[发明专利]一种提高相位调制量的方法及设备

说明书

本公开提供了一种提高相位调制量的方法，该方法包括：通过增加液晶盒的数量并在相邻的液晶盒之间配置偏振器，用于增加入射光穿过的液晶盒的厚度，使得在电压变化时相位调制器件的相位延迟增加。本公开对单一液晶盒相位调制特性的检测，选择两个或两个以上的具备一定相位调制余量的液晶器件配合偏振器件以相位叠加的方式，可使相位调制量提高到单一液晶器件的两倍或两倍以上，且能在拆除后依旧作单一液晶盒使用。

技术领域

本发明涉及空间光调制领域，具体而言，涉及一种提高相位调制量的方法及设备。

背景技术

空间光调制器是指通过加载控制信号来改变输入光信号的振幅、相位或偏振态等光参量，实现对光信号的空间分布进行调制的器件，按照读出光的读出方式，分为反射式和透射式。传统的透射式空间光调制器多采用TN扭曲向列液晶盒，只用作纯振幅或振幅兼相位调制。然而，在实际使用过程中存在大量的相位调制需求，TN液晶盒面临是否具备相位调制功能或相位调制量不够的问题。

液晶空间光调制器件是一种基于液晶分子电致双折射效应的有源数字光学器件。一般来说，液晶空间光调制器由许多独立单元构成，它们在空间上排列成一维或者二维阵列，每个单元都可以独立的接受驱动电压的控制，并按此信号来改变液晶分子的取向结构，从而达到对入射光波的振幅或者相位进行调制。按照调制器所调制得光波参量的不同，可分为振幅型、相位型和复合型等。理想的纯相位调制，需要光波的波前相位在0-2π范围内变化，而强度保持不变。实际上，光波的相位调制范围和强度变化受到许多因素的影响，诸如输入光的偏振状态，液晶盒的厚度，表面分子的倾角等，因而很难达到理想的相位调制状态。因此，若想使TN液晶器件实现纯相位调制功能，必须对其进行改造。

改造的方法主要有两种：一种是通过调节光学系统参数，如液晶屏液晶分子的扭曲角、表面液晶分子方向、双折射参量等达到满意的相位调制特性，但是需要重新设计液晶盒。另一种是从驱动电路出发，根据液晶屏电光调制特性，放宽液晶屏所加电压，找到实现相位调制的驱动电压范围，达到纯相位调制的目的。但是，由于液晶器件材料本身的限制，即使相位调制量有所增大，也难以达到理想的纯相位调制要求。就现有改造方法，不仅耗费时间和精力，同时成本昂贵且效果差。

发明内容

因此，本公开的目的是针对上述问题提供一种解决方法，该方法可以提高相位调制量，并不需对液晶器件和驱动做任何更改。

根据本公开的第一方面，提供了一种提高相位调制量的方法，该方法包括：通过增加液晶盒的数量并在相邻的液晶盒之间配置偏振器，用于增加入射光穿过的液晶盒的厚度，使得在电压变化时相位调制器件的相位延迟增加。

根据晶体的双折射效应，由于液晶分子在其长轴和短轴上对光束折射率不同(沿分子长轴的折射率为n_e、垂直于分子长轴的折射率为n_o)，从而发生双折射现象。当所加电场超过阈值电压后，液晶分子沿电场方向发生偏转。液晶盒厚度为d，入射光波长为λ，o光和e光之间的相位差可表示为：

在外加电场变化时，n_e将随之变化，从而产生不同的相位延迟δ。因此，通过改变液晶盒的厚度d可以提高相位调制器件的相位调制量。而在一般情况下液晶盒的厚度等参数均具有固定的规格，欲提高相位调制量则需要对液晶盒进行重新设计。本公开考虑到上述情况，提供了一种不需要对液晶盒重新设计也能实现提高相位调制量的解决方法，将多个既有规格的液晶盒并排设置，并在两个相邻的液晶盒之间配置可旋转偏振器，使得入射光所穿过的液晶盒的总厚度增加了，进而在外加电场变化时，产生的相位延迟δ增加，提高了相位调制器件的相位调制量。

在一些可能的实现方式中，还包括：

提供相位调制量检测设备；

将激光调整为圆偏振光后经过半反半透镜的分光，得到参考光和进入液晶盒的入射光；