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谈述液晶液晶波前校正器的过驱动毕业论文提纲

摘要:液晶波前校正器是液晶自适应光学体系的核心器件,其响应速度慢是影响液晶体系工程化的关键不足。虽然通过设计合成高Δn低粘度的向列相液晶材料可从提升液晶波前校正器的响应速度,但是提高其响应速度的潜力越来越有限。本文根据液晶动力学论述,探讨了与驱动历程相关的液晶分子指向矢转动行为,看出驱动电压以高到低变换时,液晶分子指向矢的分布越接近平衡态转动速度越慢,严重的拖尾现象使响应速度大大降低,由此将过驱动办法运用于液晶波前校正器中。过驱动是指利用比正常驱动更大的电压差来驱动液晶分子使其快速到达目标位相。本文从液晶弹性体论述为基础,推导了无扭曲液晶指向矢的平衡态方程及响应历程所满足的动力学方程;通过对不同驱动电压下的液晶分子回落响应曲线的分析,看出液晶波前校正器的响应时间由撤除最高驱动电压后回落2π位相的响应时间所决定。提升器件最高驱动电压可从缩短液晶波前校正器的响应时间,同时必须在完成2π位相回落的时刻施加对应剩余位相值的稳定电压;液晶器件的最高驱动电压由集成电路所能承受的电压决定,无法大幅增多,而鉴于电场意义于液晶分子的扭矩由电场强度与液晶Δ的乘积决定,由此可通过提升材料的Δ进一步减少液晶的响应时间。探讨了成品液晶波前校正器过驱动的实现办法。本实验室所用液晶波前校正器,即使采取上面陈述的过驱动办法其响应时间也较长,为1.92ms,如果进一步缩短响应历程将导致部分像素的位相不到位,引起波前校正误差;但实际上大气湍流中的波前是在50Hz上下动态变化的,响应时间大于1ms的校正器都会由于时间延迟引起更大的误差,由此本探讨尝试了过驱动条件下液晶波前校正器响应时间接近1ms的实验。由于所用液晶自适应光学体系中波前探测器数据读出时间为1.07ms,由此所设定的液晶波前校正器响应时间不能短于1.07ms,另外液晶波前校正器只能在驱动场交变帧周期(128.3us)整数倍时刻进行电压切换,由此液晶波前校正器的响应时间必须是128.3us的整数倍,由此选取1.155ms作为液晶波前校正器的响应时间。经仿真计算,液晶波前校正器的响应时间限定为1.155ms时液晶自适应光学体系的–3dB误差抑制带宽为35Hz,而当响应延迟时间增多至1.92ms时–3dB误差抑制带宽仅为26Hz,由此1.155ms是所用体系的液晶响应时间优化值。计算了1.155ms响应时引入的不到位误差。使用湍流模拟器产生格林伍德频率为30和50Hz、大气相干长度为2.4cm、7.2cm和10cm、口径为1.2米的湍流波前,采取上面陈述的液晶自适应光学体系对湍流波前进行实时校正;得出位相响应不到位误差不超过1.5×10-2λ(λ=785nm);1.2米望远镜的衍射极限分辨要求波前残差RMS值应小于0.07λ,看出由不到位引起的校正误差约为1/5衍射极限对应的误差,可认为对成像效果不产生影响。过驱动成功运用于与1.2米口径望远镜对接的液晶自适应光学体系,获得清晰的环境卫星、 Com双星等图片。对北极星的校正成像实验显示,未校正时星像亮度的半高宽为2.02角秒,不利用过驱动时校正后半高宽为0.46角秒,采取1.155ms的单帧过驱动校正后半高宽减至0.31角秒。在单帧过驱动的基础上进一步提出了单帧超调过驱动及多帧过驱动的办法。经分析,利用单帧超调过驱动及多帧过驱动可从进一步减少体系校正残差,提升体系的带宽。仿真结果表明多帧过驱动可将–3dB抑制带宽提升至37Hz。通过数学推导及仿真分析,探讨了时间起伏误差、过驱动矩阵测量误差、位相-灰度级联系标定误差对过驱动历程的影响。提出进一步提升位相-灰度级标定精度的办法及过驱动矩阵测量精度的办法。 关键词:液晶论文 过驱动论文 自适应光学论文 波前校正器论文
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    摘要5-7

    Abstract7-9

    目录9-12

    第1章 绪论12-26

    1.1 液晶空间光调制器极为运用12-14

    1.2 液晶空间光调制器在自适应光学中的运用14-18

    1.2.1 液晶自适应光学体系的探讨作用14-16

    1.2.2 液晶空间光调制器作为波前校正器的优势16-17

    1.2.3 液晶波前校正器有着的主要不

到位,引起波前校正误差;但实际上大气湍流中的波前是在50Hz上下动态变化的,响应时间大于1ms的校正器都会由于时间延迟引起更大的误差,由此本探讨尝试了过驱动条件下液晶波前校正器响应时间接近1ms的实验。由于所用液晶自适应光学体系中波前探测器数据读出时间为1.07ms,由此所设定的液晶波前校正器响应时间不能短于1.07ms,另外

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