[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

说明书

本发明公开了一种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。本发明具有结构与算法简单以及稳定性高等优点。本发明用完全相干光或部分相干光束照射，利用光学自旋霍尔效应空间光场微分器，将光透过相位型空间光调制器所得到的相位信息转换为强度信息，通过分析参考屏和特定的随空间或时间变化的测量屏的输入灰度分布以及对应的输出光场的强度分布，即可推出相位型空间光调制器的全局灰度‑相位曲线或相位型空间光调制器上单个像素的灰度‑相位曲线。本发明提供了一种校准相位型空间光调制器的方法，在需要精确使用相位型空间光调制器的领域有着重要应用。

技术领域

本发明涉及光学信息处理领域，尤其涉及一种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。

背景技术

相位型空间光调制器是指在主动控制下，它可以通过折射率调制光场的相位，并方便地将相位信息加载到一维或二维的光场中，利用光的宽带宽，多通道并行处理等优点对加载的信息进行快速处理，它是构成实时光学信息处理、光互连、光计算等系统的核心器件。相位型空间光调制器已经广泛用于人们的日常生活中，例如液晶屏，液晶型空间光调制器等。

近年来，由于相位型空间光调制器的广泛使用，对其校准的研究也越来越广泛。因为相位型空间光调制器对光相位的调制十分精确，光程在波长量级，所以很难得到准确测量，因此准确获得相位型空间光调制器的相位调制与施加灰度的对应关系成为一个值得研究的课题。

常见的校准相位型空间光调制器的方法可分为干涉法和衍射法，干涉法将相位型空间光调制器分成两部分，并加载两种不同灰度，通过将一束光分束并分别经过上述两个部分，再重新合束后产生的干涉条纹的移动来分析灰度对相位型空间光调制器造成的影响，该方法所产生的干涉条纹受环境影响很大，经常出现无规则的震动，造成测量结果出现较大误差。衍射法利用全息的原理，通过分析理想情况下衍射图样或衍射点的强度来校准，缺点是通常算法复杂，并需要大量的时间进行循环迭代。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于光学微分器的校准相位型空间光调制器灰度-相位曲线的方法及系统，具有结构与算法简单和稳定性高等优点，能快速测出输入相位型空间光调制器的灰度与其对应的相位调制。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：本发明用完全相干光或部分相干光束照射，利用光学自旋霍尔效应空间光场微分器，将相位型空间光调制器所加载的相位信息转换为强度信息，通过分析参考屏和特定的随空间或时间变化的测量屏的输入灰度分布以及对应的输出光场的强度分布，即可推出相位型空间光调制器的全局灰度-相位曲线或相位型空间光调制器上单个像素的灰度-相位曲线。

根据本发明的第一方面，提供了一种基于光学微分器的校准相位型空间光调制器的方法，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，该方法的具体实现步骤如下：

相位型空间光调制器包括但不限于液晶型相位型空间光调制器。

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；