[发明专利]一种测量空间光调制器相位调制特性的装置及方法

权利要求书

1.一种用于测量空间光调制器相位调制特性的装置，其特征在于，包括激光器(1)和空间光调制器(8)，在激光器(1)和空间光调制器(8)之间依次设置有用于扩束的显微物镜(2)，准直透镜(4)，用于将任意偏振态的光转变为线偏振光的起偏器(6)以及分光镜(7)，分光镜(7)用于透过经起偏器(6)的光，并反射经空间光调制器(8)出来的光束，空间光调制器(8)连接有计算机(11)用于加载组合模式灰度图，计算机(11)连接有用于采集干涉条纹图的CCD相机(10)。

2.根据权利要求1所述的一种用于测量空间光调制器相位调制特性的装置，其特征在于，在显微物镜(2)和准直透镜(4)之间设置有用于对显微物镜(2)扩束后光进行滤波的针孔(3)，针孔(3)用于使扩束后的光束覆盖空间光调制器(8)的靶面。

3.根据权利要求2所述的一种用于测量空间光调制器相位调制特性的装置，其特征在于，准直透镜(4)距离针孔(3)的距离为准直透镜焦距的150mm，用于使扩束后的光束完全覆盖空间光调制器(8)的靶面。

4.根据权利要求1所述的一种用于测量空间光调制器相位调制特性的装置，其特征在于，在准直透镜(4)与起偏器(6)之间设置有用于改变沿入射光路照向空间光调制器(8)光束尺寸的光阑(5)。

5.根据权利要求1所述的一种用于测量空间光调制器相位调制特性的装置，其特征在于，空间光调制器(8)下部设置有用于调整光束入射角度的旋转台(9)。

6.一种如权利要求1至5中任一项所述用于测量空间光调制器相位调制特性装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、选择测量空间光调制器相位调制特性区域，根据空间光调制器的参数设计，编码生成对应其像素的组合模式灰度图；

S2、调整旋转台，得到预设的入射角度，启动激光器，激光器预热稳定后，从激光器出射的激光束入射到显微物镜进行扩束，并通过针孔滤波后入射到准直透镜，经准直透镜成平行光束后通过光阑消除杂光，光束入射到偏振器，得到振动方向平行于液晶分子的线偏振光，偏振光通过分光镜入射到空间光调制器，然后由液晶闪耀光栅衍射的+1级光与经过相位调制但未偏转的出射光束经分光镜反射到CCD相机上，根据斜入射式的衍射公式和空间几何关系，找出0级光和+1级光的干涉位置，通过CCD相机分别采集液晶闪耀光栅衍射的+1级光和经过相位调制的出射光束干涉产生的条纹图；

S3、对采集到的干涉条纹进行图像后处理，通过条纹的相对移动，使用傅里叶变换位相分析法计算测量区域的相位调制量，通过傅里叶变换及傅里叶反变换得到干涉条纹的待测相位公式，使用减基准条纹法消除载频引起的位相以及成像畸变引起的位相，得到上下两部分条纹相应的待测相位，两组条纹相位作差求得相移量即得到相位调制的大小，通过调整不同的入射角度可以获得不同入射角下空间光调制器的相位调制曲线。

7.根据权利要求6所述的一种用于测量空间光调制器相位调制特性装置的方法，其特征在于，步骤S1中，利用自干涉法将空间光调制器8加载的组合模式灰度图分为三部分，在空间光调制器一侧屏幕加载液晶闪耀光栅，另一侧屏幕的上半部分为0～255灰度级的测量区域，下半部分是灰度级为0的参考区域。

8.根据权利要求6所述的一种用于测量空间光调制器相位调制特性装置的方法，其特征在于，步骤S2中，斜入射式的衍射公式具体计算如下：

d(sinφ-sinθ)＝mλ

其中，d为衍射光栅周期，θ为衍射角，φ为入射角，m＝0,±1,±2...m为衍射光级次，λ表示入射光波长。