DMD衍射效應(yīng)及其產(chǎn)生的雜散光分析

袁夕堯，胡 源，黃蘊(yùn)涵，許熠宸，秦銘澤，李文軒

（1.長春理工大學(xué) 光電工程學(xué)院，吉林 長春 130022；2.光電測控與光信息傳輸技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林 長春 130022）

引言

數(shù)字微鏡器件（digital micromirror device，DMD）是一種反射式空間光調(diào)制器，因具有高分辨率、高光學(xué)效率、高對比度等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于投影系統(tǒng)中。它是由一系列高反射表面鍍鋁的微小鏡片按照面陣排列組成，每個(gè)單元均能在數(shù)字電信號(hào)的控制下，以其對角線為軸進(jìn)行±12°的偏轉(zhuǎn)，通過每個(gè)微小鏡片的翻轉(zhuǎn)，控制每個(gè)單元光信號(hào)的反射方向，從而達(dá)到光學(xué)調(diào)制的目的[1-2]。由于它的微小尺寸會(huì)帶來一定的衍射效應(yīng)，導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生雜散光，進(jìn)而降低圖像對比度和系統(tǒng)信噪比等[3]，因此，分析DMD 的衍射效應(yīng)是十分必要的。

目前，已有很多學(xué)者根據(jù)DMD 結(jié)構(gòu)及工作原理，將其等效為類似于閃耀光柵的結(jié)構(gòu)模型，并利用光柵理論對其進(jìn)行相應(yīng)的分析。Walter Duncan 等人提出了將DMD 等效為閃耀光柵的模型，認(rèn)為閃耀角即為鏡元的傾斜角[4]。許富洋等人提出了一維閃耀光柵模型，認(rèn)為光柵的柵距即為鏡元寬度[5]。Joseph Rice 設(shè)計(jì)了一種DMD 衍射效率的測量系統(tǒng)，將其等效為二維平面光柵模型[6]。陳笑等人基于夫瑯禾費(fèi)衍射理論，構(gòu)建了DMD 的衍射模型[7]。韓慶、熊崢等人基于傅里葉分析方法，建立了DMD 衍射的數(shù)學(xué)模型并分析其衍射效率[8-9]。

上述衍射模型都能很好地體現(xiàn)DMD 的衍射特性，對DMD 的應(yīng)用均有一定的參考和指導(dǎo)意義，但均未將衍射效應(yīng)與雜散光分析相結(jié)合。本文著重分析由DMD衍射效應(yīng)產(chǎn)生的雜光，基于嚴(yán)格耦合波理論對DMD 進(jìn)行建模仿真，分析了不同波段和入射角度對DMD衍射效應(yīng)的影響。……