用于全息波前打印的系统和方法技术方案

一种全息记录系统，包括：被配置为定位全息材料层的线性平移台；被配置为发射激光束的光源；被配置为将激光束分为第一光束和第二光束并将第二光束朝向全息材料层引导的分束子系统；被配置为实现对第一光束进行调制以生成物体光束的条纹图案的空间光调制器；被配置为对物体光束进行滤波的滤波器；被配置为缩小物体光束的缩小光学子系统；以及可切换光栅堆叠，该可切换光栅堆叠可配置为将物体光束引导到朝向全息材料层的一组方向以与第二光束进行干涉。在一些实施例中，可切换光栅堆叠包括布置在堆叠中的多个偏振光栅和/或多个可切换波片。波片。波片。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于全息波前打印的系统和方法


[0001]本公开总体上涉及全息光学元件。更具体地，本文公开了用于记录可以再现复杂的、自由形式的波前(wave
‑
front)的大型全息光学元件的技术。
[0002]背景
[0003]全息记录通常使用信号波(例如，来自或表示要记录或编码的物体)和参考波在记录材料中生成干涉图案，以记录全息光学元件(HOE)(例如全息图)。因此，全息图可以对来自物体或场景的光场的振幅和相位信息进行编码，而照片通常只可以记录光场的二维(2D)振幅。当使用参考波说明HOE时，HOE可以衍射参考波以再现信号波，从而重建物体或场景的光场。全息技术可以用于许多领域，例如三维(3D)显示、光学计量、医学、商业等。
[0004]概述
[0005]本公开总体上涉及全息光学元件。更具体地，本文公开了用于记录可以再现复杂的、自由形式的波前的大型全息光学元件的技术。本文描述了各种专利技术实施例，其包括系统、子系统、模块、设备、部件、材料、方法、组合物、工艺等。
[0006]根据某些实施例，全息记录系统可以包括：被配置为定位全息材料层的线性平移台；被配置为发射激光束的光源；被配置为将激光束分成第一光束和第二光束，并将第二光束朝向全息材料层引导的分束子系统；被配置为实现调制第一光束以生成物体光束的条纹图案的空间光调制器；被配置为缩小物体光束的缩小光学子系统；以及可切换光栅堆叠，该可切换光栅堆叠可配置为将物体光束引导到朝向全息材料层的一组方向，以与第二光束进行干涉。
[0007]在全息记录系统的一些实施例中，物体光束可以通过自由形式的波前来表征。条纹图案可以包括计算机生成的全息图。条纹图案可以被配置为调制第一光束的相位或振幅中的至少一个。在一些实施例中，全息记录系统还可以包括透镜和低通滤波器，该透镜相对于空间光调制器定位，使得空间光调制器位于透镜的焦平面处，该低通滤波器定位在透镜的另一个焦平面处并被配置为对物体光束进行滤波。在一些实施例中，缩小光学子系统可以是远心子系统，该远心子系统包括通过不同的相应焦距来表征的两个透镜。在一些实施例中，该组方向可以至少包括通过相对于可切换光栅堆叠的表面法线方向大于30
°
的角度来表征的方向。
[0008]在全息记录系统的一些实施例中，可切换光栅堆叠可以包括布置在堆叠中的多个偏振光栅。多个偏振光栅中的每个偏振光栅可以可配置为将右旋(right
‑
handed)圆偏振光束引导到第一方向，和将左旋(left
‑
handed)圆偏振光束引导到第二方向。多个偏振光栅可以包括右旋圆偏振光栅或左旋圆偏振光栅中的至少一个。多个偏振光栅可以包括偏振体光栅、无源Pancharatnam
‑
Berry相位(PBP)光栅或有源PBP光栅中的至少一个。在一些实施例中，多个偏振光栅中的每个偏振光栅可以可配置为将右旋圆偏振光束衍射到
±
1衍射级中的一个，并将左旋圆偏振光束衍射到
±
1衍射级中的另一个。在一些实施例中，多个偏振光栅中的每个偏振光栅被配置为将右旋圆偏振光束和右旋圆偏振光束中的一个衍射到
±
1衍射级中的一个，并保持右旋圆偏振光束和右旋圆偏振光束中的另一个的传播方向。在一些
实施例中，全息记录系统还可以包括与多个偏振光栅交错的多个可切换半波片，其中多个可切换半波片中的每一个可以被配置为在接通时将右旋圆偏振输入光束转换为左旋圆偏振输出光束和将左旋圆偏振输入光束转换为右旋圆偏振光束，以及在由电压信号关断时保持输入光束的偏振状态。多个偏振光栅中的每个偏振光栅可以通过不同的相应光栅周期来表征。
[0009]在一些实施例中，多个偏振光栅可以包括多个有源光栅；并且多个有源光栅中的每个有源光栅被配置为：当接通时，衍射圆偏振光束并改变圆偏振光束的偏振状态；而当被电压信号关断时，保持入射光束的传播方向和偏振状态。在一些实施例中，全息记录系统还可以包括：透镜和低通滤波器，该透镜相对于空间光调制器定位，使得空间光调制器位于透镜的焦平面处，该低通滤波器定位在透镜的另一个焦平面处，并被配置为对物体光束进行滤波。在一些实施例中，缩小光学子系统可以包括远心子系统，该远心子系统包括通过不同的相应焦距来表征的两个透镜。在一些实施例中，该组方向可以至少包括通过相对于可切换光栅堆叠的表面法线方向大于30
°
