅的连续弹性体理论与主动式液晶偏振光栅的临界厚度 |
| 3.2.2 被动式液晶偏振光栅临界厚度 |
| 3.2.3 被动式液晶偏振光栅临界厚度的测量 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 大偏转角的液晶偏振光栅的结构设计 |
| 4.1 具有大偏转角反射式液晶偏振光栅的结构设计与实现 |
| 4.1.1 大偏转角反射式液晶偏振光栅的结构设计 |
| 4.1.2 反射式复合型液晶偏振光栅的制备 |
| 4.2 液晶偏振光栅理论模型的建立以及液晶偏振光栅光学特性的模拟 |
| 4.3 复合型波片液晶偏振光栅的制备 |
| 4.4 液晶偏振光栅的极限光束偏转角分析 |
| 4.4.1 液晶偏振光栅级联结构设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（4）全息聚合物分散液晶（H-PDLC）光栅的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究概况 |
| 1.3 本论文研究内容 |
| 第二章 H-PDLCs的理论分析 |
| 2.1 H-PDLCs的形成机制 |
| 2.2 电压控制工作原理 |
| 2.2.1 液晶的电光特性 |
| 2.2.2 液晶的温度特性 |
| 2.3 H-PDLCs的电控原理 |
| 2.3.1 液晶透镜的工作原理 |
| 2.3.2 液晶透镜的仿真 |
| 2.3.3 PDLC的电控性质 |
| 2.3.4 H-PDLCs的电控原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 H-PDLCs的制备 |
| 3.1 全息预聚物的制备 |
| 3.1.1 预聚物材料选择及制备 |
| 3.1.2 全息预聚物的吸收光谱 |
| 3.2 液晶盒的制作及盒厚测试 |
| 3.2.1 液晶盒的制作 |
| 3.2.2 液晶盒的盒厚测试 |
| 3.3 体全息光栅的制备 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 H-PDLCs的测试及衍射效率影响因素分析 |
| 4.1 H-PDLCs及其透射衍射现象 |
| 4.2 H-PDLCs衍射效率的测试 |
| 4.3 H-PDLCs衍射效率的影响因素 |
| 4.3.1 干涉实验时光功率密度及曝光时间对衍射效率的影响 |
| 4.3.2 紫外固化时间对衍射效率的影响 |
| 4.3.3 双光束干涉角度对衍射效率的影响 |
| 4.4 H-PDLCs电控下衍射效率的变化 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（5）彩色波导显示光学耦合技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 头戴式显示设备(HMD)发展历史 |
| 1.1.1 HMD虚拟现实 |
| 1.1.2 HMD增强现实 |
| 1.2 HMD-AR实现方法 |
| 1.3 光波导AR成像技术 |
| 1.3.1 基本原理 |
| 1.3.2 出瞳扩展 |
| 1.4 光波导成像系统中的耦合元件 |
| 1.4.1 部分反射微镜阵列(PRMA) |
| 1.4.2 表面浮雕光栅(SRG) |
| 1.4.3 体全息光栅(VHG) |
| 1.4.4 偏振体全息光栅(PVG) |
| 1.4.5 波导耦合元件的对比 |
| 1.5 本论文的研究意义与主要工作 |
| 1.6 本论文的组织结构 |
| 第二章 体全息光栅(VHG)的波导光学耦合 |
| 2.1 体全息光栅理论 |
| 2.1.1 平面波与平面波的全息干涉 |
| 2.1.2 VHG的记录与布拉格衍射 |
| 2.2 VHG的分析方法 |
| 2.2.1 Kogelnik耦合波理论 |
| 2.2.2 严格耦合波理论(RCWA) |
| 2.2.3 基于有限元分析的电磁场仿真建模 |
| 2.3 VHG的基本衍射特性 |
| 2.4 基于波导显示应用的VHG耦合成像 |
| 2.4.1 反射式VHG在波导耦合应用中的优势 |
| 2.4.2 VHG耦合光栅对波导显示系统视场范围与色彩表现的影响 |
| 2.4.3 VHG波导显示系统的优化方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 PANCHARATNAM-BERRY(PB)相位液晶光栅 |
