超分辨连续可调的光瞳滤波器制造技术

一种超分辨连续可调的光瞳滤波器，其特点是该光瞳滤波器包括在同一主轴上依次设置的起偏器、圆对称二区二元光瞳滤波器和检偏器，所述的起偏器和检偏器相对于一外壳固定，所述的圆对称二区二元光瞳滤波器由两点固定于外壳，所述的起偏器和检偏器的偏振方向平行。本实用新型专利技术滤波器具有调整精度更高、视场角更大、调整范围更广、易于加工和使用方便的特点。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光学超分辨技术，是一种超分辨连续可调的光瞳滤波器，可以广泛应用于光学成像系统和光束聚焦扫描系统，也可以用于空间光通讯中激光束远场衍射斑的压缩。
技术介绍
近年来，随着通信和各种光学技术的发展，对光学超分辨技术的要求越来越多。在微电子加工、光刻技术、共焦显微镜扫描和光存储技术中都希望获得比爱里斑还小的聚焦光斑，根据经典衍射极限D=λ2NA,]]>其中λ为入射光波长，NA为聚焦物镜的数值孔径，这就要更短的激光波长或更大的数值孔径。而通过缩短光波长和增大数值孔径来提高系统的分辨率是很有限的。近年来发展的压缩光斑或提高系统分辨率的超分辨技术(超经典的衍射极限)是通过在聚焦物镜前的准直光路中放置衍射型光阑或折射型光阑，来改变入射光的振幅或位相的分布，使得经透镜聚焦后，在焦平面上得到的光斑的主瓣半径小于爱里斑的主瓣半径。通常用来衡量是否实现超分辨的两个最重要的参量为光斑压缩比和斯特尔比，光斑压缩比一般被定义为调制后的光斑和爱里斑的第一极小值之比；斯特尔比定义为焦点处加入光瞳时相对于爱里斑的光强。光斑压缩比G取值越小，斯特尔比S越高，超分辨效果越好。在先技术中对连续振幅型超分辨光瞳滤波器进行研究(参见Maojin Yun，Liren Liu，Jianfeng Sun，and De’an Liu，Transverseor axiai superresolution with radial birefringent filter，J.Opt.Soc.Am.A，21，1869-1874(2004).)，通过调节双折射滤波器的晶体光轴方向与偏光棱镜的偏振方向之间的夹角，可以实现不同超分辨性能的调节。在波长为589nm的情况下，他可以实现光斑压缩比在之间调节，但加工具有中心-边缘波长差为半个波长量级且具有一定曲率半径的晶体材料存在一定难度。对纯位相型可调节超分辨光瞳滤波器的研究(参见Fanrong Xiao，Jinghe Yuan，Guiying Wang，and ZhizhanXu，Tunable phase-only optical filters with a uniaxial crystal，Appl.Opt.，43，3415-3419(2004).)，通过对二区二元光瞳滤波器作倾斜调节，可以实现不同超分辨性能的调节。在波长为589nm时，可以实现光斑压缩比在之间进行调节，其视场角为1.6°。
技术实现思路
本技术针对在先技术的不足，克服上述在先技术的缺陷，提供一种超分辨连续可调的光瞳滤波器，这种滤波器具有调整精度更高、视场角更大、调整范围更广、易于加工和使用方便的特点。本技术技术解决方案如下一种超分辨连续可调的光瞳滤波器，其特点是该光瞳滤波器包括在同一主轴上依次设置的起偏器、圆对称二区二元光瞳滤波器和检偏器，所述的起偏器和检偏器相对于一外壳固定，所述的圆对称二区二元光瞳滤波器由两点固定于外壳，所述的起偏器和检偏器的偏振方向平行。所述的圆对称二区二元光瞳滤波器由三部分组成外环为均匀介质材料；内圆为单轴双折射晶体，晶体光轴方向平行于晶体表面，且与起偏器和检偏器的偏振方向之间的夹角为θ；拨动指针固定于外环上，该拨动指针与对称中心的连线平行于晶体光轴，所述的外环和内圆部分的厚度相同，在同一平面内，内圆的外半径与外环的内半径相同，二者紧密嵌套在一起。所述的外壳包括固定套筒和转动套筒，所述的固定套筒的中段设有开口，在该开口的两端的固定套筒内分别固定安装所述的起偏器和所述的检偏器，在固定套筒的开口处包覆一转动套筒，该转动套筒通过滚珠与所述的固定套筒形成转动活动连接，在所述的转动套筒和固定套筒的边缘的固定套筒上设有横向刻度盘，该转动套筒通过一转轴与圆对称二区二元光瞳滤波器的垂直于晶体光轴的直径相连，所述的转动套筒沿主轴方向开有一狭缝，在该狭缝的两边设有轴向刻度尺，所述的圆对称二区二元光瞳滤波器的拨动指针突出在所述的狭缝中。