[發明專利]基于雙液晶空間光調制器的波前校正光學系統及校正方法

有效

• 申請號: 202110356142.1
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113271144B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 柯熙政;楊雅淇
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H04B10/11
• 分類號: H04B10/11;H04B10/60;G02F1/13;G02F1/133
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 戴媛

本發明公開了一種基于雙液晶空間光調制器的波前校正光學系統及校正方法，包括依次排列的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、偏振分光鏡、波前校正器，第四透鏡靠近第三透鏡的一側設置有反射鏡，反射鏡的下方依次設置有第五透鏡、第六透鏡、CCD相機，CCD相機連接有計算機，計算機連接有第一液晶空間光調制器、第二液晶空間光調制器。本發明解決了現有無線激光通信中因為大氣湍流造成的波前畸變問題。

技術領域

本發明屬于無線激光通信技術領域，具體涉及一種基于雙液晶空間光調制器的波前校正光學系統，還涉及一種基于雙液晶空間光調制器的波前校正方法。

背景技術

在以大氣為介質的光學成像系統和大氣激光通信傳輸系統中，由于大氣湍流在空間上無規則擾動，被探測的光波場在大氣傳輸時，光波場波面由于大氣湍流效應的影響，造成光斑形變和擴展，以及光學波前的畸變，這些引入的波前像差極大地降低了系統的成像質量或光束質量。因此必須對系統中的大氣湍流效應進行校正和補償。從而解決大氣湍流擾動引起的成像問題，提高通信光束質量。

大氣湍流對地面天文觀測等的影響是顯而易見的，解決這種情況的方法是使用一套復雜的技術，稱為自適應光學(AO)。動態像差本質上是隨機的，它需要一種更通用的方法，例如包括一個自適應反饋環，測量波前相位畸變，并通過波前校正單元應用相應的共軛進行校正。自適應光學系統被廣泛應用于大口徑望遠鏡，來克服大氣湍流的影響。自適應光學技術可以緩解大氣湍流的影響，對畸變波前信息進行實時檢測，校正因大氣抖動造成光波波前發生畸變，并通過相位補償來實時校正探測波前的誤差，從而改進光學系統性能。改善光束質量解決大氣湍流擾動引起的成像問題。自適應光學技術被認為是目前最有效，也是最具有使用前景的補償方法。

一個典型的自適應光學系統包含了哈特曼-夏克(HS)波前傳感器(WFS)，它對波前像差進行實時測量，變形鏡(DM)或空間光調制器(SLM)作為計算機控制的可重構單元來檢測和糾正像差。其中的核心部分是波前校正器。隨著光電技術的不斷發展，對波前校正和補償器件的要求也越來越高，目前波前校正的器件眾多，然而它們的實際實施受到了傳統自適應光學系統的高成本、高功耗和尺寸的極大限制。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于雙液晶空間光調制器的波前校正光學系統，解決了現有無線激光通信中因為大氣湍流造成的波前畸變問題。

本發明的另一目的是提供一種基于雙液晶空間光調制器的波前校正方法。

本發明所采用的技術方案是，一種基于雙液晶空間光調制器的波前校正光學系統，包括依次排列的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、偏振分光鏡、波前校正器，第四透鏡靠近第三透鏡的一側設置有反射鏡，反射鏡的下方依次設置有第五透鏡、第六透鏡、CCD相機，CCD相機連接有計算機，計算機連接有第一液晶空間光調制器、第二液晶空間光調制器。

本發明的特征還在于，

波前校正器包括第一液晶空間光調制器和第二液晶空間光調制器，第一液晶空間光調制器設置于偏振分光鏡遠離第四透鏡的一側，所述第二液晶空間光調制器設置于偏振分光鏡的下方。

第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡均采用凸透鏡。

第一透鏡和第二透鏡的焦點重合。

本發明所采用的另一技術方案是，一種基于雙液晶空間光調制器的波前校正方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1：接收端將接受到的信號光經過第一透鏡和第二透鏡進行擴束準直后變為平行光；

步驟2：平行光經過第三透鏡進行擴束后傾斜入射到第四透鏡上，出射光經偏振分光鏡被分為兩束偏振方向互相垂直的偏振光，并由第一液晶空間光調制器、第二液晶空間光調制器進行校正；