[實用新型]光場信息耦合器

有效

• 申請號: 202022270716.7
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN212903253U
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 孫陽
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01D5/26
• 分類號: G01D5/26;G02B27/10;G02B27/00
• 代理公司: 長春中科長光知識產權代理事務所(普通合伙) 22218
• 代理人: 高一明;郭婷

本實用新型提供一種光場信息耦合器，包括分光元件和光陷阱，分光元件包括分光面、光束入射端、光束出射端、光束編碼端和光陷阱端，待編碼光束從光束入射端進入分光元件經分光面分為兩路，一路轉折后從光陷阱端射出到光陷阱進行消光，另一路從光束編碼端射出，經光場編碼后變為編碼光束反射回分光元件，再經分光面的折轉，從光束出射端射出。本實用新型通過設置光陷阱的方式，將未參與正常編碼輸出的光能量吸收，消除這些能量以雜光形式對輸出編碼光束的影響。本實用新型還通過對分光器添加消光反射片、增透膜等結構，并進行光學面小傾角設計的方式，將光學面多次反射光偏離出編碼光路，顯著降低多次反射光以雜光形式對編碼光束的影響。

技術領域

本實用新型涉及光束編碼與光場調制技術領域，特別涉及一種用于計算光學光束編碼調控的光場信息耦合器。

背景技術

計算光學技術是集幾何光學、物理光學、信息光學、計算成像、現代信號處理、生物醫學光子學等理論與一體的新興交叉技術研究領域。通過應用計算機信息處理的思路，將光學系統調制與后端信號處理算法相結合計算光學，使在傳統照明、成像等光學手段下不可見的信息可見，或極大增強儀器工作性能，提供遠超傳統成像技術與人類視覺的前所未有的感知力(如分辨率、景深、視野、信息維度和動態范圍)。由此，計算光學技術超越了傳統光學儀器的應用界限，現今正以迅猛的速度應用到高性能光學成像、三維光學成像與場景建模識別、高精度測量、光學傳感、遙感探測、材料分析、信號探測識別與處理、量子成像、光計算與深度學習等廣闊領域。

具體來講，計算光學通過將光學調控(如結構照明、孔徑編碼、附加光學傳函、子孔徑分割、探測器可控位移等)與信息處理(如相干解調、相位復原、光場調控、壓縮感知、單像素重建、反卷積、最優化重建等)有機結合，以提高計算光學儀器指標(如信噪比，對比度，動態范圍等)，簡化計算光學儀器系統(例如少透鏡或無透鏡，以縮小體積，降低成本)，突破光學系統與圖像采集設備的物理限制(如衍射極限、采樣極限、成像維度、分辨力、視場尺寸)，最終使儀器在信息獲取能力、功能、性能指標(如相位、相干度、三維形貌、景深嚴拓、模糊復原、重聚焦、改變視角)等方面獲得顯著的提升，最終實現計算光學儀器設備的高性能、小型化、智能化。

在上述計算光學技術應用中，常直接或間接地需要對光束進行編碼，即：對一束待編碼的規整波前的光束(一般采用平面波波前或球面波波前)，通過對波前相位進行在波前表面上的0-1編碼或量化編碼，使待編碼光束在波前表面上獲得相位的二維、三維與含時的編碼，變為編碼光束。待利用的光場信息以編碼形式由編碼光束攜帶，編碼光束使計算光學技術能夠利用光的衍射、散射、干涉及聚焦成像等物理性質與編碼相互作用，對編碼信息進行加工與提取，從而對光場進行解譯與加工處理。

目前常用的將光場信息耦合入光束的手段分為兩種：透射式耦合和反射式耦合。透射式耦合：使用一束平行光照射待編碼的液晶片、待測透明試樣、以編碼花紋加工的透光薄片等編碼介質，平行光的波前經過編碼介質后按介質透射率和折射率被遮擋和延遲，變為編碼波前。這種方式的缺點是：1、編碼介質必須為透明材質或用不透明材質和透明材質組成編碼花紋。2、編碼范圍受到耦合器的編碼區域擺放的限制，透射式的耦合器在編碼區域前后都有光路結構，限制了編碼區域的寬窄調整能力，并且編碼區域需要處于光束范圍內，因此編碼區域面積會受到光束面積的限制。3、如果使用擴束光路，擴束元件不但會影響光束的緊湊性，并且擴束范圍很難以可接受的成本做得很大，無法達到較大的編碼范圍。