本書總結了作者及其研究團隊過去10餘年，針對可見光和紅外譜域的微納控光成像探測，開展新的成像方法、微納結構設計、液晶微光學光電結構工藝制作等方面的部分研究工作。針對提高復雜背景環境與目標的成像探測、識別和可視化能力，通過將電控液晶微納光學結構與光敏陣列耦合，構造芯片級控光的智能化焦平面光電成像器件和小型化多模控光成像探測架構，主要涉及液晶基多模控光焦平面光電成像方法和關鍵技術方面的內容。通過與光敏陣列耦合的液晶微納控光結構，測調成像壓縮光場參量，包括：波前、波矢、偏振和能流，實現快速控光干預成像等

●第1章緒論(1)
1.1焦平面成像探測(1)
1.2控制成像探測的光波參量(8)
第2章電控液晶微透鏡陣列(12)
2.1引言(12)
2.2液晶的基本物性(12)
2.2.1液晶類型(12)
2.2.2序參數(14)
2.2.3介電各向異性(14)
2.2.4液晶雙折射(15)
2.2.5黏滯繫數(16)
2.2.6彈性連續體理論(16)
2.2.7邊界效應(18)
2.3功能化液晶的指向矢計算(19)
2.3.1迭代方程組數值化(24)
2.3.2邊界條件(24)
2.3.3程序流程圖(25)
2.3.4仿真架構(26)
2.4電控液晶微光學結構(44)
2.5電控液晶透鏡與微透鏡(50)
2.5.1研究進展情況(50)
2.5.2典型屬性與特征(58)
2.6小結(62)
第3章液晶基波前成像探測(64)
3.1引言(64)
3.2局域子波前測量與目標波前還原(64)
3.2.1SH波前測量法(65)
3.2.2液晶基波前成像測量法(66)
3.3用於波前測量的面陣電控液晶微透鏡(67)
3.4譜圖像的分解與融合(70)
3.5液晶基波前成像(82)
3.6小結(84)
第4章基於波前成像的景深擴展(85)
4.1引言(85)
4.2波前成像中的圖像模糊問題(85)
4.3液晶基波前成像景深特征(88)
4.4基於電控液晶微透鏡擴展波前成像景深(92)
4.5小結(112)
第5章基於波前成像的物空間深度測量(113)
5.1引言(113)
5.2波前成像物空間深度不敏感性(113)
5.3基於液晶基波前成像的物空間深度測量(118)
5.3.1液晶基波前光學成像探測繫統測量物空間深度(118)
5.3.2基於Sobel梯度算子評估圖像清晰度(120)
5.4物空間深度標定與評估(121)
5.4.1物空間深度標定(121)
5.4.2物空間深度測量評估(132)
5.5小結(133)
第6章液晶基光場成像探測(134)
6.1引言(134)
6.2常規三維成像(134)
6.3光場成像(136)
6.4用於光場成像的電控液晶微透鏡陣列(143)
6.4液晶微透鏡(146)
6.4.2加載不同信號均方根電壓的液晶微透鏡(148)
6.4.3液晶厚度不同的微透鏡(149)
6.4.4關鍵性工藝步驟(151)
6.5液晶基電控景深光場成像(153)
6.5.1電控光場成像建模(154)
6.5.2圖像的光場表征(156)
6.5.3電控光場成像的光學結構配置(159)
6.5.4電控光場成像景深特征(164)
6.6液晶基光場相機(166)
6.7光場圖像的加工處理與渲染(170)
6.8小結(174)
第7章基於電控光場成像的運動參數測量(175)
7.1引言(175)
7.2電控光場成像的三維投影模型(175)
7.3虛物點深度估算與深度分辨率(181)
7.4液晶基光場相機的標定特征(183)
7.5運動參數測量與評估(187)
7.5.1運動參數計算(187)
7.5.2運動參數的實驗測量(190)
7.6小結(191)
