一种基于空间光调制器的光切换系统技术方案

本发明专利技术提出一种基于空间光调制器的光切换系统。该光切换系统包括光源I、光源II、偏振分光棱镜（PBS）I、非偏振分光棱镜（NPBS）、SLM、PBSII、CCDI和CCDII，其中PBSI、NPBS、SLM平行放在同一水平面上，PBSII位于NPBS的反射光方向，CCDI位于PBSII出射光的方向，CCDII位于PBSII的反射光的方向，光源I通过PBSI和NPBS后照射SLM的上半区域，光源II照射SLM的下半区域，该光切换系统可以实现光切换的功能，且与偏振状态无关。

【技术实现步骤摘要】
一种基于空间光调制器的光切换系统
本专利技术涉及非机械式光切换技术，更具体地说，本专利技术涉及一种与偏振无关的光切换技术。
技术介绍
光切换系统是一种对单色光进行切换的光学系统，其在光网络和信息显示等领域有广泛应用前景。传统的光切换系统通常使用旋转式的机械部件配合滤光片来实现，存在结构复杂、不易调制等问题。非机械式的光切换系统例如液体光切换器，一般是基于介电力效应来控制染色液滴来实现，具有响应时间快、工作电压低等优点，但是由于介电力本身比较微弱，所以基于介电力效应的液体光切换器尺寸较小，严重限制了其应用范围，加之液体器件自身的损耗等影响，难以满足长久的使用。近年来，空间光调制器（SLM）以其可编程性、体积小、响应时间快等独特的优势受到广泛的关注，被广泛应用于光学测量、模式识别、条纹投影、全息以及动态显示中。基于空间光调制器的光学系统不仅结构简单、控制迅速、插损小，而且具有与信号光偏振态无关等优势。
技术实现思路
本专利技术提出一种基于空间光调制器的光切换系统。如附图1所示，该光切换系统包括光源I、光源II、偏振分光棱镜（PBS）I、非偏振分光棱镜（NPBS）、SLM、PBSII、CCDI和CCDII，其中PBSI、NPBS、SLM平行放在同一水平面上，PBSII位于NPBS的反射光方向，CCDI位于PBSII出射光的方向，CCDII位于PBSII的反射光的方向，光源I通过PBSI和NPBS后照射SLM的上半区域，光源II照射SLM的下半区域。附图1为该光切换系统的示意图。光源I和光源II照射PBSI，s光被PBSI反射出去，p光直接经过PBSI和NPBS后照射在SLM上。当在SLM上不加载灰度图时，p光由SLM反射到NPBS并经过PBSII，此时CCDI接收到光源I和光源II的p光，而CCDII接收不到光。当在SLM上加载相应的灰度图，如附图2所示，使两个光源分别产生π的相移时，p光经过SLM后将变成s光，此时CCDI接收不到光，而CCDII接收到光源I和光源II的s光。当在SLM上给光源I照射的区域不加载灰度图，而给光源II照射的区域加载π相移的灰度图时，光源I经过SLM后是p光，光源II经过SLM后变成了s光，此时CCDI接收到光源I的p光，而CCDII接收到光源II的s光。同理，当在SLM上给光源I照射的区域加载π相移的灰度图，而给光源II照射的区域不加载灰度图时，光源I经过SLM后是s光，光源II经过SLM后变成了p光，此时CCDI接收到光源II的p光，而CCDII接收到光源I的s光。附图3是该光切换系统的切换示意图。因此，该光切换系统能够实现光切换的功能。优选地，PBSI和PBSII相同，长d1≥25mm且d1≤30mm，光谱范围d2≥450nm且d2≤700nm。优选地，SLM的调制类型为纯相位型调制，其相面尺寸长d3≥15mm且d3≤25mm，宽d4≥8mm且d4≤25mm。优选地，光源I和光源II为两种不同颜色的可见光，光源I的波长λ1≥450nm且λ1≤700nm，光源II的波长λ2≥450nm且λ2≤700nm，光源I和光源II分别照射SLM面板的二分之一区域。优选地，NPBS和PBS的大小相同，PBSI、NPBS和SLM处于同一直线并垂直放在水平面上，PBSII位于NPBS反射光的方向。优选地，光源I的π相位调制灰度图和光源II的π相位调制灰度图的计算方法如下所示：如附图4所示，首先用等倾干涉法测试SLM对波长为λ1的光波相位调制范围，激光器发出的光经过滤波器扩束滤波，再经准直透镜得到准直光后，入射到NPBS。NPBS将光束分成两束，一束入射到反射镜上，另一束入射到SLM上。SLM反射回来的光束与反射镜反射回来的光束在光路中发生等倾干涉，在SLM上加载不同的灰度图像，可以得到不同的干涉条纹，从而计算出波长为λ1的光波相位调制范围。同理，可以计算出波长记为λ2的光源II的相位调制范围。