[实用新型]基于主动光学位相共轭的成像装置

说明书

                    技术领域

本实用新型属于光学成像和集成技术领域，更具体地涉及一种基于主动光学位相共轭的成像装置，特别适用于三维立体显示与摄影，计算机人机交换，机器人视觉，集成电路光刻，体信息存储，军事，能源，生物与光通讯网络领域。

                    背景技术

传统光学系统利用光学透镜对波前的变换功能，实现光波会聚，发散，和成像，但它有一系列缺陷，例如存在包括球差、色差、场曲等在内的各种各样的像差，焦距单一固定，既使采用机械方式变焦也速度缓慢，另外大口径镜头加工困难，航空摄影容易受大气湍流影响，在大功率激光情况下，光学镜头容易发生热变形，降低成像质量等。

目前有各种各样的方法来克服传统光学系统各方面的不足，例如自适应光学，它采用一系列小镜片来代替整块大镜片，然后通过动态调整这些小镜片来改善光学成像质量，可显著降低大气湍流的影响。但每个小镜片一般尺寸远大于波长，难于集成，系统复杂，且调整速度有限。

再如二元光学，它采用大规模集成电路工艺进行制作，可以在一块元件上集成多种功能，实现光学系统的单片集成，大幅度地降低了光学系统的体积和重量，从根本上改变了传统光学系统的形式和加工方法等，但对光学成像质量没有根本改善，二元光学元件一旦加工完成，其功能和性能就是固定的。

再如光学位相共轭方法，它利用光路可逆性来消除波前传播过程中产生的畸变。光路可逆性原理是光学领域的一个基本原理，但是除了平行光束这样非常简单的情况，采用传统光学系统要实现光路逆转，特别是对严重变形的波前和动态变化的光场，是非常困难的。但是如果被光学位相共轭反射，一束光在传播过程中无论经过多少变形，都会通过逆变形，回到起点并恢复原始波前。但目前光学位相共轭的实现都依赖某种非线形光学效应，如受激布里渊散射(SBS)、四波混频等，无法人为控制光学位相共轭过程，我们可以称之为被动光学位相共轭方法。

尽管目前提出了各种各样的方法来克服传统光学系统的不足，但一种方法往往只改善了传统光学系统某一方面的不足，而不能满足其他方面问题，特别是高速、高质量、大尺寸立体显示与摄像、远距离与大功率精确聚焦等一些极限条件下的成像问题一直没有得到很好解决。

                    发明内容

本实用新型的目的在于克服基于非线形光学效应的被动光学位相共轭方法的不足，提供一种基于主动光学位相共轭的成像装置，解决一些用现有光学成像方法很难解决的一些极限条件下的成像问题，如大尺寸立体显示与摄像、衍射极限高像质成像，纳秒量级甚至更高速度的超快速变焦，远距离与大功率激光聚焦等。同时它的关键部件可以采用大规模集成电路技术和微电子机械系统(MEMS)、光集成芯片(PIC)技术批量制造。

为达到上述目的，本实用新型提出了一种基于主动光学位相共轭的成像装置，它由模式分离/合成转换器MSC和光学位相共轭调节器PAC组成，其中模式分离/合成转换器MSC由光波导阵列W1-7构成，光波导W1-7在横截面尺寸小的一端为单模光波导，且靠拢放置，使得它们之间的光场互相耦合，光波导W1-7的另外一端分开放置，使得它们之间的光场互相隔离，控制光波导W1-7的横截面尺寸和长度，使得光波导W1-7中只产生基模，光学位相共轭调节器PAC由彼此独立的光学位相共轭调节单元PA1-7组成，每个光波导W1-7在互相隔离的一端耦合连接一个独立的光学位相共轭调节单元PA1-7，光学位相共轭调节单元PA1-7用于调节每根光波导W1-7中的光波的位相和振幅实现光学位相共轭。