[发明专利]透射式偏振无关空间光调制方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于光通信和信息光学领域，涉及一种透射式偏振无关空间光调制方法和装置。

背景技术

空间光调制器是一类能将信息加载于一维或二维的光场上，以便有效利用光的固有超快速度、并行性和互连能力的器件。这类器件可在随时间变化的电驱动信号或其他信号的控制下，改变空间上光场分布的振幅或强度、相位、偏振态以及波长，或者把非相干光转化成相干光。由于它的这种性质，可作为实时光学信息处理、自适应光学、光计算和光学神经网络等系统中构造单元或关键的器件。目前，液晶空间光调制器分辨率提高和响应速度加快，成为空间光调制器中的一个重要分类。这其中，向列型液晶(Nematic Liquid Crystal)空间光调制器中由于液晶分子具有双折射特性，即表现出寻常光(o光)折射率方向和非寻常光(e光)折射率方向，当入射光偏振态与o光方向一致时，由于o光折射率不随液晶加载电压改变，因此入射光不会被调制，当入射光偏振态与e光方向一致时，由于e光折射率随着液晶所加载电压会发生改变，因此入射光经过液晶之后的相移也会随着液晶所加载电压发生改变，即受到相位调制，空间不同位置处液晶加载不同电压控制，即可以实现入射光空间光场相位调制。可见，传统的向列型液晶空间光调制器具有偏振相关特性。不仅如此，其它类型具有空间光调制的很多器件也都具有偏振相关特性，即要求入射光具有特性的入射偏振方向才可以得到有效的空间光调制。

然而，在很多实际应用中，由于入射光偏振态的多样性因而广泛需要偏振无关的装置。比如，在光通信系统中广泛应用的偏振方向灵活多变的线偏振光以及偏振复用系统中的混合偏振复用光束，在这种情况下，使用偏振相关空间光调制器件将无法满足需求，同时，当入射光为圆偏振光或者椭圆偏振光时偏振相关空间光调制器件的应用也将大大受限。因此，为了满足未来光通信对于偏振无关操作的迫切需求，所面临的重要挑战是如何实现偏振无关空间光调制以及如何利用现有的偏振相关空间光调制器件构建一个偏振无关空间光调制装置。在此发明中，将提供一种透射式偏振无关空间光调制方法和装置。

发明内容

本发明提供一种透射式偏振无关空间光调制方法和装置，目的在于突破现有透射式偏振相关空间光调制器件仅适用于特定偏振方向输入线偏振光的局限性，目标是利用透射式偏振相关空间光调制器件构建并实现透射式偏振无关空间光调制，以便于全面拓展空间光调制的应用范围，特别是广泛应用于针对输入不同偏振态线偏振光、偏振复用光束、圆偏振/椭圆偏振光的高效空间光调制。

本发明提供的一种透射式偏振无关空间光调制方法，该方法将入射光束分解成两路偏振正交的透射光束和反射光束，其中透射光束沿顺时针方向经过N+1次反射之后到达透射式偏振相关空间光调制器件，N＝0,1,2,3,…，反射光束沿逆时针方向经过N+2M+2次反射之后到达透射式偏振相关空间光调制器件，N+2M+2≥1，N＝0,1,2,3,…，M＝0，±1,±2,…，顺时针和逆时针两路光束的偏振方向在到达透射式偏振相关空间光调制器件之前调节为与透射式偏振相关空间光调制器件工作偏振方向一致，再被透射式偏振相关空间光调制器件调制，最后，顺时针和逆时针两路分别经过透射式空间光调制的光束再经过偏振合束后输出，从而实现对入射光束的偏振无关空间光调制。

作为上述技术方案的一种改进，所述顺时针和逆时针方向光束构成多边形回路，且沿顺时针方向和逆时针方向的两路光束在经过透射式偏振相关空间光调制器件调制之后，直至经过偏振合束后输出，所经历的光程相等，同时，所经过的反射次数同为奇数次或者同为偶数次。

作为上述技术方案的另一种改进，所述入射光束经偏振分束所得的顺时针方向透射光束的偏振方向与透射式偏振相关空间光调制器件的工作偏振方向一致，则顺时针方向光束在到达透射式偏振相关空间光调制器件之前不用调节偏振方向，逆时针方向光束在到达透射式偏振相关空间光调制器件之前旋转90°以和透射式偏振相关空间光调制器件工作偏振方向一致；经过透射式偏振相关空间光调制器件调制之后，逆时针方向光束在最终偏振合束之前不用调节偏振方向，顺时针方向光束在最终偏振合束之前旋转90°以和逆时针方向光束偏振正交然后合束输出。