本发明专利技术涉及一种纯相位型空间光调制器的振幅调制方法及装置。所述方法包括：获取所述空间光调制器像素的数量Ntotal*Mtotal，将其分为多个子区域，各子区域的像素数量为N*M，将该N*M个像素随机划分为多个1*2调制单元；对所述调制单元中的两个相邻像素的入射光相位进行调制，通过该相邻像素输出光的干涉叠加或干涉抵消实现调制单元的振幅调制；再经过子区域上的各个调制单元之间的幅值相互调制，从而实现所述空间光调制器上的多个灰度等级的调制。本发明专利技术提供的振幅调制装置采用上述振幅调制方法实现。本发明专利技术不仅可以使纯相位型空间光调制器实现纯相位调制和无相位耦合的振幅调制，还可以实现相位与振幅相互独立的联合调制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学
，尤其涉及一种纯相位型空间光调制器的无相位耦合振幅调制和相位与振幅相互独立的联合调制方法及装置。
技术介绍
空间光调制器是一种能够对空间光束进行调制的器件，用于将待处理的原始信息处理成所要求的形式。空间光调制器由一系列独立的单元组成，其每个单元可以通过输入电信号或光信号对系统的光信号进行调制，并根据控制输入信号改变其自身的光学特性，从而实现对空间光波的调制，这些单元也称为像素。根据寻址方式的不同，空间光调制器可分为电寻址空间光调制器和光寻址空间光调制器，其中电寻址空间光调制器通过一对电极把电信号加载到调制器上，光寻址空间光调制器则可以把光学信号的光强分布转换成电荷的分布或折射率的分布等。根据输出光的输出方式不同，空间光调制器可以分为反射式空间光调制器和透射式空间光调制器，其中透射式空间光调制器的输入光与输出光在调制器两侧(如图1(a)所示)，反射式空间光调制器的输入光与输出光在调制器同侧(如图1(b)所示)。本专利技术即可用于透射型也可用于反射型。空间光调制器主要应用于成像、投影、光束分束、激光束整形、相干波前调制、相位调制、光学镊子、全息投影、激光脉冲整形等，是实时光学信息处理，自适应光学和光计算等现代光学领域的关键器件。空间光调制器的性能在很大程度上影响和决定了这些领域的实用价值和发展前景，而且也是各种光学系统中成本占比很高的光学器件，调制方法是影响其在各光学技术的实际应用中的重要影响因素。空间光调制器的材料大多为液晶，其基本调制原理为，通过改变加载在液晶两端的电压值，改变液晶的空间结构，从而改变液晶的折射率，使得进入液晶的光束产生相位、振幅以及偏振态的变化。根据入射光的偏振状态，空间光调制器可工作在振幅模式、相位模式，以及振幅/相位混合模式下(如图2所示)。其中振幅模式只调制光波的振幅，相位模式只调制光波的相位，混合型模式同时对振幅和相位进行调制。然而混合型空间光调制器在对振幅和相位进行调制时，二者之间有耦合关系，即调制振幅时相位随着改变，调制相位时振幅亦随着改变，因此难以实现单个空间光调制器同时且独立地对振幅和相位分别进行调制。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种纯相位型空间光调制器的振幅调制方法及装置，可以解决现有技术中无法实现单个空间光调制器同时且独立地对振幅和相位分别进行调制的问题。第一方面，本专利技术提供了一种纯相位型空间光调制器的振幅调制方法，所述方法包括：获取所述空间光调制器像素的数量Ntotal*Mtotal，将其分为多个子区域；Ntotal表示像素总行数，Mtotal表示像素总列数；各子区域的像素数量为N*M，将该N*M个像素随机划分为多个1*2调制单元；对所述调制单元中的两个相邻像素的入射光相位进行调制，通过该相邻像素输出光的干涉叠加或干涉抵消实现调制单元的无相位耦合振幅调制的同时，可以采用该空间光调制器原有的相位调制模式对输入光进行纯相位调制；经过子区域上的各个调制单元之间的幅值相互调制，从而实现所述空间光调制器上的多个灰度等级的调制。可选地，所述空间光调制器在实现纯相位调制和无相位耦合振幅调制的步骤中采用以下表达式对每个像素的入射光相位进行调制：式中，Eij表示经过第i个像素调制后的输出光；Am表示待调制光的振幅；ω表示待调制光的角频率；表示待调制光的初始相位；表示该像素用于振幅调制所需要的调制相位；为该像素用于相位调制所需要的调制相位。可选地，所述空间光调制器在实现无相位耦合振幅调制的步骤中，调制单元各像素输出光波上任意一点的振动状态采用以下表达式表示：式中，E1和E2表示该调制单元的两个相邻像素调制后的输出光；Am表示待调制光的振幅；ω表示待调制光的角频率；表示待调制光的初始相位；和表示该调制单元的两个相邻像素用于振幅调制所需要的调制相位。可选地，所述空间光调制器在实现无相位耦合振幅调制的步骤中，调制单元输出光的合幅值、初相位、灰度值分别采用以下公式表示：式中，Atot表示所述调制单元输出光的合振幅；表示所述调制单元输出光的初相位；Itot表示所述调制单元输出光的灰度值；Am表示待调制光的振幅；ω表示待调制光的角频率；和表示该调制单元的两个相邻像素用于振幅调制所需要的调制相位。可选地，所述子区域上的各个调制单元之间的幅值相互调制时，该子区域上可以实现(N*M)/2+1个灰度等级的控制。