一种基于空间光调制器的全息实时光学再现实验系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种基于空间光调制器的全息实时光学再现实验系统，包括激光器、扩束准直镜头、起偏器、空间光调制器、检偏器、傅里叶透镜、数字相机和计算机，扩束准直镜头、起偏器、空间光调制器、检偏器、傅里叶透镜沿激光器发出光束的传播方向顺次放置，空间光调制器工作在纯振幅调制状态下，数字相机放置在傅里叶透镜的后焦平面上，计算机通过数据线分别与空间光调制器和数字相机相连，实时向空间光调制器输入由计算机生成的数字全息图并同时保存数字相机采集到的全息图像。本实用新型专利技术利用空间光调制器代替传统的全息干板实现了数字全息图的实时光学再现功能。该系统可操作性强，可靠性高，稳定性好，适用于高等院校的实验教学。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供了一种基于空间光调制器的全息实时光学再现实验系统，包括激光器、扩束准直镜头、起偏器、空间光调制器、检偏器、傅里叶透镜、数字相机和计算机，扩束准直镜头、起偏器、空间光调制器、检偏器、傅里叶透镜沿激光器发出光束的传播方向顺次放置，空间光调制器工作在纯振幅调制状态下，数字相机放置在傅里叶透镜的后焦平面上，计算机通过数据线分别与空间光调制器和数字相机相连，实时向空间光调制器输入由计算机生成的数字全息图并同时保存数字相机采集到的全息图像。本技术利用空间光调制器代替传统的全息干板实现了数字全息图的实时光学再现功能。该系统可操作性强，可靠性高，稳定性好，适用于高等院校的实验教学。【专利说明】一种基于空间光调制器的全息实时光学再现实验系统
本技术涉及一种教学实验系统，尤其涉及一种基于空间光调制器的全息实时光学再现实验系统。
技术介绍
传统的全息教学实验系统，由干涉记录和衍射再现两部分组成，利用干涉原理，将物体发射的光波与参考光进行叠加形成的干涉条纹记录下来，使物光波波前的全部信息都贮存在记录介质中，全息图像的再现，只要将上述记录介质用原参考光照射，利用光的衍射原理再现所记录物光波的波前，就能够得到物体的振幅(强度)和位相(包括位置、形状和色彩)信息，从而形成与原物体逼真的全息图像。但由于传统全息是用卤化银、重铬酸盐明胶和光致抗蚀剂等材料制作的全息干板来记录全息干涉图样，需要经过曝光、显影、定影等化学处理，记录过程烦琐和费时，而且由于干板的不可重复性，一块干板无法实现多幅图像的转换显示，因此无法实现全息实时再现的功能。 数字全息技术提出后，用光敏电子成像器件代替传统全息记录材料记录全息图，并用计算机模拟再现取代光学衍射来实现所记录波前的数字再现，实现了全息记录、存储和再现过程的数字化，与传统光学全息技术相比，记录全息图所需的时间比用传统全息记录材料所需的曝光时间短得多，能够用来记录运动物体的各个瞬间状态，且整个过程不需要烦琐的化学处理过程，记录和再现都比传统光学全息快捷。后来，数字全息的范围又扩大到用计算机制全息图，利用计算机模拟全息图的记录过程产生理想物体的离轴菲涅耳数字全息图，并由生成的全息图通过计算机模拟取代光学衍射重现出物体的像。但以上的全息再现过程都只能在计算机中模拟进行，不能实现全息图的实时光学再现功能，因此无法给学生直观的感受，学生不易深刻理解全息再现的特点。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于空间光调制器的全息实时光学再现实验系统，该系统用空间光调制器作为全息图的载体代替传统的全息干板，解决了传统全息实验中无法实现的全息实时光学再现的问题。 本技术采用的技术方案是:一种基于空间光调制器的全息实时光学再现实验系统，其特征在于，包括激光器、扩束准直镜头、起偏器、空间光调制器、检偏器、傅里叶透镜、数字相机和计算机，所述扩束准直镜头、起偏器、空间光调制器、检偏器、傅里叶透镜沿所述激光器发出光束的传播方向顺次放置，所述扩束准直镜头用于扩展激光束的直径并且减小光束的发散角，所述起偏器和检偏器用于旋转调节以确定特定的偏振角度，使所述空间光调制器达到纯振幅调制工作状态，所述空间光调制器用于根据输入的数字全息图实时动态地对激光束的振幅分布进行调制，所述傅里叶透镜用于对全息图像进行成像，所述数字相机放置在所述傅里叶透镜的后焦平面上，用于采集全息图像，所述计算机通过数据线分别与所述空间光调制器和所述数字相机相连，用于实时向所述空间光调制器输入由所述计算机生成的数字全息图并同时保存所述数字相机采集到的全息图像。 其中，所述的空间光调制器为透射式电寻址空间光调制器或者反射式电寻址空间光调制器。 