一种纯位相反射型液晶空间光调制器相位标定系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种利用纯位相反射型液晶空间光调制器产生稳定干涉条纹的系统及方法，系统包括：光源模块、激光准直滤波扩束模块、纯位相反射型液晶空间光调制器(SLM)控制模块和CCD图像采集模块。系统通过在SLM上加载灰度渐变的相息图，能够产生稳定的双孔光斑，替代了传统物理光学干涉实验中用光刻掩膜版产生双孔光斑的方式，不需借助另外的器件便能达到最终结果，简单便于操作。此外，与泰曼—格林、马赫—增德尔等传统干涉系统相比，输出的干涉条纹不会抖动，不影响后期条纹移动量的计算，具有运行稳定、控制灵活、计算准确的特点。计算准确的特点。计算准确的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种纯位相反射型液晶空间光调制器相位标定系统及方法


[0001]本专利技术属于光学成像领域，尤其涉及鬼成像领域，特别是一种纯位相反射型液晶空间光调制器相位标定系统及方法。

技术介绍

[0002]液晶空间光调制器(Liquid Crystal Spatial Light Modulator，简称LC
‑
SLM)作为一种能够对光波的强度、相位、频率等特性进行一维或二维控制的光学衍射元器件，被广泛应用在光学全息投影、激光光束整形、自适应光学、相干波前调制等领域中。
[0003]由于液晶空间光调制器对不同波长的光产生的双折射效应不同，即对不同波长的光的相位调制作用不相同，因而在使用前需要对液晶空间光调制器进行测试和相位标定。
[0004]目前，针对液晶空间光调制器相位标定所采用的方法主要为双缝干涉、马赫—增德尔干涉、泰曼—格林干涉法。双缝干涉光路相对于马赫—增德尔干涉光路和泰曼—格林干涉光路要稳定的多，干涉条纹晃动不明显。在双缝干涉光路中，传统方式是用光刻掩膜版产生双孔光斑，这样必须借助另外的器件，结构相对复杂不便于操作，且成本较高，此外光刻掩膜版可能存在加工不精确、不光滑等问题，导致标定误差比较大。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种相位标定系统及方法，专用于纯位相反射型液晶空间光调制器的相位标定，可以通过相对简单的光学结构避免使用光刻掩膜版带来的加工不精确、不光滑所引发的标定误差问题，获得干涉条纹并得到相位
‑/>灰度曲线。
[0006]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种纯位相反射型液晶空间光调制器相位标定系统，所述系统包括沿光轴依次设置的光源模块、激光准直滤波扩束模块、纯位相反射型液晶空间光调制器SLM控制模块和图像采集模块；
[0007]所述光源模块，用于提供稳定的单纵模连续激光输出；
[0008]所述激光准直滤波扩束模块，用于产生能够覆盖SLM液晶屏幕且过滤散射光的均匀光斑；
[0009]所述纯位相反射型液晶空间光调制器SLM控制模块，用于控制SLM电信号的加载，并进行相息图投影产生双孔光斑；
[0010]所述图像采集模块，用于采集双孔光斑的干涉条纹图像。
[0011]进一步地，所述光源模块包括沿光轴依次设置的单模激光器和可调光衰减片，所述可调光衰减片表面薄膜厚度可调，实现单模激光器发出稳定的连续激光。
[0012]进一步地，所述激光准直滤波扩束模块包括沿光轴依次设置的显微物镜、针孔和透镜；所述针孔同时位于显微物镜的后焦面和透镜的前焦面处。
[0013]进一步地，所述纯位相反射型液晶空间光调制器SLM控制模块包括半波片、纯位相液晶空间光调制器SLM、上位机和偏振片；所述激光准直滤波扩束模块的出射光经半波片后
入射至纯位相液晶空间光调制器SLM，之后经纯位相液晶空间光调制器SLM反射后入射至偏振片；通过调节半波片与偏振片，使得纯位相液晶空间光调制器SLM达到最大调制度，之后通过上位机在纯位相液晶空间光调制器SLM上加载每一个灰度值对应的相息图产生对应的双孔光斑。
[0014]进一步地，所述图像采集模块包括聚焦透镜、CCD相机和上位机；所述双孔光斑经聚焦透镜会聚并发生干涉，之后由CCD相机采集干涉条纹图像，并将干涉条纹图像传输至所述上位机；改变其中一个光斑的灰度值，依据干涉条纹图像测量条纹移动量，得到最终的标定结果。
[0015]基于上述纯位相反射型液晶空间光调制器相位标定系统的标定方法，所述方法包括以下步骤：
[0016]步骤1，搭建纯位相反射型液晶空间光调制器相位标定系统；
[0017]步骤2，调节可调光衰减片，选择所需的光功率；
[0018]步骤3，调节显微物镜的位置使得经过显微物镜会聚的光斑正对针孔，过滤得到均匀的激光光斑；
[0019]步骤4，在纯位相液晶空间光调制器SLM上加载能够产生双孔光斑的相息图；
[0020]步骤5，通过透镜对两光斑进行会聚并产生干涉，之后由CCD相机采集干涉条纹图像，并上传至上位机；
