[發明專利]基于光學微分器的校準相位型空間光調制器的方法及系統

有效

• 申請號: 202010584001.0
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111912603B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 阮智超;黃雋奕;朱騰峰
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜

1.一種基于光學微分器的校準相位型空間光調制器的方法，其特征在于，包括：

參考屏和測量屏劃分：針對校準相位型空間光調制器的全局灰度-相位曲線，將相位型空間光調制器的一塊區域分成兩半，一半作為參考屏，一半作為測量屏；針對校準相位型空間光調制器上單個像素的灰度-相位曲線，將需要測量的像素的一側作為參考屏，包括該像素的另一側作為測量屏；

輸出光場強度分布測量：用完全相干光或部分相干光束照射，測量光束經過光學自旋霍爾效應空間光場微分器后參考屏和測量屏邊界位置的輸出光場的強度分布；

針對相位型空間光調制器的全局灰度-相位曲線的校準：將參考屏設置為時間和空間都均勻的灰度，測量屏設置為時間均勻但隨空間變化并遍歷所有輸入灰度的分布，利用光學自旋霍爾效應空間光場微分器的理論，計算得到邊界每個位置的強度所對應的相位，結合已知的測量屏輸入灰度隨空間的分布，即可校準相位型空間光調制器的全局灰度-相位曲線；

針對相位型空間光調制器上單個像素的灰度-相位曲線的校準：將參考屏設置為時間和空間都均勻的灰度，測量屏設置為空間均勻但隨時間變化并遍歷所有輸入灰度的分布，利用光學自旋霍爾效應空間光場微分器的理論，計算得到邊界像素位置的每個時間的強度所對應的相位，結合已知的測量屏輸入灰度隨時間的分布，即可校準相位型空間光調制器上單個像素的灰度-相位曲線。

2.根據權利要求1所述的基于光學微分器的校準相位型空間光調制器的方法，其特征在于，針對校準相位型空間光調制器的全局灰度-相位曲線，所述參考屏和測量屏的邊界為一條直線。

3.根據權利要求1所述的基于光學微分器的校準相位型空間光調制器的方法，其特征在于，光學自旋霍爾效應空間光場微分器的微分方向與參考屏和測量屏的邊界方向相垂直。

4.根據權利要求1所述的基于光學微分器的校準相位型空間光調制器的方法，其特征在于，若校準相位型空間光調制器的全局灰度-相位曲線，先設置參考屏為時間和空間都均勻的灰度，測量屏為時間和空間都均勻的但與參考屏不同的灰度，測量參考屏與測量屏邊界位置經過光學自旋霍爾效應空間光場微分器輸出的空間強度分布記為I₁；再將測量屏的空間灰度分布改變為平行于參考屏與測量屏的邊界方向遍歷所有灰度，測量邊界位置微分器輸出的空間強度分布記為I₂，將I₂與I₁相除得到空間強度分布記為

5.根據權利要求1所述的基于光學微分器的校準相位型空間光調制器的方法，其特征在于，若校準相位型空間光調制器上單個像素的灰度-相位曲線，將參考屏設置為時間和空間都均勻的灰度，測量屏設置為空間均勻但隨時間變化并遍歷所有輸入灰度的分布，將該像素位置經過光學自旋霍爾效應空間光場微分器輸出的強度隨時間的變化記為

6.根據權利要求1所述的基于光學微分器的校準相位型空間光調制器的方法，其特征在于，強度分布和參考屏與測量屏邊界位置像素所造成的相位調制為余弦函數的對應關系。

7.根據權利要求1所述的基于光學微分器的校準相位型空間光調制器的方法，其特征在于，利用調制相位跟隨輸入灰度單調增大的性質，可以用強度分布推出參考屏與測量屏邊界位置像素的相位調制，并與輸入的隨空間或時間變化的灰度一一對應，即可校準全局或單個像素的灰度-相位曲線。

8.根據權利要求1所述的基于光學微分器的校準相位型空間光調制器的方法，其特征在于，該方法可用于校準相位型空間光調制器對于任意波長光束的灰度-相位曲線。

9.一種基于光學微分器的校準相位型空間光調制器的系統，其特征在于，該系統包括：相位信息加載系統與光學空間光場微分系統；所述相位信息加載系統的輸出與光學空間光場微分系統的輸入相連；

參考屏和測量屏劃分：針對校準相位型空間光調制器的全局灰度-相位曲線，將相位型空間光調制器的一塊區域分成兩半，一半作為參考屏，一半作為測量屏；針對單個像素，將需要測量的像素的一側作為參考屏，包括該像素的另一側作為測量屏；將參考屏設置為時間和空間都均勻的灰度，測量屏設置為時間均勻但隨空間變化并遍歷所有輸入灰度的分布；

所述相位信息加載系統以完全相干光或部分相干光為載體，對參考屏加載時間和空間都均勻的灰度，對測量屏加載隨空間或時間變化的輸入灰度分布，并將其輸入光學空間光場微分系統進行處理；

所述光學空間光場微分系統，通過光學自旋霍爾效應空間光場微分器測量參考屏與測量屏邊界位置的輸出光場的強度分布；用強度分布推導出參考屏與測量屏邊界位置像素的相位調制，并與輸入的隨空間或時間變化的灰度一一對應，即可校準全局或單個像素的灰度-相位曲線。