[发明专利]一种基于液晶相位控制法的阵列分束方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及三维激光成像领域，特别涉及一种基于液晶相位控制法的阵列分束方法及系统。

背景技术

光学分束器是光计算机、图像处理、光纤通信及光学信息处理系统中用来产生一维或二维等强度激光束阵列的一种重要光学元件。高质量的分束器也可用于提供信号传递载体，在多路光输入或输出的光学信息处理系统中作互连元件使用，常见的分束器有微透镜阵列分束器、全息分束器等。

在70年代初Dammann提出了一种具有不等间距、周期重复的二元相位光栅被命名为Dammann光栅，通过衍射把一束光分为等强度的多束光。接着为了使光学元件集成化，人们制作了具有分光特性的二元光学分束器，比如Dammann光栅，该元件可直接实现高峰值功率的光强阵列分布。

光栅的制备可以利用反应离子刻蚀法或湿化学法。湿化学法工艺简单，成本低廉，但其刻蚀深度难以精确控制，且侧蚀严重，很难实现较高精度。利用反应离子刻蚀法可以实现很高的刻蚀精度，但它需要专门仪器，工艺较为复杂，因而成本较高。基于以上两种制备方法，近年来，人们提出了用计算机全息图和液晶空间光调制器来制作衍射光学元件并产生阵列光束，液晶空间光调制器最显著的优点是能够方便地调节相位，根据液晶的电光特性，通过计算机全息图来控制加在每个像素上的电压信号，可以调节入射光束在此点的相位，很方便地得到衍射光学元件，在此种情况下，我们用计算机制作阵列分束光的相位膜片光栅，利用液晶空间光调制器调制光束相位，产生阵列分束的光。

发明内容

为了实现灵活可变的阵列分光，本发明提供了一种基于液晶相位控制法的阵列分束方法和系统。

本发明提供的基于液晶相位控制法的阵列分束方法，包括以下步骤：

根据相位系数采用迭代计算法得到达曼光栅中每条槽缝的最佳相位值，根据每条槽缝的最佳相位值得到达曼光栅相位膜片；

将所述达曼光栅相位膜片加载到空间光调制器上；

当激光经过所述空间光调制器后被调制成N×N束激光。

本发明提供的基于液晶相位控制法的阵列分束系统，包括激光器、达曼光栅相位膜片、及空间光调制器；

所述达曼光栅相位膜片加载在所述空间光调制器上，所述激光器产生的激光经过所述空间光调制器后被调制成N×N束激光。

本发明有益效果如下：

本发明实施例利用迭代计算法优化达曼光栅的相位分布，在不改变空间光调制器硬件参数设置的情况下，充分利用和发掘了空间光调制器的优点，同时较好地回避其缺陷，根据现有空间光调制器的技术参数，模拟和仿真设计光栅，计算光强分布，产生具有高峰值光强和光强梯度的光阵列。

附图说明

图1是本发明方法实施例的基于液晶相位控制法的阵列分束方法的流程图；

图2是5×5阵列的相位膜片及产生的阵列光束；

图3是本发明装置实施例的基于液晶相位控制法的阵列分束系统的结构示意；

图4是发射阵列光束与接收探测器阵元的同轴对准系统的结构示意图；

其中，1、发射系统激光器；2、达曼光栅相位膜片；3、空间光调制器；4、扩束装置；5、接收系统照明光源；6、APD阵列；7、分光棱镜；8、接收镜头；9、凹面镜；10、光斑分析仪。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为了实现灵活可变的阵列分光，本发明提供了一种基于液晶相位控制法的阵列分束方法及装置，以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

根据本发明的方法实施例，提供了一种基于液晶相位控制法的阵列分束方法，图1是本发明方法实施例的基于液晶相位控制法的阵列分束方法的流程图，如图1所示，根据本发明方法实施例的基于液晶相位控制法的阵列分束方法包括如下处理：

步骤101，根据相位系数采用迭代计算法得到达曼光栅中每条槽缝的最佳相位值，根据每条槽缝的最佳相位值得到达曼光栅相位膜片。

步骤101具体包括以下步骤：

步骤1：根据相位系数得到所述达曼光栅的振幅透过率函数，对所述振幅透过率函数进行级数展开，得到傅里叶系数；

步骤2：根据所述傅里叶系数得到衍射效率和均匀度；