1 合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院，安徽 合肥 230009
2 芜湖长信科技有限公司，安徽 芜湖 241007
3 合肥工业大学 光电技术研究院，安徽 合肥 230009
反射式液晶显示具有功耗低、绿色环保的优点。但由于没有增亮膜等光学膜系对视角进行调控，常见的网点形貌下视角曲线存在跳变、不均匀等问题。为了改善反射式液晶显示的视角问题，本文建立了反射式液晶模组仿真模型进行探究。首先，分析了前光模组存在的视角问题。接着，以圆锥形和圆台形网点为例分析了网点形貌对视角的影响，并提出棱柱形网点以改善视角。仿真结果表明，棱柱形网点可以有效解决垂直于入射光方向±35°视角的曲线跳变及不均匀问题，且将视角中心亮度相比于圆锥形网点提升了52.3%。本研究对反射式液晶显示设备的视角设计具有重要参考意义。
前光模组 网点形貌 导光板 视角 front light module dot morphology light guide plate viewing angle
1 合肥工业大学特种显示与成像技术安徽省技术创新中心，特种显示技术国家工程实验室，光电技术研究院，安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽 合肥 230009
体全息光栅作为全息波导显示器的出/入耦合元件，其性能严重影响波导系统的视场。因其角度选择性，当光束偏离布拉格角入射体全息光栅时，其衍射光角度会产生较大的偏移，使得其与出耦合光栅的响应带宽不匹配，限制了波导系统的视场。首先基于Kogelnik理论对波导系统中体全息光栅的带宽匹配进行了分析。为了扩展波导系统的视场，提出了一种复用体全息光栅的设计方法。该设计旨在扩展出耦合光栅的响应带宽并同时收缩入耦合光栅的衍射光角度，使得出/入耦合光栅的带宽相匹配。仿真结果表明：采用本文设计的复用体全息光栅后，波导系统的视场能达到。本文设计的复用体全息光栅制备简单，可以有效拓展波导系统的视场。
体全息光栅 响应带宽 波导 复用 光学学报
2023, 43(22): 2205002
1 合肥工业大学特种显示与成像技术安徽省技术创新中心，特种显示技术国家工程实验室，光电技术研究院，安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽 合肥 230009
传统具有单片换能器结构的声光偏转器存在布拉格带宽与衍射效率的权衡关系。为了增加布拉格带宽而又不降低衍射效率，提出一种基于双片锯齿电极的换能器结构的声光偏转器。首先采用双片换能器结构实现超声跟踪，使超声波方向能随频率改变，提高布拉格带宽。在此基础上应用锯齿形电极增大超声波的发散程度，进一步提高布拉格带宽。仿真结果表明，电极的锯齿边缘使声波波动性增大，即增大了超声波的发散程度。实验结果表明，在相同实验条件下，具有双片锯齿电极换能器结构的声光偏转器的3 dB带宽比单片矩形电极换能器结构的声光偏转器高。
声光偏转器 超声跟踪 锯齿电极 布拉格带宽 衍射效率 光学学报
2023, 43(20): 2023002
1 合肥工业大学特种显示与成像技术安徽省技术创新中心，特种显示技术国家工程实验室，光电技术研究院，安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽 合肥 230009
3 安徽芯瑞达科技股份有限公司，安徽 合肥 230601
提出了一种单个透镜目标面照度分布的设计方法，根据背光中Mini-LED光源数量及阵列排布间距、混光距离、目标面光斑半径等信息，建立了背光目标面上照度值与单颗透镜目标面照度分布之间的映射矩阵，通过LSQLIN迭代优化算法得到单颗透镜目标面照度分布，最后采用光源-目标面能量映射法设计双自由曲面透镜。以Mini-LED阵列排布间距为、混光距离为且目标面光斑半径为为例进行设计。仿真结果表明，所设计的透镜阵列应用于光源数为的Mini-LED背光时，目标面照度均匀性达到，对比常用的均匀分布及高斯分布分别提升和。本方法在确保背光照度均匀性的前提下降低了透镜设计的计算复杂度，无需大量的后续优化工作，为Mini-LED背光中双自由曲面透镜的设计提供了一种实用有效的方法。
光学设计 背光模组 双自由曲面透镜 目标面照度分布 迭代优化算法
1 合肥工业大学特种显示与成像技术安徽省技术创新中心，特种显示技术国家工程实验室，光电技术研究院，安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽 合肥 230009
根据全反射原理设计了一款基于表面微结构的超薄透镜，由自由曲面将光源出射的光线进行准直，随后利用微米级表面微结构将准直光线反射到底部，再配合底部的反射膜将光线进行二次反射，从而能够在较小的混光距离（OD）下有效增大光斑尺寸。利用边缘光线原理，改善了扩展光源下光线经自由曲面后准直性劣化问题。仿真结果表明，该透镜应用于超薄背光模组时，能够在OD为3 mm、距离-高度比（DHR）为15 mm的3×3阵列下获得82%的均匀性，相比传统双自由曲面透镜均匀性提升40.7%。该透镜设计方法简单，避免了双自由曲面透镜尺寸较小时加工误差的影响，无需后期大量复杂的优化工作，具有较大的实际应用价值。
光学设计 超薄背光源 边缘光线理论 全反射 微结构
Author Affiliations
Abstract
1 School of Instrumentation and Opto-Electronics Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China
2 CASTECH Inc., Fuzhou 350003, China
3 National Engineering Laboratory of Special Display Technology, National Key Laboratory of Advanced Display Technology, Academy of Photoelectric Technology, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China