[0021]步骤6，改变其中一个光斑的灰度值，得到各灰度值对应的条纹移动量并记录；
[0022]步骤7，通过上位机进行数据处理与计算得到各灰度值对应的相位并绘制曲线，完成标定。
[0023]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：
[0024]1)本专利技术提出在SLM上加载对应相息图产生双孔光斑的方式，相较于传统利用光刻掩膜版产生双孔光斑的方式，结构上简单且容易操作。
[0025]2)减少光刻掩膜版的使用，成本较低。
[0026]3)本专利技术采用SLM产生双孔光斑，与使用光刻掩膜版产生的光斑相比，光斑圆润且边缘光滑，干涉条纹亮度均匀，最终的测量结果更精确。
[0027]4)与泰曼—格林、马赫—增德尔等传统干涉系统相比，输出的干涉条纹不会抖动，不影响后期条纹移动量的计算，具有运行稳定、控制灵活、计算准确的特点。
[0028]下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。
附图说明
[0029]图1为纯位相反射型液晶空间光调制器相位标定光路系统的示意图。
[0030]图2为目标光场分布为双孔光斑时SLM上加载的相息图示意图。
[0031]图3为目标光场为双孔光斑的示意图。
[0032]图4为灰度渐变的双孔结构示意图，图中从左至右从上至下，右边孔的灰度逐渐变化。
具体实施方式
[0033]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对
本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0034]在一个实施例中，结合图1，提供了一种纯位相反射型液晶空间光调制器相位标定系统，所述系统包括沿光轴依次设置的光源模块1、激光准直滤波扩束模块2、纯位相反射型液晶空间光调制器SLM控制模块3和图像采集模块4；
[0035]所述光源模块1，用于提供稳定的单纵模连续激光输出；
[0036]所述激光准直滤波扩束模块2，用于产生能够覆盖SLM液晶屏幕且过滤散射光的均匀光斑；
[0037]所述纯位相反射型液晶空间光调制器SLM控制模块，用于控制SLM电信号的加载，并进行相息图投影产生双孔光斑；
[0038]所述图像采集模块4，用于采集双孔光斑的干涉条纹图像。
[0039]进一步地，在其中一个实施例中，所述光源模块1包括沿光轴依次设置的单模激光器5和可调光衰减片6，所述可调光衰减片6表面薄膜厚度可调，实现单模激光器5发出稳定的连续激光。
[0040]这里，使用可调光衰减片6进行光功率衰减，可调光衰减片表面薄膜厚度可调因而表面的反射比也连续可调。
[0041]这里优选地，在其中一个实施例中，所述单模激光器5采用绿色半导体泵浦固体激光器，发射波长为532nm，功率为400mW。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纯位相反射型液晶空间光调制器相位标定系统，其特征在于，所述系统包括沿光轴依次设置的光源模块(1)、激光准直滤波扩束模块(2)、纯位相反射型液晶空间光调制器SLM控制模块(3)和图像采集模块(4)；所述光源模块(1)，用于提供稳定的单纵模连续激光输出；所述激光准直滤波扩束模块(2)，用于产生能够覆盖SLM液晶屏幕且过滤散射光的均匀光斑；所述纯位相反射型液晶空间光调制器SLM控制模块，用于控制SLM电信号的加载，并进行相息图投影产生双孔光斑；所述图像采集模块(4)，用于采集双孔光斑的干涉条纹图像。2.根据权利要求1所述的纯位相反射型液晶空间光调制器相位标定系统，其特征在于，所述光源模块(1)包括沿光轴依次设置的单模激光器(5)和可调光衰减片(6)，所述可调光衰减片(6)表面薄膜厚度可调，实现单模激光器(5)发出稳定的连续激光。3.根据权利要求2所述的纯位相反射型液晶空间光调制器相位标定系统，其特征在于，所述单模激光器(5)采用绿色半导体泵浦固体激光器。4.根据权利要求1所述的纯位相反射型液晶空间光调制器相位标定系统，其特征在于，所述激光准直滤波扩束模块(2)包括沿光轴依次设置的显微物镜(7)、针孔(8)和透镜(9)；所述针孔(8)同时位于显微物镜(7)的后焦面和透镜(9)的前焦面处。5.根据权利要求1所述的纯位相反射型液晶空间光调制器相位标定系统，其特征在于，所述纯位相反射型液晶空间光调制器SLM控制模块(3)包括半波片(10)、纯位相液晶空间光调制器SLM(11)、上位机(13)和偏振片(14)；所述激光准直滤波扩束模块(2)的出射光经半波片(10)后入射至纯位相液晶空间光调制器SLM(11)，之后经纯位相液晶空间光调制器SLM(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘学峰，刘畅，熊吉川，徐彬，倪斌，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：