[發明專利]一種基于空間光調制器的低柵瓣多波束掃描方法及系統

有效

• 申請號: 201810074424.0
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108169956B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 張蓓;劉雨;趙子琦;閆鵬;胡慶雷
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G02F1/1335
• 分類號: G02F1/1335;G02F1/139
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種基于空間光調制器的低柵瓣多波束掃描方法及系統，涉及光學掃描領域，尤其涉及光學相控陣式多波束的掃描。所述系統包括：光束經過空間光調制器的相位調制后，經透鏡聚焦后在透鏡焦平面上產生多個焦點，通過控制空間光調制器所加載的相位陣列可以改變焦點在焦平面上的位置以實現二維掃描。本發明利用一種周期性非均勻分配像素的方式對空間光調制器所加載的相位陣列進行控制，能夠有效的降低由于空間光調制器像素尺寸過大而產生的柵瓣并提高光學利用效率。

技術領域

本發明涉及光學掃描領域，尤其涉及光學相控陣式多波束的掃描。

背景技術

傳統的光束偏轉技術都是基于機械裝置通過改變光軸方向來實現光束偏轉，其結構復雜、精度低、能耗高，連續偏轉時需要克服慣性的影響，性能受到很大程度的制約。1971年，Meyer制作了提出了一種全新相位調制器，能夠控制每個調制單元相位變化，從而實現光束連續掃描。理論上可以很好的解決傳統光束偏轉技術所面臨的問題。

近些年基于液晶空間光調制器的光束偏轉技術發展十分瞬速，基于液晶空間光調制器的多波束掃描方法也被提出，同步實現多個目標的檢測是相控陣波束掃描技術的一個飛躍。但目前由于液晶空間光調制器像素尺寸過大導致實現多個光束偏轉的同時會產生嚴重的柵瓣現象，給相控陣多波束技術造成了極大的不便。

本發明提出的低柵瓣多波束掃描方法對空間光調制器的像素點分組采用一種非對稱的方法，這使得對應于同一組光束的像素點之間的距離不再是一個常數，從而利用非均勻采樣而降低柵瓣現象。這極大的減少了對空間光調制器尺寸的要求，降低柵瓣的比率，提高了光學利用效率，對多波束技術的發展提供了極大的便利。

發明內容

(一)要解決的技術問題

目前相控陣多波束掃描系統的柵瓣過大、光學利用效率低，為解決這一問題，本專利提出一種新的像素分組方法以非均勻分布來降低柵瓣。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基于空間光調制器的低柵瓣多波束掃描系統，其特征在于，包括：

所述空間光調制器可以為反射式空間光調制器或者透射式空間光調制器，當其為反射式空間光調制器時，系統的設置如下：

激光儀(1)、偏振片(2)、分光棱鏡(3)、液晶空間光調制器(4-1)、偏振片(5)、透鏡(6)和CCD(7)；激光儀(1)發射的平行光束通過偏振片(2)、分光棱鏡(3)入射到液晶空間光調制器(4-1)，經過液晶空間光調制器(4-1)的相位調制產生多波束，入射到分光棱鏡(3)，再經分光棱鏡(3)反射后，光束通過偏振片(5)，再由透鏡(6)對光束聚焦，進而聚焦于CCD(7)，實現多波束的采集。

當其為反射式空間光調制器時，系統的設置如下：

激光儀(1)、偏振片(2)、空間光調制器(4-2)、偏振片(5)、透鏡(6)和CCD(7)；激光儀(1)發射的平行光束通過偏振片(2)入射到空間光調制器(4-2)，經過空間光調制器(4-2)的相位調制產生多波束后，光束透射過空間光調制器(4-2)后經過偏振片(5)，再由透鏡(6)對光束聚焦，進而聚焦于CCD(7)，實現多波束的采集。

本發明還提供了一種基于空間光調制器的低柵瓣多波束掃描方法，其特征為：

所述空間光調制器對像素進行分組，經過同一組像素點調制后的光具有相同的偏移角度，對同一組像素陣中每行進行分組并分配不同相位，得到橫向偏轉角度不同的多個光點，對同一組像素陣每列進行分組并分配不同相位，得到縱向偏轉角度不同的多個光點，對橫向縱向同時進行分組，得到可以進行整個平面掃描的多波束。

所述空間光調制器的像素分組呈周期性分布，每個周期包含所有組的像素點，同一個周期內同一組相鄰像素點之間的距離不是一個常數。