[發(fā)明專利]一種液晶空間光調(diào)制器相位調(diào)制特性自動(dòng)測量方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110268565.8
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113092073A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳云龍;邵立;葉慶;豆賢安
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 封睿

本發(fā)明提出了一種液晶空間光調(diào)制器相位調(diào)制特性自動(dòng)測量方法，基于Twyman?Green干涉法的改進(jìn)進(jìn)行相位調(diào)制特性的測量，先在在反射鏡與透反鏡之間設(shè)置可調(diào)節(jié)透鏡，動(dòng)態(tài)微調(diào)節(jié)光路中兩束光束的光程差，獲取穩(wěn)定、清晰的干涉條紋，然后對實(shí)驗(yàn)中采集的具有一定寬度的干涉條紋進(jìn)行單像素提取，從而獲得理想干涉條紋，之后利用自動(dòng)程序?qū)硐敫缮鏃l紋進(jìn)行計(jì)算從而獲得條紋的水平位移量和條紋周期，最后計(jì)算每一個(gè)灰度值所對應(yīng)的相位延遲，生成液晶空間光調(diào)制器的相位調(diào)制曲線。本發(fā)明可以降低傳統(tǒng)測量方法對環(huán)境的依賴性，方便獲得穩(wěn)定、清晰的干涉條紋；利用計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)對干涉條紋的自動(dòng)檢測和處理，克服人工處理?xiàng)l紋所引起的誤差大、效率低等現(xiàn)實(shí)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電成像系統(tǒng)，具體涉及一種液晶空間光調(diào)制器相位調(diào)制特性自動(dòng)測量系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

液晶空間光調(diào)制器是一種主動(dòng)型器件，它通過液晶分子對入射光場的參量進(jìn)行調(diào)節(jié)，并利用光的寬帶寬、多通道等特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對加載信息的快速處理。通用型液晶空間光調(diào)制器一般采用向列相液晶，其結(jié)構(gòu)主要由表面覆蓋玻璃、透明導(dǎo)電極、液晶分子層、反射鏡、反射式像元控制電極和硅底等材料組成。液晶空間光調(diào)制器因?yàn)榫哂休^寬的波段響應(yīng)范圍、快速響應(yīng)率、易驅(qū)動(dòng)、低損耗、體積小、易操作等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于光束控制、波前整形、光鑷微操作等領(lǐng)域。近些年，液晶空間光調(diào)制器對于新型特殊光束，如艾里光束、渦旋光束等的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生和傳播特性的研究起到了巨大的推動(dòng)作用。因?yàn)橐壕Э臻g光調(diào)制器通過計(jì)算機(jī)軟件可以實(shí)現(xiàn)入射光束相位和振幅的任意調(diào)，這一點(diǎn)是傳統(tǒng)衍射光學(xué)器件無法完成的因此，熟悉掌握液晶空間光調(diào)制器的性能參數(shù)具有十分重要的意義。

加載到液晶空間光調(diào)制器液晶分子上的外加電場大小對應(yīng)于8位的灰度值，通過加載具有不同灰度值分布的圖像到空間光調(diào)制上便可以獲得不同的相位延遲。這種所加載灰度值與相位延遲的關(guān)系稱為液晶空間光調(diào)制器的相位調(diào)制特性。一般而言，某一型號的液晶空間光調(diào)制器在出廠之前會(huì)被設(shè)定工作在特定波長處。如果入射光束的波長不在該工作波長附近，那么液晶空間光調(diào)制器在實(shí)際工作過程中會(huì)表現(xiàn)出明顯的非線性響應(yīng)，從而嚴(yán)重影響光調(diào)制器的調(diào)制精度，這是用戶顯然不愿意看到的。因此，當(dāng)用戶需要空間光調(diào)制器工作在非出廠工作波長處時(shí)，首先需要對光調(diào)制器的相位調(diào)制特性在期望波長處進(jìn)行重新測量和校準(zhǔn)，然后建立新的用戶映射表加載到光調(diào)制器中，使其工作在線性響應(yīng)區(qū)間。但是，傳統(tǒng)液晶空間光調(diào)制器相位調(diào)制特性測量方法對實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求較高，實(shí)驗(yàn)中不易獲得穩(wěn)定、清晰的干涉條紋。同時(shí)，傳統(tǒng)測量方法需要依靠人工對干涉條紋的位移量進(jìn)行測量，測量誤差大、執(zhí)行效率低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種液晶空間光調(diào)制器相位調(diào)制特性自動(dòng)測量系統(tǒng)及方法，旨在降低傳統(tǒng)測量方法對環(huán)境依賴性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對相位調(diào)制特性的自動(dòng)、快速、準(zhǔn)確測量。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種液晶空間光調(diào)制器相位調(diào)制特性自動(dòng)測量系統(tǒng)，包括用于獲取干涉條紋的實(shí)驗(yàn)測量光路系統(tǒng)，用于采集干涉條紋的CCD相機(jī)，以及用于數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)控制器，其中：

實(shí)驗(yàn)測量光路系統(tǒng)包括起偏器、透反鏡、透鏡、反射鏡、液晶空間光調(diào)制器、成像透鏡，所述透鏡在水平和俯仰的傾斜角度可調(diào)節(jié)，置于透反鏡與反射鏡之間；光源發(fā)出的高斯光束經(jīng)過衰減、擴(kuò)束、準(zhǔn)直后通過起偏器變成線偏振光，線偏振光入射到透反鏡后分成兩束光，其中一束光經(jīng)透反鏡反射后再經(jīng)過透鏡入射到反射鏡表面，經(jīng)過反射鏡二次反射后繼續(xù)穿過透反鏡到達(dá)成像透鏡；而另外一束光從透反鏡透射后入射到液晶空間光調(diào)制器表面，經(jīng)過液晶空間光調(diào)制器相位調(diào)制后通過透反鏡再次反射到達(dá)成像透鏡；

計(jì)算機(jī)控制器生成灰度圖像，采集對應(yīng)的干涉條紋，測量干涉條紋水平移動(dòng)距離和周期，并利用相對位移測量法，生成液晶空間光調(diào)制器的相位調(diào)制曲線。

進(jìn)一步的，所述透鏡位置調(diào)整于液晶空間光調(diào)制器前。

進(jìn)一步的，所述透鏡設(shè)置在鏡架上，測量前通過鏡架上的精密旋鈕調(diào)節(jié)其在水平和俯仰的傾斜角度，以獲取清晰穩(wěn)定的干涉條紋。