与在先技术相比，本技术的优点如下1、可以实现双调节工作模式；2、相对于在先的可调超分辨滤波器而言，调节范围更广。在先技术中，光斑压缩比的范围分别为和，本技术中光斑压缩比可达；3、相对于在先的可调超分辨滤波器而言，由于视场角的拓展，使得调节精度更高，调整相同的角度可以实现光斑压缩比的改变量更小；4、由于本技术的二区二元光瞳滤波器的加工为平面加工，因此相对于连续可调振幅型滤波器而言，制作更为简单。附图说明图1为本技术连续可调超分辨光瞳滤波器的结构简图。图2为本技术圆对称二区二元光瞳滤波器的正视图。图3为本技术超分辨连续可调光瞳滤波器的外观立体结构示意图。图4为本技术超分辨连续可调光瞳滤波器的外观结构示意图的AA′剖视图图5为工作在第一种模式时，加入可调超分辨光瞳滤波器和未加超分辨光瞳时系统焦点附近横向的光强分布图。横坐标以NA为单位，实线对应未加光瞳滤波器时的光强分布，虚线对应加入所设计的可调超分辨光瞳滤波器时的光强分布。很明显，中央主瓣尺寸明显变小，而且不同的旋转角度θ可以实现不同程度的超分辨。图6为工作在第二种模式时，加入可调超分辨滤波器和未加超分辨光瞳时系统焦点附近横向的光强分布图。横坐标以NA为单位，实线对应未加光瞳滤波器时的光强分布，虚线对应加入所设计的可调超分辨光瞳滤波器时的光强分布。很明显，中央主瓣尺寸明显变小，而且不同的倾斜角度可以实现不同程度的超分辨。具体实施方式下面结合实施例和附图对本技术作进一步说明，但不应以此限制本技术的保护范围。图1为本技术连续可调超分辨光瞳滤波器的结构简图。本技术超分辨连续可调的光瞳滤波器的结构由四部分组成，起偏器1，圆对称二区二元光瞳滤波器2，检偏器3和外壳4。其中起偏器1，圆对称二区二元光瞳滤波器2和检偏器3在同一主轴(OO′)上依次放置，起偏器1，检偏器2相对于外壳固定，圆对称二区二元光瞳滤波器2由两点固定于外壳4。所述的起偏器1和检偏器3的偏振方向平行。如图2所示，所述的圆对称二区二元光瞳滤波器2的由三部分组成，外环21为均匀介质材料，内圆22为单轴双折射晶体，晶体光轴方向24平行于晶体表面，晶体光轴与起偏器1和检偏器3的偏振方向之间的夹角为θ，拨动指针25固定于外环21上，且与对称中心的连线平行于晶体光轴24，直径23垂直于光轴24。外环21和内圆22部分厚度相同，在同一平面内，单轴晶体22的外半径与外环21的内半径相同，二者紧密嵌套在一起。如图3所示，所述的外壳4包括固定套筒41和转动套筒42，所述的固定套筒41的中段设有开口，在该开口的两端分别固定安装所述的起偏器1和所述的检偏器3，在固定套筒41的开口处包覆一转动套筒42，该转动套筒42通过滚珠44与所述的固定套筒41形成活动连接，在所述的转动套筒42和固定套筒41的边缘的固定套筒41上设有横向刻度盘45，该转动套筒42通过一转轴47与圆对称二区二元光瞳滤波器2的垂直于晶体光轴24的直径23的两端相连，所述的转动套筒42沿主轴方向(OO′)开有一狭缝43，在该狭缝43的两边设有轴向刻度尺46，所述的圆对称二区二元光瞳滤波器2的拨动指针25突出在所述的狭缝43中。可以借助滚珠44以主轴OO′为轴在视场角范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超分辨连续可调的光瞳滤波器，其特征在于该光瞳滤波器包括在同一主轴（ＯＯ′）上依次放置的起偏器（１）、圆对称二区二元光瞳滤波器（２）和检偏器（３），所述的起偏器（１）、检偏器（３）相对于外壳（４）固定，所述的圆对称二区二元光瞳滤波器（２）由两点固定于外壳，所述的起偏器（１）和检偏器（３）的偏振方向平行。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱化凤，陈建文，高鸿奕，干慧菁，李儒新，徐至展，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]