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种纯相位型空间光调制器的振幅调制装置，所述装置包括：子区域获取模块，用于获取所述空间光调制器像素的数量Ntotal*Mtotal，将其分为多个子区域；Ntotal表示像素总行数，Mtotal表示像素总列数；调制单元获取模块，用于将子区域随机划分为多个1*2调制单元，所述子区域的像素数量为N*M；幅值调制模块，用于对所述调制单元中的两个相邻像素的入射光相位进行调制，通过该相邻像素输出光的干涉叠加或干涉抵消实现调制单元的无相位耦合振幅调制的同时，可以采用该空间光调制器原有的相位调制模式对输入光进行纯相位调制；灰度调制模块，用于对所述子区域上的各个调制单元之间的幅值相互调制，从而实现所述空间光调制器上的多个灰度等级的调制。可选地，所述幅值调制模块实现纯相位调制和无相位耦合的振幅调制时，采用以下表达式对每个像素的入射光相位进行调制：式中，Eij表示经过第i个像素调制后的输出光；Am表示待调制光的振幅；ω表示待调制光的角频率；表示待调制光的初始相位；表示该像素用于振幅调制所需要的调制相位；为该像素用于相位调制所需要的调制相位。由上述技术方案可知，本专利技术对调制单元中的两个相邻像素的入射光相位进行调制，通过该相邻像素输出光的干涉叠加或干涉抵消实现调制单元的无相位耦合振幅调制的同时，可以采用该空间光调制器原有的相位调制模式对输入光进行纯相位调制。本专利技术在现有硬件基础上不需要添加其他器件，不仅可以使纯相位型空间光调制器实现纯相位调制和无相位耦合的振幅调制，还可以实现相位与振幅相互独立的联合调制。附图说明通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：图1(a)是现有技术中透射型空间光调制器工作原理图；图1(b)是现有技术中反射型空间光调制器工作原理图；图2是空间光调制器的调制模式分类示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种纯相位型空间光调制器的振幅调制方法流程图；图4是本专利技术实施例提供的一种纯相位型空本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纯相位型空间光调制器的振幅调制方法，其特征在于，所述方法包括：获取所述空间光调制器像素的数量Ntotal*Mtotal，将其分为多个子区域；Ntotal表示像素总行数，Mtotal表示像素总列数；各子区域的像素数量为N*M，将该N*M个像素随机划分为多个1*2调制单元；对所述调制单元中的两个相邻像素的入射光相位进行调制，通过该相邻像素输出光的干涉叠加或干涉抵消实现调制单元的无相位耦合振幅调制的同时，可以采用该空间光调制器原有的相位调制模式对输入光进行纯相位调制；经过子区域上的各个调制单元之间的幅值相互调制，从而实现所述空间光调制器上的多个灰度等级的调制。
【技术特征摘要】
1.一种纯相位型空间光调制器的振幅调制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取所述空间光调制器像素的数量Ntotal*Mtotal，将其分为多个子区域；Ntotal表示像素
总行数，Mtotal表示像素总列数；
各子区域的像素数量为N*M，将该N*M个像素随机划分为多个1*2调制单元；
对所述调制单元中的两个相邻像素的入射光相位进行调制，通过该相邻像素输出光的
干涉叠加或干涉抵消实现调制单元的无相位耦合振幅调制的同时，可以采用该空间光调制
器原有的相位调制模式对输入光进行纯相位调制；
经过子区域上的各个调制单元之间的幅值相互调制，从而实现所述空间光调制器上的
多个灰度等级的调制。
2.根据权利要求1所述的振幅调制方法，其特征在于，所述空间光调制器在实现纯相位
调制和无相位耦合振幅调制的步骤中采用以下表达式对每个像素的入射光相位进行调制：
式中，Eij表示经过第i个像素调制后的输出光；Am表示待调制光的振幅；ω表示待调制
光的角频率；表示待调制光的初始相位；表示该像素用于振幅调制所需要的调制相
位；为该像素用于相位调制所需要的调制相位。
3.根据权利要求2所述的振幅调制方法，其特征在于，所述空间光调制器在实现无相位
耦合振幅调制的步骤中，调制单元各像素输出光波上任意一点的振动状态采用以下表达式
表示：
式中，E1和E2表示该调制单元的两个相邻像素调制后的输出光；Am表示待调制光的振
幅；ω表示待调制光的角频率；表示待调制光的初始相位；和表示该调制单元的两
个相邻像素用于振幅调制所需要的调制相位。
4.根据权利要求3所述的振幅调制方法，其特征在于，所述空间光调制器在实现无相位
耦合振幅调制的步骤中，调制单元输出光的合幅值、初相位...
【专利技术属性】
技术研发人员：张蓓，高枫，闫鹏，袁梅，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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