[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

本發明公開了一種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。本發明具有結構與算法簡單以及穩定性高等優點。本發明用完全相干光或部分相干光束照射，利用光學自旋霍爾效應空間光場微分器，將光透過相位型空間光調制器所得到的相位信息轉換為強度信息，通過分析參考屏和特定的隨空間或時間變化的測量屏的輸入灰度分布以及對應的輸出光場的強度分布，即可推出相位型空間光調制器的全局灰度?相位曲線或相位型空間光調制器上單個像素的灰度?相位曲線。本發明提供了一種校準相位型空間光調制器的方法，在需要精確使用相位型空間光調制器的領域有著重要應用。

技術領域

本發明涉及光學信息處理領域，尤其涉及一種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。

背景技術

相位型空間光調制器是指在主動控制下，它可以通過折射率調制光場的相位，并方便地將相位信息加載到一維或二維的光場中，利用光的寬帶寬，多通道并行處理等優點對加載的信息進行快速處理，它是構成實時光學信息處理、光互連、光計算等系統的核心器件。相位型空間光調制器已經廣泛用于人們的日常生活中，例如液晶屏，液晶型空間光調制器等。

近年來，由于相位型空間光調制器的廣泛使用，對其校準的研究也越來越廣泛。因為相位型空間光調制器對光相位的調制十分精確，光程在波長量級，所以很難得到準確測量，因此準確獲得相位型空間光調制器的相位調制與施加灰度的對應關系成為一個值得研究的課題。

常見的校準相位型空間光調制器的方法可分為干涉法和衍射法，干涉法將相位型空間光調制器分成兩部分，并加載兩種不同灰度，通過將一束光分束并分別經過上述兩個部分，再重新合束后產生的干涉條紋的移動來分析灰度對相位型空間光調制器造成的影響，該方法所產生的干涉條紋受環境影響很大，經常出現無規則的震動，造成測量結果出現較大誤差。衍射法利用全息的原理，通過分析理想情況下衍射圖樣或衍射點的強度來校準，缺點是通常算法復雜，并需要大量的時間進行循環迭代。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種基于光學微分器的校準相位型空間光調制器灰度-相位曲線的方法及系統，具有結構與算法簡單和穩定性高等優點，能快速測出輸入相位型空間光調制器的灰度與其對應的相位調制。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：本發明用完全相干光或部分相干光束照射，利用光學自旋霍爾效應空間光場微分器，將相位型空間光調制器所加載的相位信息轉換為強度信息，通過分析參考屏和特定的隨空間或時間變化的測量屏的輸入灰度分布以及對應的輸出光場的強度分布，即可推出相位型空間光調制器的全局灰度-相位曲線或相位型空間光調制器上單個像素的灰度-相位曲線。

根據本發明的第一方面，提供了一種基于光學微分器的校準相位型空間光調制器的方法，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，該方法的具體實現步驟如下：

相位型空間光調制器包括但不限于液晶型相位型空間光調制器。

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；