[发明专利]基于光学微分器的校准相位型空间光调制器的方法及系统

权利要求书

1.一种基于光学微分器的校准相位型空间光调制器的方法，其特征在于，包括：

参考屏和测量屏划分：针对校准相位型空间光调制器的全局灰度-相位曲线，将相位型空间光调制器的一块区域分成两半，一半作为参考屏，一半作为测量屏；针对校准相位型空间光调制器上单个像素的灰度-相位曲线，将需要测量的像素的一侧作为参考屏，包括该像素的另一侧作为测量屏；

输出光场强度分布测量：用完全相干光或部分相干光束照射，测量光束经过光学自旋霍尔效应空间光场微分器后参考屏和测量屏边界位置的输出光场的强度分布；

针对相位型空间光调制器的全局灰度-相位曲线的校准：将参考屏设置为时间和空间都均匀的灰度，测量屏设置为时间均匀但随空间变化并遍历所有输入灰度的分布，利用光学自旋霍尔效应空间光场微分器的理论，计算得到边界每个位置的强度所对应的相位，结合已知的测量屏输入灰度随空间的分布，即可校准相位型空间光调制器的全局灰度-相位曲线；

针对相位型空间光调制器上单个像素的灰度-相位曲线的校准：将参考屏设置为时间和空间都均匀的灰度，测量屏设置为空间均匀但随时间变化并遍历所有输入灰度的分布，利用光学自旋霍尔效应空间光场微分器的理论，计算得到边界像素位置的每个时间的强度所对应的相位，结合已知的测量屏输入灰度随时间的分布，即可校准相位型空间光调制器上单个像素的灰度-相位曲线。

2.根据权利要求1所述的基于光学微分器的校准相位型空间光调制器的方法，其特征在于，针对校准相位型空间光调制器的全局灰度-相位曲线，所述参考屏和测量屏的边界为一条直线。

3.根据权利要求1所述的基于光学微分器的校准相位型空间光调制器的方法，其特征在于，光学自旋霍尔效应空间光场微分器的微分方向与参考屏和测量屏的边界方向相垂直。

4.根据权利要求1所述的基于光学微分器的校准相位型空间光调制器的方法，其特征在于，若校准相位型空间光调制器的全局灰度-相位曲线，先设置参考屏为时间和空间都均匀的灰度，测量屏为时间和空间都均匀的但与参考屏不同的灰度，测量参考屏与测量屏边界位置经过光学自旋霍尔效应空间光场微分器输出的空间强度分布记为I₁；再将测量屏的空间灰度分布改变为平行于参考屏与测量屏的边界方向遍历所有灰度，测量边界位置微分器输出的空间强度分布记为I₂，将I₂与I₁相除得到空间强度分布记为

5.根据权利要求1所述的基于光学微分器的校准相位型空间光调制器的方法，其特征在于，若校准相位型空间光调制器上单个像素的灰度-相位曲线，将参考屏设置为时间和空间都均匀的灰度，测量屏设置为空间均匀但随时间变化并遍历所有输入灰度的分布，将该像素位置经过光学自旋霍尔效应空间光场微分器输出的强度随时间的变化记为

6.根据权利要求1所述的基于光学微分器的校准相位型空间光调制器的方法，其特征在于，强度分布和参考屏与测量屏边界位置像素所造成的相位调制为余弦函数的对应关系。

7.根据权利要求1所述的基于光学微分器的校准相位型空间光调制器的方法，其特征在于，利用调制相位跟随输入灰度单调增大的性质，可以用强度分布推出参考屏与测量屏边界位置像素的相位调制，并与输入的随空间或时间变化的灰度一一对应，即可校准全局或单个像素的灰度-相位曲线。

8.根据权利要求1所述的基于光学微分器的校准相位型空间光调制器的方法，其特征在于，该方法可用于校准相位型空间光调制器对于任意波长光束的灰度-相位曲线。

9.一种基于光学微分器的校准相位型空间光调制器的系统，其特征在于，该系统包括：相位信息加载系统与光学空间光场微分系统；所述相位信息加载系统的输出与光学空间光场微分系统的输入相连；

参考屏和测量屏划分：针对校准相位型空间光调制器的全局灰度-相位曲线，将相位型空间光调制器的一块区域分成两半，一半作为参考屏，一半作为测量屏；针对单个像素，将需要测量的像素的一侧作为参考屏，包括该像素的另一侧作为测量屏；将参考屏设置为时间和空间都均匀的灰度，测量屏设置为时间均匀但随空间变化并遍历所有输入灰度的分布；

所述相位信息加载系统以完全相干光或部分相干光为载体，对参考屏加载时间和空间都均匀的灰度，对测量屏加载随空间或时间变化的输入灰度分布，并将其输入光学空间光场微分系统进行处理；

所述光学空间光场微分系统，通过光学自旋霍尔效应空间光场微分器测量参考屏与测量屏边界位置的输出光场的强度分布；用强度分布推导出参考屏与测量屏边界位置像素的相位调制，并与输入的随空间或时间变化的灰度一一对应，即可校准全局或单个像素的灰度-相位曲线。