的角度来表征的方向。在一些实施例中，全息记录系统还可以包括第二空间光调制器和第二缩小光学子系统，该第二空间光调制器被配置为实现调制第二光束的第二条纹图案，该第二缩小光学子系统被配置为缩小第二光束并将第二光束朝向全息材料层引导。在一些实施例中，全息记录系统还可以包括透镜和低通滤波器，该透镜相对于第二空间光调制器定位，使得第二空间光调制器位于透镜的焦平面处，该低通滤波器定位在透镜的另一个焦平面处并被配置为对第二光束进行滤波。
[0010]根据某些实施例，记录全息图的多个全息图元件中的全息图元件的方法可以包括：控制线性平移台以将线性平移台上的全息材料层定位到第一位置；向空间光调制器提供用于实现条纹图案的数据，其中当被准直光束照射时，条纹图案可以生成物体光束；对物体光束进行滤波；缩小物体光束；配置可切换光栅堆叠以将物体光束引导到一组离散方向中的方向；以及将全息材料层的区域暴露于物体光束和参考光束以形成全息图元件。
[0011]在一些实施例中，该方法还可以包括向第二空间光调制器提供用于实现第二条纹图案的数据，其中当被第二准直光束照射时，第二条纹图案可以生成参考光束；对参考光束进行滤波；并缩小参考光束。在一些实施例中，可切换光栅堆叠可以包括布置在堆叠中的多个偏振光栅和多个可切换半波片。多个偏振光栅中的每个偏振光栅可以可配置为将右旋圆偏振光束引导到第一方向，和将左旋圆偏振光束引导到第二方向。
[0012]本概述既不意图标识所要求保护的主题的关键或必要特征，也不意图孤立地用于确定所要求保护的主题的范围。应当参照本公开内容的整个说明书的适当部分、任何或所有附图以及每项权利要求来理解主题。下面将在以下说明书、权利要求书和附图中更详细地描述前述内容以及其他特征和示例。
[0013]附图简述
[0014]下面参照以下附图详细地描述说明性的实施例。
[0015]图1A示出了根据某些实施例的全息记录系统的示例。图1B示出了使用物体波(object wave)和参考波在全息材料层中记录全息光学元件的示例。
[0016]图2示出了包括两阶段光聚合物(two
‑
stage photopolymers)的全息记录材料的示例。
[0017]图3A
‑
图3B示出了在光聚合物材料层中记录全息光学元件的示例。图3A示出了未
曝光的光聚合物材料层的示例。图3B示出了在光聚合物材料层中全息记录期间单体扩散和聚合的示例。
[0018]图4示出了根据某些实施例的用于记录大型全息光学元件的全息打印机的示例。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种全息记录系统，包括：线性平移台，其被配置为定位全息材料层；光源，其被配置为发射激光束；分束子系统，其被配置为：将所述激光束分为第一光束和第二光束；和将所述第二光束朝向所述全息材料层引导；空间光调制器，其被配置为实现条纹图案，所述条纹图案调制所述第一光束以生成物体光束；缩小光学子系统，其被配置为缩小所述物体光束；和可切换光栅堆叠，其能够配置为将所述物体光束引导到朝向所述全息材料层的一组方向，以与所述第二光束进行干涉。2.根据权利要求1所述的全息记录系统，其中，所述物体光束通过自由形式的波前来表征。3.根据权利要求1或权利要求2所述的全息记录系统，其中，所述条纹图案包括计算机生成的全息图。4.根据权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的全息记录系统，其中，所述条纹图案被配置为调制所述第一光束的相位或振幅中的至少一个。5.根据权利要求1至4中任一项所述的全息记录系统，其中：所述可切换光栅堆叠包括布置在堆叠中的多个偏振光栅；和所述多个偏振光栅中的每个偏振光栅能够配置为将右旋圆偏振光束引导到第一方向，并且将左旋圆偏振光束引导到第二方向。6.根据权利要求5所述的全息记录系统，其中，所述多个偏振光栅包括右旋圆偏振光栅或左旋圆偏振光栅中的至少一个；和/或优选地，其中，所述多个偏振光栅包括偏振体光栅、无源Pancharatnam
‑
Berry相位(PBP)光栅或有源PBP光栅中的至少一个；和/或优选地，其中，所述多个偏振光栅中的每个偏振光栅能够配置为：将所述右旋圆偏振光束衍射到
±
1衍射级中的一个；和将所述左旋圆偏振光束衍射到所述
±
1衍射级中的另一个。7.根据权利要求5或权利要求6所述的全息记录系统，其中，所述多个偏振光栅中的每个偏振光栅被配置为：将所述右旋圆偏振光束和所述右旋圆偏振光束中的一个衍射到
±
1衍射级中的一个；和保持所述右旋圆偏振光束和所述右旋圆偏振光束中的另一个的传播方向。8.根据权利要求5、权利要求6或权利要求7所述的全息记录系统，还包括与所述多个偏振光栅交错的多个可切换半波片，其中，所述多个可切换半波片中的每一个被配置为：在接通时，将右旋圆偏振输入光束转换为左旋圆偏振输出光束，和将左旋圆偏振输入光束转换为右旋圆偏振光束；和当被电压信号关断时，保持输入光束的偏振状态；和/或优选地，其中，所述多个偏振光栅中的每个偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：李钢，方起升，安德鲁，
申请(专利权)人：元平台技术有限公司，
类型：发明
国别省市：