| 3.1 基于PB相位光栅物理机理 |
| 3.2 PB相位光栅的衍射特性 |
| 3.3 基于PB相位光栅的光束角度控制 |
| 3.4 针对波导显示系统的PB相位光栅优化 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 偏振体全息光栅(PVG)的仿真研究 |
| 4.1 PVG的物理结构与机理 |
| 4.2 基于有限元分析方法的PVG仿真建模 |
| 4.3 PVG的衍射特性 |
| 4.3.1 反射式PVG的衍射特性 |
| 4.3.2 透射式PVG衍射特性 |
| 4.4 PVG的波导耦合应用 |
| 4.4.1 波导应用中PVG的优势 |
| 4.4.2 针对波导显示应用进一步拓宽PVG的响应带宽的方法 |
| 4.4.3 PVG偏振特性下的波导系统结构 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 PVG的制备方法与流程 |
| 5.1 PVG主要材料 |
| 5.2 光致取向层制备方法与流程 |
| 5.3 PVG偏振全息曝光方法与光路搭建 |
| 5.4 液晶层制备方法与流程 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 PVG彩色波导显示系统搭建与成像分析 |
| 6.1 PVG彩色全息波导系统结构设计 |
| 6.2 PVG彩色全息波导系统制备 |
| 6.2.1 PVG彩色波导片的制备与表征 |
| 6.2.2 彩色波导显示系统样机搭建 |
| 6.3 PVG彩色波导显示系统成像结果分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 后续展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）全息三维显示及其在增强现实中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 三维显示技术概述 |
| 1.3 各种3D显示技术 |
| 1.3.1 双目视差 |
| 1.3.2 集成成像 |
| 1.3.3 体显示 |
| 1.3.4 超多视角显示 |
| 1.3.5 光场显示 |
| 1.4 全息三维显示 |
| 1.4.1 全息显示的原理和历史 |
| 1.4.2 动态全息显示的发展现状及其瓶颈 |
| 1.5 全息三维显示在增强显示中的应用 |
| 1.5.1 增强现实技术 |
| 1.5.2 无视觉疲劳的增强现实3D显示 |
| 1.5.3 全息AR显示 |
| 1.6 本论文的的研究工作 |
| 1.6.1 高再现像质全息图的迭代算法研究 |
| 1.6.2 基于光寻址的掺杂液晶的动态全息显示研究 |
| 1.6.3 基于全息光学元件的全息AR显示系统研究 |
| 1.7 本论文的结构安排 |
| 第二章 计算全息图迭代算法 |
| 2.1 引言 |
| 2.1.1 抽样理论 |
| 2.1.2 光波衍射计算理论 |
| 2.1.3 全息图的计算 |
| 2.1.4 相息图计算 |
| 2.2 匀称三维GS迭代算法 |
| 2.2.1 传统三维GS算法的再现像失真 |
| 2.2.2 匀称三维GS算法 |
| 2.2.3 SGS算法的收敛速度 |
| 2.3 动态补偿三维GS迭代算法 |
| 2.3.1 三维GS算法多平面再现像质退化 |
| 2.3.2 动态补偿三维GS算法流程 |
| 2.3.3 动态补偿三维GS算法对再现像质的改善 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于掺杂液晶的动态全息三维显示 |
| 3.1 引言 |
| 3.1.1 动态全息材料 |
| 3.1.2 掺杂液晶中的动态光栅机理 |
| 3.2 基于量子点掺杂液晶的彩色动态全息3D显示 |
| 3.2.1 量子点掺杂液晶样品的制备 |
| 3.2.2 量子点掺杂液晶记录调节的优化 |
| 3.2.3 基于量子点掺杂液晶的动态全息3D显示 |
| 3.3 掺杂液晶光学非线性测量 |
| 3.3.1 样品的制备 |
| 3.3.2 双路干涉仪 |
| 3.3.3 热致非线性效应的测量 |
| 3.3.4 测量结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于全息光学元件的全息AR显示 |
| 4.1 引言 |
| 4.1.1 近眼全息显示 |
