物理实验第22卷第10期 光时,光导层电阻高,电压几乎都加在光导层原来遮光处变得输出明亮,原来透明处反而输 上,液晶层上电压降很小当有写入光时,光导出暗淡,此时输出即为反转像这样一种黑白反 层电阻急剧下降,于是液晶层上电压迅速增大,转的现象称为“图像实时反转”.继续调节驱动 使其光轴方向发生偏转,从而改变双折射效应.电压,发现反转像和正像会多次互相转变.而 且,同样是正像或同样是反转像,不同电压范围 读出光 写入光 所对应的图像的整体亮度和对比度是不一样 的第1次反转像整体较暗,但对比很清晰,第 2次反转像整体很亮,但对比度小.如果改变液 晶光阀相对于读出光偏振方向的角度,则反转 特性也会有很大的变化.特别是在由正像和反 转像互变的过程中,还会出现只有图像边缘突 图1液晶光阀的结构 现出来,其余部分亮度都差不多的“空白像”现 a增透层b玻璃基板c透明电极d液晶层 象 e反射层f阻隔层g光电导层 实际的实验光路如图2所示·偏振分光棱3图像的正反、亮度和对比度 镜让扩束后的氦氖激光(读出光)的p分量进入 固定写入光强l,调节液晶光阀的驱动电 液晶光阀,并将从光阀反射回来的光中的s分压U,测量读出光的输出光强I并归一化处理, 量反射,经透镜L4聚焦在观察屏上.这种从光就可得到液晶光阀的输出光强与驱动电压的关 阀反射回来的光的偏振态因液晶的双折射效应系.我们把表示这种关系的曲线称为液晶光阀 而发生改变,是各种状态的椭圆偏振光,其状态的工作曲线,如图3所示当写入光直接照射液 由写入光的强度决定,因而在观察屏上呈现的晶光阀写入端时,所测到的工作曲线对应着图 是一幅与写入光相应的图像这样,强度小的非片里透明不遮光的部分(即1o为100%透过); 相干光(写入光)调制了强度大的相干光(读出改变写入光强,使10=0得到另一条工作曲线 光),从而实现弱光变强光、非相干光变相干光它对应于图片里完全不透光的部分·将0透光 等空间光调制作用 率和100%透光率的工作曲线置于同一个图中 观察屏 比较,可清楚地看到出现正反图像的原理在某 液品光阀 电压范围内,100%透光率的输出光比较强,而 写入图像 0透光率输出光很弱,应输出正像,在另一电压 氮氖激光器 范围内.0诱光率的输出光较强而100%输出光 写入光 偏振分光棱镜 20 交流驱动电压 图2实验光路示意图 将写入图像(一张由透明部分和遮光部分 组成的黑白写入图片)用透镜Ly成像在光阀 上,当驱动电压较小时,可看到在观察屏上的对 应图像与原图像一致,即原来遮光(黑)处暗,原 来透明(白)处亮,此时输出为正像调节光阀驱 图3液晶光阀0偏角时0透光率与 动电压,可以发现,随着驱动电压的变大,图像 100%透光率工作曲线的比较 ghua Tongfang Optical Disc Co, LId. Al rights reserved.光时, 光导层电阻高, 电压几乎都加在光导层 上, 液晶层上电压降很小; 当有写入光时, 光导 层电阻急剧下降, 于是液晶层上电压迅速增大, 使其光轴方向发生偏转, 从而改变双折射效应Λ 图 1 液晶光阀的结构 a. 增透层 b. 玻璃基板 c. 透明电极 d. 液晶层 e. 反射层 f. 阻隔层 g. 光电导层 实际的实验光路如图 2 所示Λ 偏振分光棱 镜让扩束后的氦氖激光(读出光) 的p 分量进入 液晶光阀, 并将从光阀反射回来的光中的 s 分 量反射, 经透镜L 4 聚焦在观察屏上Λ 这种从光 阀反射回来的光的偏振态因液晶的双折射效应 而发生改变, 是各种状态的椭圆偏振光, 其状态 由写入光的强度决定, 因而在观察屏上呈现的 是一幅与写入光相应的图像Λ这样, 强度小的非 相干光(写入光) 调制了强度大的相干光(读出 光) , 从而实现弱光变强光、非相干光变相干光 等空间光调制作用Λ 图 2 实验光路示意图 将写入图像(一张由透明部分和遮光部分 组成的黑白写入图片) 用透镜L 3 成像在光阀 上, 当驱动电压较小时, 可看到在观察屏上的对 应图像与原图像一致, 即原来遮光(黑) 处暗, 原 来透明(白) 处亮, 此时输出为正像; 调节光阀驱 动电压, 可以发现, 随着驱动电压的变大, 图像 原来遮光处变得输出明亮, 原来透明处反而输 出暗淡, 此时输出即为反转像Λ这样一种黑白反 转的现象称为“图像实时反转”Λ 继续调节驱动 电压, 发现反转像和正像会多次互相转变Λ 而 且, 同样是正像或同样是反转像, 不同电压范围 所对应的图像的整体亮度和对比度是不一样 的: 第 1 次反转像整体较暗, 但对比很清晰; 第 2 次反转像整体很亮, 但对比度小Λ如果改变液 晶光阀相对于读出光偏振方向的角度, 则反转 特性也会有很大的变化Λ 特别是在由正像和反 转像互变的过程中, 还会出现只有图像边缘突 现出来, 其余部分亮度都差不多的“空白像”现 象Λ 3 图像的正反、亮度和对比度 固定写入光强 I 0, 调节液晶光阀的驱动电 压U , 测量读出光的输出光强 I 并归一化处理, 就可得到液晶光阀的输出光强与驱动电压的关 系Ζ 我们把表示这种关系的曲线称为液晶光阀 的工作曲线, 如图 3 所示Ζ当写入光直接照射液 晶光阀写入端时, 所测到的工作曲线对应着图 片里透明不遮光的部分(即 I 0 为 100% 透过); 改变写入光强, 使 I 0= 0 得到另一条工作曲线, 它对应于图片里完全不透光的部分Λ 将 0 透光 率和 100% 透光率的工作曲线置于同一个图中 比较, 可清楚地看到出现正反图像的原理: 在某 电压范围内, 100% 透光率的输出光比较强, 而 0 透光率输出光很弱, 应输出正像; 在另一电压 范围内, 0 透光率的输出光较强而 100% 输出光 图 3 液晶光阀 0 偏角时 0 透光率与 100% 透光率工作曲线的比较 64 物理实验 第 22 卷 第 10 期 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved