[發明專利]一種基于矢量旋渦光束的距離探測系統及方法

有效

• 申請號: 201811633054.6
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109506579B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 陳瑞品;劉彩霞;張曉雨;王中興
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06;G01B11/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 杜陽陽

本發明公開了一種基于矢量旋渦光束的距離探測系統及方法。該系統包括：光束生成器，用于生成矢量渦旋光束，矢量渦旋光束的偏振態是角向變化的；非局域非線性介質，設置在光束生成器的出射光路上；尺寸控制器，與非局域非線性介質連接，用于改變非局域非線性介質的尺寸；小孔徑光闌，設置在非局域非線性介質的輸出光路上，用于形成小孔徑矢量渦旋光束；線偏振片，設置在小孔徑光闌的輸出光路上；圖像傳感器，設置在線偏振片的輸出光路上；處理器，與圖像傳感器連接，用于生成線偏振態分布圖，并依據線偏振態分布圖確定矢量渦旋光在非局域非線性介質中傳播距離的改變量。本發明測量精度高，結構簡單，安裝方便，價格低廉，適用范圍廣。

技術領域

本發明涉及光電技術領域，特別是涉及一種基于矢量旋渦光束的距離探測系統及方法。

背景技術

眾所周知，從十九世紀八十年代液晶材料被首次發現到今天液晶材料作為平板顯示的重要材料，以及現階段液晶平板顯示行業的大規模擴展，已經經歷了一百多年歷史。一方面，它的力學性質、電學性質、磁學性質和光學性質都呈現與排列有關的類似于晶體的各項異性；另一方面，它又具有與普通液晶類似的流動性。隨著人們對液晶材料的深入，并將其應用到顯示器件，液晶材料的研究逐漸轉化為應用，液晶顯示已經與我們的生活和工作息息相關，密不可分。二十世紀七十年代以后，由于TN型液晶的率先發展，使液晶材料和液晶顯示器在小尺寸方面得到廣泛的應用，例如手表、計算器、儀器儀表、汽車加油站等領域。當然與之配套的相關電路也非常簡單。在數十年的發展過程中，液晶面板制造技術大大改善和提高，使其在大尺寸顯示領域得到發展。例如液晶顯示器、液晶電視、以及各種移動式電子產品。于是，如何測量液晶顯示面板厚度也成為現階段一項重要研究課題。

在液晶面板制造的過程中，商家產品合格率或者產品效率無法提高往往是由于液晶盒厚度沒有控制準確，或是控制的不均勻。液晶盒的厚度對該液晶顯示器的響應時間和光強度透過率等特性有重要的影響。現階段液晶顯示器響應時間大約為毫秒量級，最快的液晶顯示器件的響應時間為2毫秒。同時研究發現液晶盒的厚度越大，響應時間也越長。不均勻的液晶盒厚度造成液晶的響應時間和對比度等特性也不均勻。同時，液晶盒厚度對TN型液晶顯示、STN型液晶顯示、鐵電液晶顯示有重要影響。因此，如何快速準確測量液晶面板厚度就變得越來越重要。

隨著現代各種測繪測量技術的發展，在距離的測量上，激光的使用將測距的發展領入了一個新的階段，它在測距技術上優勢的日益突出，近些年在測量領域備受關注。與其他測距技術相比，激光良好的相干性、單色性、準直性等優點，使得激光測距儀在高空間分辨率、抗干擾能力、測量精度、測量距離和工作時間的長短上有很大的優勢，并且結構輕巧、方便安裝攜帶，更重要的是，還可以在人工無法到達或者危險的地方使用，因此在測距領域迅速受到青睞，成為最受歡迎的高精度測距儀器之一。因此，對激光測距方法、測距手段以及測試精度的研究具有積極的意義。

目前，常用的激光測距方法有脈沖式激光測距、三角法激光測距、反饋法激光測距、干涉法激光測距和相位式激光測距等。但是以上測量方法和裝置由于測量特性的過程復雜性、計算復雜性、手段復雜性，導致這些測量方法在國內很少沒有產品化并投入市場使用。而國外現有的測試裝置費用也往往高的讓人無法承受。

發明內容

基于此，有必要提供一種測量精度高，結構簡單，安裝方便，價格低廉，適用范圍廣的基于矢量旋渦光束的距離探測系統及方法。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種基于矢量旋渦光束的距離探測系統，包括：

光束生成器，用于生成矢量渦旋光束，所述矢量渦旋光束的偏振態是角向變化的；

非局域非線性介質，設置在所述光束生成器的出射光路上，用于將所述矢量渦旋光束穩定地傳輸出去；

尺寸控制器，與所述非局域非線性介質連接，用于改變所述非局域非線性介質的尺寸；