| 4.1.2 增强现实技术 |
| 4.2 消零级的全息AR显示系统 |
| 4.3 基于HOE实现消零级的紧凑全息AR显示 |
| 4.4 基于HOE实现准直扩束的紧凑全息AR显示系统 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 论文工作总结 |
| 5.1.1 高再现像质全息图的迭代算法研究 |
| 5.1.2 基于光寻址的掺杂液晶的动态全息显示研究 |
| 5.1.3 基于全息光学元件的全息AR显示系统研究 |
| 5.2 未来工作展望 |
| 攻读博士学位期间已发表或录用的论文 |
| 攻读博士学位期间已授权或公开的专利 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（7）基于空间光调制器的动态全息三维显示技术研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 三维显示概况 |
| 1.2 体视三维显示 |
| 1.2.1 基于几何光学原理的自由立体三维显示 |
| 1.2.2 基于衍射光学原理的自由立体三维显示 |
| 1.3 真三维显示 |
| 1.3.1 集成成像三维显示 |
| 1.3.2 体三维显示 |
| 1.3.3 全息三维显示 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 基于空间光调制器的全息显示基本理论与特性分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 计算全息基本理论 |
| 2.2.1 标量衍射理论 |
| 2.2.2 全息图的计算 |
| 2.2.3 位相型全息图的编码 |
| 2.3 全息图的输出与空间光调制器 |
| 2.4 基于空间光调制器的全息显示 |
| 2.5 全息再现像的特征参数的分析与优化 |
| 2.5.1 再现像的分辨率 |
| 2.5.2 再现像的尺寸 |
| 2.5.3 再现像的视角 |
| 2.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 基于空间光调制器的全息三维显示及其增强现实应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于层析法的三维物体计算全息图的生成与显示 |
| 3.2.1 基于程控变焦透镜的多平面全息三维显示 |
| 3.2.2 多平面全息增强现实三维显示 |
| 3.2.3 基于离轴全息透镜的多平面全息增强现实三维显示系统优化 |
| 3.2.4 基于菲涅尔衍射的全息三维显示及其动态显示 |
| 3.3 基于零级抑制光栅的全息双视三维显示 |
| 3.3.1 全息双视三维显示原理与系统 |
| 3.3.2 用于全息双视三维显示的合成位相型全息图的生成 |
| 3.3.3 零级抑制光栅的设计理论与参数计算 |
| 3.3.4 零级抑制光栅的制作与测试 |
| 3.3.5 全息双视三维显示实验 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于空间光调制器的双目全息三维显示 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于单空间光调制器的双目全息三维显示 |
| 4.2.1 双目全息体视三维显示 |
| 4.2.2 辐辏调焦矛盾 |
| 4.2.3 双目全息真三维显示 |
| 4.3 基于双空间光调制器的双目全息三维显示 |
| 4.3.1 系统设计与实验验证 |
| 4.3.2 全息图同步播放控制系统 |
| 4.3.3 双目动态全息真三维显示实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 基于空间光调制器的多视点全息体视三维显示 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于单空间光调制器和定向衍射屏的多视点全息体视三维显示 |
| 5.2.1 多视点全息体视三维显示原理 |
| 5.2.2 用于多视点全息体视三维显示的菲涅尔位相型全息图的生成 |
| 5.2.3 定向衍射屏的设计 |
| 5.2.4 定向衍射屏的制作 |
| 5.2.5 多视点全息体视三维显示实验 |
| 5.3 基于多空间光调制器拼接的多视点全息体视三维显示优化 |
| 5.3.1 多视点全息体视三维显示优化原理 |
