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研究生:蔡智原
研究生(外文):CHIH-YUAH TSAI
論文名稱:多光束液晶繞射光學元件之研究
論文名稱(外文):Study of Multi-beam Liquid Crystal Diffractive Optical Element
指導教授:施錫富
指導教授(外文):SHIH-FU HSI
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:機械工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:78
中文關鍵詞:多光束偏極光選擇性光學讀寫頭全像光學元件繞射光學元件液晶
外文關鍵詞:multiple-beampolarization-selectiveoptical pickup headholographic optical elementdiffractive optical elementliquid crystal
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本論文主要研究以液晶為介質材料,來製作全像型多光束光學讀寫頭中產生多道等光強讀取光束之多光束液晶繞射光學元件。我們採用Dammann所提出之二階相位型光柵設計方法來設計產生七道等光強光束,並且將此等光強光束光柵圖形蝕刻在鍍有ITO膜的玻璃基板上,當做多光束液晶繞射光學元件之一端電極。而在製作多光束液晶繞射光學元件時,我們分別使用間隙物及鍍製光阻層的方式來控制液晶之厚度,以達到最佳之繞射效率。
實驗結果證明使用間隙物與光阻層的方法均可以成功製作出多光束液晶繞射光學元件,而使用間隙物所製作之液晶元件在外加電壓的調配下,可以得到七道幾乎等光強的繞射光束。另外我們也實驗證明出液晶元件確實具有偏極化光選擇效果,並且液晶元件之響應速度也足夠用來應用於光學讀寫頭系統中,實現了多光束液晶繞射光學元件的目標。
This study investigates the feasibility of designing the multiple-beam liquid crystal diffractive optical element (LCDOE) for the use of the holographic multiple-beam optical pickup head. We adopted the design method of the binary phase grating proposed by Dammann for generating seven diffraction orders with equal intensity. The pattern of the multiple beam grating was etched on the ITO glass substrate to act as the electrodes for the LCDOE. In producing the LCDOE, we used not only the spacer but also coating a photoresist layer for controlling the liquid crystal thickness and getting the optimum diffraction efficiency.
The experimental results show that both methods of using spacer and photoresist are applicable for the device fabrication. The multiple-beam LCDOE that was produced by using spacer can effectively generating seven beams with equal intensity under applying a voltage. Besides, the polarization-selective effect for different polarization states was verified. The response time of this device is short enough for the application of an optical pickup head and the multiple-beam LCDOE is successfully realized.
目錄
摘要..................................................I
ABSTRACT..............................................II
誌謝..................................................III
目錄..................................................IV
圖目錄................................................V
表目錄................................................IX
第一章 研究背景及目的.................................1
第二章 多光束光柵設計原理.............................6
2-1 多狹縫繞射原理....................................6
2-2 光柵之繞射理論....................................12
2-3 相位型光柵原理....................................16
2-4 Dammann光柵介紹...................................16
2-5 Dammann光柵設計原理...............................17
第三章 液晶繞射光學元件原理...........................19
3-1 液晶種類..........................................19
3-2 向列型液晶的物理與光電特性........................20
3-2-1 向列型液晶分子排列的秩序參數....................20
3-2-2 向列型液晶雙折射與光電特性......................22
3-3 液晶分子排列方式與特性............................25
3-3-1 液晶分子排列種類................................25
3-3-2 外加電壓後液晶分子旋轉特性......................26
3-4 多光束液晶繞射光學元件原理........................28
第四章 多光束光柵設計模擬.............................31
4-1 多光束相位型光柵設計..............................31
第五章 液晶繞射光學元件製程...........................48
5-1 多光束光柵製程....................................48
5-2 配向膜製程........................................50
5-3 液晶封裝..........................................52
5-4 第二道光阻製程....................................53
第六章 繞射效率量測...................................55
6-1 蝕刻ITO膜多光束光柵繞射實驗.......................55
6-2 間隙物製作之多光束液晶繞射光學元件繞射實驗........57
6-3 第二道光阻製作之多光束液晶繞射光學元件繞射實驗....60
6-4 多光束液晶繞射光學具有偏光選擇效果實驗............64
6-5 多光束液晶繞射光學響應時間量測實驗................65
6-6 實驗結果與討論 ....................................66
第七章 結論與未來展望.................................69
7-1 結論..............................................69
7-2 未來展望..........................................70
參考文獻..............................................71
中英文名詞對照表......................................73
作者簡歷..............................................78
參考文獻
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