[發明專利]一種偏振無關空間光調制方法和裝置

有效

• 申請號: 201410246574.7
• 申請日: 2014-06-05
• 公開（公告）號: CN104049375A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 王健;劉俊
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G02B27/28
• 分類號: G02B27/28
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發明屬于光通信和信息光學領域，涉及一種偏振無關空間光調制方法和裝置。

背景技術

空間光調制器是一類能將信息加載于一維或二維的光場上，以便有效利用光的固有超快速度、并行性和互連能力的器件。這類器件可在隨時間變化的電驅動信號或其他信號的控制下，改變空間上光場分布的振幅或強度、相位、偏振態以及波長，或者把非相干光轉化成相干光。由于它的這種性質，可作為實時光學信息處理、自適應光學、光計算和光學神經網絡等系統中構造單元或關鍵的器件。目前，液晶空間光調制器分辨率提高和響應速度加快，成為空間光調制器中的一個重要分類。這其中，向列型液晶(Nematic?Liquid?Crystal)空間光調制器中由于液晶分子具有雙折射特性，即表現出尋常光(o光)折射率方向和非尋常光(e光)折射率方向，當入射光偏振態與o光方向一致時，由于o光折射率不隨液晶加載電壓改變，因此入射光不會被調制，當入射光偏振態與e光方向一致時，由于e光折射率隨著液晶所加載電壓會發生改變，因此入射光經過液晶之后的相移也會隨著液晶所加載電壓發生改變，即受到相位調制，空間不同位置處液晶加載不同電壓控制，即可以實現入射光空間光場相位調制。可見，傳統的向列型液晶空間光調制器具有偏振相關特性。不僅如此，其它類型具有空間光調制的很多器件也都具有偏振相關特性，即要求入射光具有特性的入射偏振方向才可以得到有效的空間光調制。

然而，在很多實際應用中，由于入射光偏振態的多樣性因而廣泛需要偏振無關的裝置。比如，在光通信系統中廣泛應用的偏振方向靈活多變的線偏振光以及偏振復用系統中的混合偏振復用光束，在這種情況下，使用偏振相關空間光調制器件將無法滿足需求，同時，當入射光為圓偏振光或者橢圓偏振光時偏振相關空間光調制器件的應用也將大大受限。因此，為了滿足未來光通信對于偏振無關操作的迫切需求，所面臨的重要挑戰是如何實現偏振無關空間光調制以及如何利用現有的偏振相關空間光調制器件構建一個偏振無關空間光調制裝置。在此發明中，將提供一種偏振無關空間光調制方法和裝置。

發明內容

本發明提供一種偏振無關空間光調制方法和裝置，目的在于突破現有偏振相關空間光調制器件僅適用于特定偏振方向輸入線偏振光的局限性，目標是利用偏振相關空間光調制器件構建并實現偏振無關空間光調制，以便于全面拓展空間光調制的應用范圍，特別是廣泛應用于針對輸入不同偏振態線偏振光、偏振復用光束、圓偏振/橢圓偏振光的高效空間光調制。

本發明提供的一種偏振無關空間光調制方法，該方法將入射光束分解成兩路偏振正交的透射光束和反射光束，其中透射光束沿順時針方向經過N(N＝0,1,2,3,…)次反射之后到達偏振相關空間光調制器件，反射光束沿逆時針方向經過N+2M+1(N+2M≥0,N＝0,1,2,3,…；M＝0，±1,±2,…)次反射之后到達偏振相關空間光調制器件，順時針和逆時針兩路光束的偏振方向在到達偏振相關空間光調制器件之前調節為與偏振相關空間光調制器件工作偏振方向一致，再被偏振相關空間光調制器件調制，最后，順時針和逆時針兩路分別經過空間光調制的光束再經過偏振合束后輸出，從而實現對入射光束的偏振無關空間光調制。

作為上述技術方案的一種改進，當N＝0，M＝0時，所述順時針和逆時針方向光束構成直角三角形回路；當N＝1,2,3,…，N+2M＞0,M＝±1,±2,…，所述順時針和逆時針方向光束構成直角三角形回路，且沿順時針方向和逆時針方向的兩路光束在經過偏振相關空間光調制器件調制之后，直至經過偏振合束后輸出，所經歷的光程相等，同時，所經過的反射次數同為奇數次或者同為偶數次。

作為上述技術方案的另一種改進，所述入射光束經偏振分束所得的順時針方向透射光束的偏振方向與偏振相關空間光調制器件的工作偏振方向一致，則順時針方向光束在到達偏振相關空間光調制器件之前不用調節偏振方向，逆時針方向光束在到達偏振相關空間光調制器件之前旋轉90°以和偏振相關空間光調制器件工作偏振方向一致。經過偏振相關空間光調制器件調制之后，逆時針方向光束在最終偏振合束之前不用調節偏振方向，順時針方向光束在最終偏振合束之前旋轉90°以和逆時針方向光束偏振正交然后合束輸出。