第8章液晶基光場與平面一體化成像(192)
8.1引言(192)
8.2雙模一體化成像繫統設計(192)
8.3雙模一體化相機(196)
8.4高分辨率三維圖像重建(201)
8.4.1六種度量值計算方法(202)
8.4.2清晰度評價函數(204)
8.5液晶基光場相機原型(206)
8.5.1近景成像用液晶基光場相機(206)
8.5.2遠景成像用液晶基光場相機(208)
8.6毫秒/亞毫秒數量級的圖像渲染耗時(214)
8.7物空間的液晶基可尋址加電層析成像(215)
8.8小結(219)
第9章紅外光場成像的石墨烯基電控液晶微透鏡陣列(220)
9.1引言(220)
9.2石墨烯電極的轉移制備(220)
9.2.1機械剝離法(221)
9.2.2外延生長法(221)
9.2.3化學氣相沉積法(221)
9.2.4氧化還原法(222)
9.3基於石墨烯電極的紅外液晶微透鏡陣列(224)
9.4液晶的單晶石墨烯誘導定向(229)
9.4.1單晶石墨烯誘導的液晶初始定向特征(229)
9.4.2單晶石墨烯的液晶定向特征(235)
9.4.3單晶石墨烯基電控液晶微透鏡陣列(239)
9.5小結(252)
第10章液晶基偏振成像探測(253)
10.1引言(253)
10.2偏振成像基本特征(253)
10.2.1光學旋轉器(255)
10.2.2相位延遲器(255)
10.3偏振光場成像(259)
10.4偏振光場成像用電控液晶微透鏡陣列(270)
10.4.1基片與電極(271)
10.4.2石墨烯轉移(271)
10.4.3塗布光刻膠與曝光(271)
10.4.4蝕刻(271)
10.4.5液晶器件化(271)
10.4.6測試與評估(272)
10.5層疊耦合正交偏振液晶微透鏡(273)
10.6偏振與偏振不敏感光場成像(284)
10.7小結(288)
第11章基於扭曲向列相液晶的偏振光場成像(289)
11.1引言(289)
11.2扭曲向列相電控液晶微透鏡(290)
11.2.1扭曲向列相液晶微透鏡的典型控光過程(290)
11.2.2扭曲向列相液晶微透鏡的典型工作模式(291)
11.3偏振差分去霧成像(294)
11.4偏振光場與平面成像一體化去霧(297)
11.5小結(308)
第12章石墨烯基電控液晶微透鏡與偏振光場成像(309)
12.1引言(309)
12.2單晶石墨烯制備與表征(310)
12.2.1單晶Cu(111)晶膜制備(312)
12.2.2單晶石墨烯制備(313)
12.2.3單晶石墨烯表征(313)
12.3液晶石墨烯定向(315)
12.4石墨烯基電控液晶微透鏡陣列(318)
12.5偏振光場成像景深特征(322)
12.6紅外液晶微透鏡(330)
12.7小結(339)
參考文獻(340)

本書總結了作者及其課題組多年來在液晶基微納控光成像探測方面的研究成果，主要面向可見光和紅外譜域，開展新的成像方法、微納光學光電結構設計、液晶微光學光電結構工藝制作等方面的研究工作。本書重點論述了針對提高復雜背景環境與目標的成像探測、識別和可視化能力，通過將電控液晶基微納光學結構與光敏陣列耦合，建立芯片級控光的智能化焦平面光電成像器件和小型化多模控光成像探測架構等方面的基礎理論和基本方法。通過與光敏陣列耦合的液晶基微納光結構測調成像壓縮光場參量，包括波前、波矢、偏振和能流等，實現快速控光干預成像光場能流壓縮形態構建與陣列化光電轉換下的成像探測效能增強與成像模式擴展。本書既可作為從事微納制造、微納光學光電器件、可見光-紅外-THz圖像仿真、衍射微光學圖像信息處理等領域科研人員的參考書，也可作為高等院校師生的教學參考書。

張新宇 等 著