杨 冰

（装甲兵工程学院基础部，北京100072）

基于相位硅基液晶的光衍射演示实验

杨 冰

（装甲兵工程学院基础部，北京100072）

计算虚拟物体的衍射光场相位分布，然后加载到相位硅基液晶器件，利用平行光照射硅基液晶器件，可在光屏上看到虚拟物体的实像.根据相位硅基液晶的采样间隔，计算出虚拟物体的采样间隔，可预计虚拟物体大小.演示结果表明：处于菲涅尔衍射区域，衍射图像清晰，亮度高；而夫琅禾费衍射区的衍射图像虽然清晰，但比较暗淡.

硅基液晶；衍射；相位调制

1 引 言

经典的衍射理论如基尔霍夫衍射积分和瑞利－索末菲衍射积分，都涉及了矢量积分，非常复杂［1］.在教学过程中，只能采用简单物体形状进行衍射计算.这种计算需进行大量的数学公式推导，不仅费时，而且不容易理解，使学生缺乏感性认识［2］.另一方面，由于物光衍射场分布涉及振幅和相位，而传统光学器件只能实现振幅调制，无法实现衍射传播过程的实验演示，尤其是菲涅耳衍射.为了实现衍射传播的实验演示，需要可以调制相位的设备，而纯相位硅基液晶（liquid crystal on silicon，LCOS）满足了此要求［3－6］.可将衍射光场的相位分布加载在相位LCOS上，从而实现衍射传播的实验演示，使学生获得感性认识.

2 衍射理论及计算

对于光的衍射现象，经典的理论有基尔霍夫衍射积分和瑞利－索末菲衍射积分，这两种积分都是矢量积分，如果只考虑标量衍射，则还有标量角谱衍射理论.根据这些理论就可……