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研究生： 張耿維
Geng-Wei Chang
論文名稱： 純相位繞射光學元件的設計並以液晶空間光調制器實現之
指導教授： 游漢輝
Hon-Fai Yau
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 理學院 - 光電科學與工程學系
Department of Optics and Photonics
畢業學年度： 93
語文別： 中文
論文頁數： 58
中文關鍵詞： 液晶空間光調制器 、純相位繞射光學元件
外文關鍵詞： LC-SLM, phase-only DOE
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    • 摘要
    在本論文中，我們首先以純相位為限制條件的情況下用交替傅立業演算法(IFTA)來進行純相位繞射元件的設計。運算的結果為一個矩陣，然後我們把這個矩陣輸入液晶空間光調制器(LC-SLM)中，利用它來重建出原始的影像。由於要使用LC-SLM去達成這件事，所以我們藉由干涉的方式來觀察經LC-SLM反射後的反射光的強度及相位變化的特性，找出了使LC-SLM工作於近似純相位調制區域所需的條件。找出這些條件之後，我們進一步分析干涉條紋的位移量來定量的得出當LC-SLM工作於近似純相位調制區域時對入射光的相位調制量，並以直接量測反射光強的方式得到振幅調制量。為了因應LC-SLM對振幅也產生調制作用的特性，我們將先前所測得的LC-SLM對入射光的振幅調制特性加入原有的IFTA流程中做修正，然後配合量測所得的LC-SLM對入射光的相位調制量來做相位分階的動作，結果證明加入相位和振幅耦合特性的考量後的IFTA可獲得較原本純相位假設條件下的IFTA更好的結果。最後，我們以此修正後的IFTA進行模擬得到所需的最佳相位值後，進一步以此相位值為基準利用LC-SLM實際進行光學重建的動作，成功的重建出期望的圖形。

    目錄 摘要.....................................................Ⅰ 致謝.....................................................Ⅱ 目錄.....................................................Ⅲ 圖索引...................................................Ⅴ 表索引...................................................Ⅷ 第一章 緒論 1.1 研究背景.............................................1 1.2 研究動機.............................................1 1.3 論文內容安排.........................................2 第二章 純相位繞射光學元件的設計 2.1 純相位繞射光學元件 2.1.1 簡介.........................................3 2.1.2 疊代式傅立葉演算法(IFTA) ...............................4 2.1.3 二階光學（Binary Optics）.............................. 6 2.2 量化誤差對成像品質的影響..................................7 2.3 相對繞射效率和均方根誤差..................................9 2.4 純相位繞射光學元件的模擬結果.....................................11 第三章 液晶空間光調制器 3.1 空間光調制器( Spatial Light Modulator , SLM) ...............18 3.2 扭轉向列型液晶SLM的相位及振幅特性 3.2.1 原理..........................................................19 3.2.2 近似純相位(phase-mostly)調制特性.....................24 3.3 尋找近似純相位調制區域的實驗架構及方法.................25 3.4 操作曲線的量測與分析方法.............................................29 第四章 以液晶空間光調制器進行光學影像重建 4.1 近似純相位繞射光學元件 4.1.1 以模擬方式說明振幅調制特性及相位調制量不足對重建影像的影響..................................................37 4.1.2 加入對LC-SLM振幅耦合特性考量的IFTA..........47 4.2 以液晶空間光調制器進行光學影像重建 4.2.1 光學影像重建的流程及實驗架構..........................49 4.2.2 光學影像重建的實驗結果......................................51 第五章 結論與未來展望........................................................54 參考資料.....................................................................57

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