| 5.3.2 全视差多视点全息体视三维显示实验 |
| 5.3.3 分辨率提高的多视点全息体视三维显示实验 |
| 5.4 多视点全息体视三维显示中的图像分辨率的分析与讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 附录一 |
| 附录二 |
| 附录三 |
| 附录四 |
| 攻读博士学位期间公开发表的论文 |
| 攻读博士学位期间授权受理的专利 |
| 致谢 |
（8）几何位相液晶光学元件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 几何位相概述 |
| 1.1.1 几何位相基本理论 |
| 1.1.2 几何位相调制 |
| 1.2 液晶与液晶光学元件 |
| 1.2.1 双频液晶 |
| 1.2.2 液晶聚合物 |
| 1.2.3 液晶光学元件 |
| 1.3 液晶光取向技术 |
| 1.4 论文研究目的及内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 基于几何位相的快速响应液晶光开关 |
| 2.1 液晶可调光开关的应用及发展 |
| 2.2 基于液晶光取向技术实现液晶光开关 |
| 2.2.1 偏振光栅的设计与制备 |
| 2.2.2 双频液晶偏振光栅测试 |
| 2.2.3 液晶光开关元件性能表征 |
| 2.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 基于几何位相的液晶透镜设计 |
| 3.1 液晶透镜技术的应用与发展 |
| 3.2 基于液晶光取向技术实现快速响应液晶透镜 |
| 3.2.1 液晶偏振透镜的设计与制备 |
| 3.2.2 快速响应液晶透镜元件性能表征 |
| 3.3 基于液晶光取向技术实现液晶偏振叉形透镜 |
| 3.3.1 偏振叉形透镜的设计与制备 |
| 3.3.2 高效偏振可控涡旋光的产生与调控 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 贝塞尔涡旋光束的产生与调控 |
| 4.1 贝塞尔涡旋光束的研究及发展现状 |
| 4.2 液晶聚合物薄膜产生贝塞尔涡旋光束 |
| 4.2.1 几何位相聚合物薄膜的制备 |
| 4.2.2 贝塞尔涡旋光束的产生与检测 |
| 4.2.3 贝塞尔涡旋光束类无衍射特性的验证 |
| 4.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 攻读博士期间的学术成果 |
| 致谢 |
（9）偏振光栅的光学特性及其应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 偏振全息光栅 |
| 1.3 三维显示技术 |
| 1.4 光通信与光计算 |
| 1.5 虚拟现实和增强现实 |
| 1.6 本论文的研究内容 |
| 第二章 基于偏振光栅的裸眼3D方案 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 系统结构 |
| 2.3 模拟、实验和结论 |
| 2.3.1 光学软件模拟 |
| 2.3.2 偏振光栅的刻写和表征 |
| 2.3.3 系统模型的构建 |
| 2.4 多视点的解决方案 |
| 2.5 本章总结 |
| 第三章 基于偏振光栅的全光逻辑序列发生器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 全光逻辑序列发生器 |
| 3.3 实验部分 |
| 3.4 数学分析 |
| 3.5 本章总结 |
| 第四章 基于偏振光栅的AR显示方案 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光学系统工作原理 |
| 4.3 实验与理论 |
| 4.3.1 光栅记录与衍射研究 |
| 4.3.2 光波导的耦合输入结构 |
| 4.4 本章总结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 论文的主要工作内容 |
| 5.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间已发表或录用的论文 |
（10）纳米银掺杂的全息聚合物分散液晶光栅及其立体显示技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 全息聚合物分散液晶光栅研究概况 |
