[發(fā)明專利]一種測量空間光調(diào)制器相位調(diào)制特性的裝置及方法

在審

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• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN107941470A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙自新;莊義穎;肖昭賢;張航瑛;樊晨;趙宏
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司61200
• 代理人: 徐文權(quán)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光電測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種測量空間光調(diào)制器相位調(diào)制特性的裝置及方法。

背景技術(shù)

液晶空間光調(diào)制器(LC-SLM)具有體積小、空間分辨率高、功耗低、光能損失小和可編程控制等優(yōu)點。在無線激光通信、自適應(yīng)光等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，作為現(xiàn)代光學(xué)領(lǐng)域中的關(guān)鍵器件，它的光調(diào)制特性越來越為人們所關(guān)注。

目前LC-SLM大多是在入射偏振光垂直入射下使用的，而當(dāng)入射偏振光以一定的角度斜入射到LC-SLM上能夠獲得更強的反射光強，可解決分光器件帶來的光強損失問題。傳統(tǒng)的相位調(diào)制特性方法如偏光干涉法、雙孔干涉法、泰曼-格林法都是測量垂直入射下的相位調(diào)制特性，關(guān)于斜入射下相位調(diào)制特性相關(guān)研究較少，主要采用偏光干涉法和Zygo干涉儀法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種簡便地實現(xiàn)不同角度下(正入射和斜入射)對LC-SLM的相位調(diào)制特性的測量裝置及方法，通過在液晶空間光調(diào)制器上加載組合模式灰度圖，利用自干涉法，與其他實驗裝置相比，裝置簡便，操作簡單，能夠減小空氣擾動等對測量的影響，提高了穩(wěn)定性。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種用于測量空間光調(diào)制器相位調(diào)制特性的裝置，包括激光器和空間光調(diào)制器，在激光器和空間光調(diào)制器之間依次設(shè)置有用于擴束的顯微物鏡，準(zhǔn)直透鏡，用于將任意偏振態(tài)的光轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振光的起偏器以及分光鏡，分光鏡用于透過經(jīng)起偏器的光，并反射經(jīng)空間光調(diào)制器出來的光束，空間光調(diào)制器連接有計算機用于加載組合模式灰度圖，計算機連接有用于采集干涉條紋圖的CCD相機。

具體的，在顯微物鏡和準(zhǔn)直透鏡之間設(shè)置有用于對顯微物鏡擴束后光進行濾波的針孔，針孔用于使擴束后的光束覆蓋空間光調(diào)制器的靶面。

具體的，準(zhǔn)直透鏡距離針孔的距離為準(zhǔn)直透鏡焦距的150mm，用于使擴束后的光束完全覆蓋空間光調(diào)制器的靶面。

具體的，在準(zhǔn)直透鏡與起偏器之間設(shè)置有用于改變沿入射光路照向空間光調(diào)制器光束尺寸的光闌。

具體的，空間光調(diào)制器下部設(shè)置有用于調(diào)整光束入射角度的旋轉(zhuǎn)臺。

一種用于測量空間光調(diào)制器相位調(diào)制特性裝置的方法，包括以下步驟：

S1、選擇測量空間光調(diào)制器相位調(diào)制特性區(qū)域，根據(jù)空間光調(diào)制器的參數(shù)設(shè)計，編碼生成對應(yīng)其像素的組合模式灰度圖；

S2、調(diào)整旋轉(zhuǎn)臺，得到預(yù)設(shè)的入射角度，啟動激光器，激光器預(yù)熱穩(wěn)定后，從激光器出射的激光束入射到顯微物鏡進行擴束，并通過針孔濾波后入射到準(zhǔn)直透鏡，經(jīng)準(zhǔn)直透鏡成平行光束后通過光闌消除雜光，光束入射到偏振器，得到振動方向平行于液晶分子的線偏振光，偏振光通過分光鏡入射到空間光調(diào)制器，然后由液晶閃耀光柵衍射的+1級光與經(jīng)過相位調(diào)制但未偏轉(zhuǎn)的出射光束經(jīng)分光鏡反射到CCD相機上，根據(jù)斜入射式的衍射公式和空間幾何關(guān)系，找出0級光和+1級光的干涉位置，通過CCD相機分別采集液晶閃耀光柵衍射的+1級光和經(jīng)過相位調(diào)制的出射光束干涉產(chǎn)生的條紋圖；

S3、對采集到的干涉條紋進行圖像后處理，通過條紋的相對移動，使用傅里葉變換位相分析法計算測量區(qū)域的相位調(diào)制量，通過傅里葉變換及傅里葉反變換得到干涉條紋的待測相位公式，使用減基準(zhǔn)條紋法消除載頻引起的位相以及成像畸變引起的位相，得到上下兩部分條紋相應(yīng)的待測相位，兩組條紋相位作差求得相移量即得到相位調(diào)制的大小，通過調(diào)整不同的入射角度可以獲得不同入射角下空間光調(diào)制器的相位調(diào)制曲線。

具體的，步驟S1中，利用自干涉法將空間光調(diào)制器8加載的組合模式灰度圖分為三部分，在空間光調(diào)制器一側(cè)屏幕加載液晶閃耀光柵，另一側(cè)屏幕的上半部分為0～255灰度級的測量區(qū)域，下半部分是灰度級為0的參考區(qū)域。

進一步的，步驟S2中，斜入射式的衍射公式具體計算如下：

d(sinφ-sinθ)＝mλ

其中，d為衍射光柵周期，θ為衍射角，φ為入射角，m＝0,±1,±2...m為衍射光級次，λ表示入射光波長。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

本發(fā)明提出了一種用于測量空間光調(diào)制器的純相位調(diào)制特性的裝置，包括激光器和空間光調(diào)制器，通過加入分光鏡，可實現(xiàn)大角度入射范圍下對空間光調(diào)制器相位調(diào)制特性的測量，采用對空間光調(diào)制器加載組合模式灰度圖的方式，利用液晶閃耀光柵，增強條紋對比度，自干涉法減小了空氣湍流的影響，得到的條紋質(zhì)量更高，且不需要復(fù)雜的光學(xué)元件，能準(zhǔn)確測量大角度入射范圍下空間光調(diào)制器的相位調(diào)制特性。