因此，可以得到光源I的π相位调制灰度图和光源II的π相位调制灰度图，附图4是测试SLM相位调制范围的示意图。附图说明附图1为一种基于空间光调制器的光切换系统的示意图。附图2为加载到SLM上的灰度示意图。附图3为当在SLM上加载不同相移量的灰度图时，光切换的示意图。附图4为测试SLM相位调制范围的示意图。上述各附图中的图示标号为：1光源I、2光源II、3PBSI、4NPBS、5SLM、6PBSII、7CCDI、8CCD、9滤波器、10准直透镜、11反射镜。应该理解上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。具体实施方式下面详细说明本专利技术提出的一种基于空间光调制器的光切换系统的实施例，对本专利技术进行进一步的描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于本专利技术做进一步的说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述
技术实现思路
对本专利技术做出一些非本质的改进和调整，仍属于本专利技术的保护范围。本专利技术的一个实施例为，光源I为波长为514nm的绿色信号光，光源II为波长为632nm的红色信号光，PBSI、NPBS和PBSII的长均为25.4mm，SLM为相位型SLM，相面长为15.36mm，宽为8.64mm。当在SLM上不加载灰度图时，绿色信号光和红色信号光的p分量经过NPBS和SLM后直接通过PBSII，此时CCDI接收到红光和绿光，而CCDII接收不到光。当在SLM上分别给两个光加载π相移的灰度图时，绿色信号光和红色信号光的p分量经过SLM后将变成s光，此时CCDI接收不到光，而CCDII接收到红光和绿光。当在SLM上给光源I照射的区域不加载灰度图，而给光源II照射的区域加载π相移的灰度图时，光源I经过SLM后是p光，光源II经过SLM后变成了s光，此时CCDI接收到绿色光，而CCDII接收到红色光。同理，当在SLM上给光源I照射的区域加载π相移的灰度图，而给光源II照射的区域不加载灰度图时，光源I经过SLM后变成了s光，光源II经过SLM后为p光，此时CCDI接收到红色光，而CCDII接收到绿色光。通过改变加载到SLM上的灰度图，可以实现一定的相位延迟，从而实现对光偏振特性的调制。因此，该系统可以实现光切换的功能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于空间光调制器的光切换系统，包括：光源I、光源II、偏振分光棱镜（PBS）I、非偏振分光棱镜（NPBS）、SLM、PBSII、CCDI和CCDII，其中PBSI、NPBS、SLM平行放在同一水平面上，PBSII位于NPBS的反射光方向，CCDI位于PBSII出射光的方向，CCDII位于PBSII的反射光的方向，光源I通过PBSI和NPBS后照射SLM的上半区域，光源II照射SLM的下半区域，当改变加载到SLM上的灰度图时，可以产生一定的相位延迟，从而改变光的偏振状态，实现光切换的功能。

【技术特征摘要】
1.一种基于空间光调制器的光切换系统，包括：光源I、光源II、偏振分光棱镜PBSI、非偏振分光棱镜NPBS、空间光调制器SLM、偏振分光棱镜PBSII、CCDI和CCDII，其中PBSI、NPBS、SLM平行放在同一水平面上，PBSII位于NPBS的反射光方向，CCDI位于PBSII出射光的方向，CCDII位于PBSII的反射光的方向，光源I通过PBSI和NPBS后照射SLM的上半区域，光源II通过PBSI和NPBS后照射SLM的下半区域，当SLM上半区域和下半区域加载不同相移的灰度图，灰度图的相移量为0或π时，能够实现光切换功能。2.根据权利要求1所述的一种基于空间光调制器的光切换系统，其特征在于，PBSI和PBSII相同，长d1≥25mm且d1≤30mm，光谱范围d2≥450nm且d2≤700nm，SLM的调制类型为纯相位型调制，其相面尺寸长d3≥15mm且d3≤25mm，宽d4≥8mm且d4≤25mm。3.根据权利要求1所述的一种基于空间光调制器的光切换系统，其特征在于，光源I和光源II为两种不同颜色的可见光，光源I的波长λ1≥450n...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琼华，王迪，刘超，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51