本技术的有益效果是:用空间光调制器取代传统的全息干板，由计算机生成数字全息图并实现了全息图的实时光学再现功能，和传统的光学全息技术相比，它具有计算机接口、操作方便、可实时显示等优点。当用计算机生成数字全息图时，可以用AutoCAD、Matlab等绘图软件绘制任何图形当作物体，也可以改变虚拟光路参数的设置，如参考光和物光之间的夹角，全息记录距离等，并在全息再现的过程中观察这些参数对再现全息图像质量的影响，从而让学生深入理解全息再现的特点，扎实掌握如菲涅耳衍射、频率滤波、图像处理等知识。该系统可操作性强，可靠性高，稳定性好，适用于高等院校的实验教学。 【专利附图】【附图说明】 图1是基于透射式电寻址空间光调制器的全息实时光学再现实验系统示意图。 图2是基于反射式电寻址空间光调制器的全息实时光学再现实验系统示意图。 图中:1.激光器，2.扩束准直镜头，3.起偏器，4.透射式电寻址空间光调制器， 5.检偏器，6.傅里叶透镜，7.数字相机，8.计算机，9.反射式电寻址空间光调制器。 【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本技术作进一步的描述。 【具体实施方式】一:下面结合图1具体说明本实施方式，图1显示了基于透射式电寻址空间光调制器的全息实时光学再现实验系统，包括激光器1、扩束准直镜头2、起偏器3、透射式电寻址空间光调制器4、检偏器5、傅里叶透镜6、数字相机7和计算机8。所述激光器1、扩束准直镜头2、起偏器3、透射式电寻址空间光调制器4、检偏器5、傅里叶透镜6、数字相机7均沿光束传播方向共轴放置，数字相机7放置在傅里叶透镜6的后焦平面上，计算机8通过数据线分别与透射式电寻址空间光调制器4和数字相机7相连。 具体工作方法是，激光器I发出的光束按传播方向依次通过扩束准直镜头2，起偏器3，处于纯振幅调制工作状态下的透射式电寻址的空间光调制器4，检偏器5，最后通过傅里叶透镜6成像，其所成图像由数字相机7进行采集，数字相机7的前后位置可微调以使其采集到的衍射图像成像最清晰，计算机8实时向透射式电寻址空间光调制器4输入由计算机8生成的数字全息图并同时保存数字相机7采集到的全息图像，在计算机8中可以通过软件模拟记录过程生成数字全息图，物体可以是自行绘制的任何图形，数字相机7采集到的物体的全息图像能够实时地显示在计算机8上，学生还可以改变模拟记录过程中虚拟光路参数的设置，如参考光和物光之间的夹角，全息记录距离等，并在全息再现的过程中观察这些参数对再现全息图像质量的影响。 所述扩束准直镜头2的作用是扩展激光器I发出光束的直径，并且减小光束的发散角。 所述起偏器3和检偏器5需要围绕光轴进行旋转调节，以确定特定的偏振角度，使透射式电寻址空间光调制器4能达到纯振幅调制工作状态，此时全息图像质量最高。在传统全息技术中，全息干板的作用是把曝光期间内的入射光强线性地变换为显影后负片的振幅透过率，而处于纯振幅调制工作状态下的空间光调制器，可以通过设置其不同像素位置的灰度值来改变对应位置出射光的光强，因此可以用来代替全息干板。纯振幅调制工作状态下的空间光调制器在对其入射光的振幅分布进行调制时，其出射光的相位基本保持不变。具体的调节方法是，起偏器3的偏振角度从0° ,10° ,20°直至170°旋转，对应每一起偏器3的偏振角度，检偏器5也依次从0° ,10° ,20°直至170°旋转，当起偏器3和检偏器5旋转至某一特定角度，数字相机7采集到的全息图像最本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于空间光调制器的全息实时光学再现实验系统，其特征在于，包括激光器、扩束准直镜头、起偏器、空间光调制器、检偏器、傅里叶透镜、数字相机和计算机，所述扩束准直镜头、起偏器、空间光调制器、检偏器、傅里叶透镜沿所述激光器发出光束的传播方向顺次放置，所述扩束准直镜头用于扩展激光束的直径并且减小光束的发散角，所述起偏器和检偏器用于旋转调节以确定特定的偏振角度，使所述空间光调制器达到纯振幅调制工作状态，所述空间光调制器用于根据输入的数字全息图实时动态地对激光束的振幅分布进行调制，所述傅里叶透镜用于对全息图像进行成像，所述数字相机放置在所述傅里叶透镜的后焦平面上，用于采集全息图像，所述计算机通过数据线分别与所述空间光调制器和所述数字相机相连，用于实时向所述空间光调制器输入由所述计算机生成的数字全息图并同时保存所述数字相机采集到的全息图像。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑞松，马宁，白永刚，陆怡思，周颖，张达，史春磊，周鹏磊，杨鑫，田星，
申请(专利权)人：北京杏林睿光科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11