[发明专利]光相位调制方法及任意位置和形状照射的空间光调制方法

权利要求书

1.一种光相位调制方法，其特征在于，包括：赋予输入光束的复振幅分布u_m，n，包括其幅值分布|U_m，n|，及其初始相位分布φ_m，n；

傅里叶变换步骤，对输入光束复振幅分布u_m，n进行傅里叶变换以获得输入光束在频域上的复振幅分布

第一幅值替换步骤，将所述输入光束在频域上的复振幅分布的幅值替换为目标光场复振幅分布的幅值|A_u，v|，获得幅值替换后的复振幅分布f′_u，v＝|A_u，v|exp(iφ_u，v)，其中，所述目标光场复振幅分布的幅值包括目标图像及背景值，且所述背景值不为零；

傅里叶逆变换步骤，对幅值替换后的复振幅分布f′_u，v进行傅里叶逆变换，获得所述输入光束在空域上的复振幅分布

第二幅值替换步骤，将所述输入光束在空域上的复振幅分布的幅值替换为所述输入光束的复振幅分布的幅值|U_m，n|，获得空域上的新的输入光束复振幅分布g′_m，n＝|U_m，n|exp(iφ′_m，n)；

以所述傅里叶变换步骤、所述第一幅值替换步骤、所述傅里叶逆变换步骤、所述第二幅值替换步骤进行迭代计算，获得对输入光束进行相位调制所需的相位分布函数φ′_m，n。

2.根据权利要求1所述的光相位调制方法，其特征在于，为获得对输入光束进行相位调制所需的相位分布函数：

在迭代过程中，当所述输入光束在频域上的复振幅分布与目标光场的复振幅分布小于规定的误差值，或者，迭代计算的次数达到预设次数时，确定所述傅里叶逆变换步骤所获得的输入光束在空域上的复振幅分布中的相位分布φ′_m，n为对输入光束进行相位调制所需的相位分布函数。

3.根据权利要求1所述的光相位调制方法，其特征在于，将所述目标图像添加在新的背景板上成为新的目标图像，初始的目标图像的尺寸为n_x×n_y，新的背景板的尺寸为N_x×N_y，其中，N_x＞n_x，N_y＞n_y，在新的目标图像上制作图像掩模，所述图像掩模的尺寸与初始的所述目标图像的尺寸相当，其中，在所述第一幅值替换步骤中，对应于所述图像掩模支持域内和所述图像掩模支持域外采用不同的背景值。

4.根据权利要求3所述的光相位调制方法，其特征在于，所述第一幅值替换步骤包括：

将所述输入光束在频域上的复振幅分布的幅值替换为目标光场复振幅分布的幅值，获得幅值替换后的复振幅分布，所述目标光场复振幅分布的幅值为包含背景值的新的目标图像，其中，对应于所述图像掩模支持域内，所述背景值为零，对应于所述图像掩模支持域外，所述背景值不为零。

5.根据权利要求4所述的光相位调制方法，其特征在于，在所述图像掩模支持域内，所述目标光场复振幅分布的幅值|V_u，v|满足以下约束条件：

E为单位矩阵，为目标光场复振幅分布的幅值，为迭代计算中归一化的输入光束频域复振幅分布的幅值，W^k和W^k-1为迭代结果，k为迭代次数。

6.根据权利要求4所述的光相位调制方法，其特征在于，所述光相位调制方法还包括：

在进行迭代计算时，保留所述图像掩模支持域外幅值的迭代计算结果，仅对所述图像掩模支持域内的目标图像部分进行幅值约束，其中，在迭代过程中，所述第一幅值替换步骤在频域内对所述图像掩模支持域内的幅值A′_n采用以下约束条件：

A′_n＝A₀·mask+A_n·(1-mask)，其中，

A₀为目标图像幅值，mask为图像掩模幅值，A_n为第n次迭代的幅值结果。