[发明专利]强散射介质传输矩阵测量方法及光路装置

摘要

本发明公开了一种强散射介质传输矩阵测量方法及光路装置，包括以下步骤：S1、搭建具有空间光调制器(7)的光路装置；S2、设定在第n个入射波矢中改变相位，通过在空间光调制器(7)的相应位置上加载相位数据；在每个入射波矢方向，分别加载相位角α为0，π/2，π和3π/2，同时同步采集对应的所有出射波输出光强和S3、将和数值代入公式(8)：本发明所述的强散射介质传输矩阵测量方法及光路装置，利用纯相位型空间光调制器对输入光进行精密相位调整，实现对每一束入射波矢进行四种特定相位的调整，同时用相机采集对应的光强信息，并通过光强信息求解复数的传输矩阵。

主权项

1.一种强散射介质传输矩阵测量方法，其特征在于包括以下步骤：S1、搭建具有空间光调制器(7)的光路装置；所述光路装置，包括：用于发射光束的激光器(1)、偏振片Ⅰ(2)、偏振片Ⅱ(12)、用于调整光束方向的半波片(3)、用于将光束扩束的扩束镜(4)、用于偏振作用的分束晶体(5)、用于采集并消除光强起伏的光电探测器(6)、用于纯相位调制的空间光调制器(7)、用于控制镜头透光量的光圈(8)、放置于六维调节位移台上的物镜Ⅰ(9)、放置于六维调节位移台上的物镜Ⅱ(11)、镜筒(13)以及用于采集图像的相机(14)；所述激光器(1)发射的光束依次经过偏振片Ⅰ(2)、半波片(3)、扩束镜(4)和分束晶体(5)；经过分束晶体(5)的光束分别射向光电探测器(6)和空间光调制器(7)；射向空间光调制器(7)的光束依次经过空间光调制器(7)和分束晶体(5)反射，通过光圈(8)射入至物镜Ⅰ(9)；经过物镜Ⅰ(9)的光束聚焦至测试样品(10)，然后经过物镜Ⅱ(11)的出射光束，最后经过一个偏振片Ⅱ(12)，射向相机(14)；S2、在空间光调制器(7)中加载不同的相位图能够实现对不同角度入射的输入光波复振幅的调整；设定在第n个入射波矢中改变相位，通过在空间光调制器(7)的相应位置上加载相位数据；在每个入射波矢方向，分别加载相位角α为0，π/2，π和3π/2，同时同步采集对应的所有出射波输出光强和步骤S2中所述的光路装置中光强信息的采集具有以下步骤：S11、搭建光路，保证所有光学元件处于相同高度，接通激光器(1)电源，调整扩束镜(4)，使得激光输出为平面波；调节偏振片Ⅰ(2)同时观察透过的光束光强，找到使透过光强最大的位置固定偏振片Ⅰ(2)；S12、打开空间光调制器(7)并使其正常工作，转动半波片(3)，观察空间光调制器(7)反射光束，找到使反射图像最清晰的位置固定半波片(3)；S13、调节物镜Ⅰ(9)，使光束聚焦在所测试的测试样品(10)上；S14、调节物镜Ⅱ(11)，使透过测试样品(10)的光束成像在相机(14)上；S15、打开相机(14)的驱动程序，调节相机(14)曝光时间使成像清晰，转动偏振片Ⅱ(12)，同时观察相机(14)采集图像的光强，找到光强最大的位置固定偏振片Ⅱ(12)；S16、打开电脑中相机(14)和空间光调制器(7)同步控制采集程序，空间光调制器(7)分别加载预设调整相位，相机(14)同步采集调整后相位的输出光强，同时光电探测器采集激光器输入的平均光强；S3、设定代表第m个出射波的振幅的变化，将和数值代入如下公式：公式中随入射激光振幅E呈正比例变化，为了消除入射激光振幅的变化，利用光电探测器(6)同步采集每次输入的激光光强I＝|E|²，其中和E通过归一化消除；利用公式求解出对应于入射波为n方向的传输矩阵k_mn；S4、重复上述步骤，依次改变每一个入射波矢的相位，采集对应的所有出射波的输出光强，得到样品的整个复数传输矩阵K。