In an acousto-optic modulator, the electrode shape plays an important role in performance, since it affects the distribution of the acoustic field. The acousto-optic modulator based on the conventional rectangular electrode has the problems of low energy efficiency and small modulation bandwidth due to an imperfect acoustic field. In this paper, a new serrated periodic electrode has been proposed for using acousto-optic modulator transducers. The proposed electrode has the following advantages. By using serrated periodic electrodes to suppress the sidelobes, the collimation of the acoustic field in the direction perpendicular to the light incidence is improved. This makes the acousto-optic modulator have a stable diffraction efficiency fluctuation and high energy efficiency. In addition, the electrode has a large divergence angle in the direction of light incidence, so a large bandwidth can be obtained. The simulations and experiments demonstrate that the serrated periodic electrode has an increased bandwidth and high energy efficiency.
acousto-optic modulator serrated periodic electrode large bandwidth low power consumption Chinese Optics Letters
2023, 21(3): 031403
1 合肥工业大学 微电子学院，合肥230009
2 合肥工业大学 光电技术研究院，合肥30009
3 合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院，合肥20009
提出了一种基于图像区域特征的分区调光算法。首先，按背光分区对相应显示区域的图像特征进行提取和分类；然后基于改进的误差修正法得到该分区的初始背光值，再根据图像细节特征来调节亮度调光因子，最终确定输出的背光值；最后将输入显示图像使用高斯滤波进行高低频分离，按照细节含量的不同进行基于S曲线的像素补偿。实验结果表明，采用所提调光算法的显示器，与未采用调光技术的显示器相比，背光功耗降低了38.36%。与原有误差修正算法相比，图像的平均峰值信噪比提高了7.83 dB，平均信息熵提升了6.32%。证实本算法可以在较大幅度降低显示功耗、提升静态对比度的同时，更多地保留了原图像细节。
动态调光 液晶显示 图像分类 S曲线 高斯滤波 local dimming LED image classification S curve Gaussian filtering
1 昆明理工大学冶金与能源工程学院，昆明 650093
2 云南省硅工业工程研究中心，昆明 650093
随着我国光伏行业的快速发展，直拉（CZ）法制备的单晶硅朝着大尺寸、高品质、低成本的方向发展，然而随着单晶硅尺寸越来越大，其内部氧杂质含量偏高的问题也越来越突出。本文在介绍CZ法制备单晶硅过程中氧杂质传输机理的基础上，归纳总结了单晶硅生产过程的控氧技术现状，分析了热场结构优化、工艺优化、掺杂元素、氩气流场优化以及新型CZ技术对单晶硅氧杂质含量的影响规律，并对控氧技术的发展方向提出了展望。
直拉法 单晶硅 控氧技术 热场结构 工艺参数 连续直拉法 Czochralski method single-crystal silicon oxygen control technology thermal field structure process parameter continuous Czochralski method
1 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院测量理论与精密仪器安徽省重点实验室，安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学光电技术研究院特种显示国家工程实验室，安徽 合肥 230009
基于波前调控的全息视网膜投影显示（RPD）能够在无透镜条件下对图像光束进行会聚且可以实现图像景深、视点位置、数量、间距等参数的自由调控。目前，无透镜波前调控全息RPD多数选用振幅型全息图进行研究，存在衍射效率低、共轭像串扰等问题。基于此，提出了一种无透镜全息RPD的纯相位全息图计算方法，通过两步计算即可得到所需全息图。首先，将目标图像乘以均匀相位后作为输入，在输入面和全息面之间进行基于角谱衍射的Gerchberg-Saxton迭代后在全息面获得相位分布。然后，在迭代后的相位分布上乘以会聚球面波相位并对其编码得到最终全息图。在实验中，通过时分复用技术实现了彩色RPD并利用多球面波相位实现出瞳拓展，验证了该方法的有效性。
成像系统 无透镜全息视网膜投影显示 波前调控 相位型全息图 Gerchberg-Saxton迭代 激光与光电子学进展
2022, 59(20): 2011009