| 1.1.1 H-PDLC光栅形成机理 |
| 1.1.2 H-PDLC光栅特性优化 |
| 1.1.3 H-PDLC光栅应用研究 |
| 1.2 基于全息器件的立体显示技术研究 |
| 1.3 全息聚合物分散液晶光栅发展中存在的问题 |
| 1.4 本论文的研究内容 |
| 第二章 全息聚合物分散液晶光栅研究的理论基础 |
| 2.1 液晶材料的电光效应 |
| 2.2 体全息光栅与布拉格衍射 |
| 2.3 全息聚合物分散液晶光栅的评价参数 |
| 2.3.1 H-PDLC电控光栅的衍射效率 |
| 2.3.2 H-PDLC电控光栅的驱动电压 |
| 2.3.3 H-PDLC电控光栅的响应时间 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 纳米银掺杂的全息聚合物分散液晶光栅制备 |
| 3.1 纳米银掺杂的H-PDLC透射光栅实验研究 |
| 3.1.1 光栅制备 |
| 3.1.2 光栅特性分析 |
| 3.1.3 纳米银改善光栅特性的理论分析 |
| 3.2 纳米银掺杂的H-PDLC反射光栅实验研究 |
| 3.2.1 光栅制备 |
| 3.2.2 光栅特性分析 |
| 3.2.3 纳米银掺杂的H-PDLC反射光栅的应用 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 三色激光激发的全息聚合物分散液晶光栅制备 |
| 4.1 光引发剂的选取 |
| 4.2 三色激发光栅制备 |
| 4.3 三色激发光栅特性分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 变周期的全息聚合物分散液晶光栅制备 |
| 5.1 变周期全息光栅的理论分析 |
| 5.2 一维变周期全息聚合物分散液晶光栅实验研究 |
| 5.2.1 光栅制备 |
| 5.2.2 光栅变化周期检测 |
| 5.2.3 光栅制备条件优化 |
| 5.2.4 光栅电控特性分析 |
| 5.3 二维变周期全息聚合物分散液晶光栅实验研究 |
| 5.3.1 光栅制备 |
| 5.3.2 二维光栅变化周期分析及检测 |
| 5.3.3 光栅特性分析 |
| 5.3.4 影响光栅周期的参数分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 纳米银掺杂的全息聚合物分散液晶光栅应用于立体显示图像分束 |
| 6.1 基于全息光栅的立体显示图像分束原理 |
| 6.2 基于三色激光激发H-PDLC光栅的图像分束设计 |
| 6.2.1 分束光栅制备 |
| 6.2.2 图像分束实验 |
| 6.2.3 图像分束串扰分析 |
| 6.3 基于变周期H-PDLC光栅的图像分束设计 |
| 6.3.1 分束光栅制备 |
| 6.3.2 分束光栅特性分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 全文总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果 |
| 致谢 |
四、全息聚合物弥散液晶材料衍射特性的优化（论文参考文献）
- [1]基于液晶器件的增强现实显示[D]. 刘澍鑫. 上海交通大学, 2020(01)
- [2]机载光波导平视显示技术研究[D]. 闫占军. 中国科学院大学(中国科学院重庆绿色智能技术研究院), 2020(11)
- [3]大偏转角液晶偏振光栅的研究[D]. 赵志伟. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2020(08)
- [4]全息聚合物分散液晶（H-PDLC）光栅的研究[D]. 汪晓蝶. 东南大学, 2020(01)
- [5]彩色波导显示光学耦合技术研究[D]. 翁一士. 东南大学, 2019
- [6]全息三维显示及其在增强现实中的应用[D]. 周鹏程. 上海交通大学, 2019(06)
- [7]基于空间光调制器的动态全息三维显示技术研究[D]. 苏衍峰. 苏州大学, 2019(04)
- [8]几何位相液晶光学元件研究[D]. 段薇. 南京大学, 2019(01)
- [9]偏振光栅的光学特性及其应用研究[D]. 夏人杰. 上海交通大学, 2019(06)
- [10]纳米银掺杂的全息聚合物分散液晶光栅及其立体显示技术研究[D]. 王康妮. 上海理工大学, 2017(06)