本发明专利技术公开了一种标定空间光调制器相位调制度的方法。该方法利用光外差干涉技术，来探测相位调制信息。通过声光频移器使两束相干光波的频率产生一个频差，分别作为测量光束和参考光束，再把空间光调制器有效显示区域一分为二，一部分写入的灰度值始终为0，视为参考区域；另一部分灰度值变化范围是0～255，视为测试区域。测量光束分别被参考区域和测试区域的空间光调制器所调制再与参考光发生干涉后，在干涉场用两个光电探测器分别探测参考信号和被测信号，在干涉场用两个光电探测器分别探测参考信号和被测信号，二者之间的相位差就是待测的相位调制度，由此即可建立灰度值与相位调制度之间的对应关系，从而标定空间光调制器的相位调制度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及空间光调制器相位调制的标定方法，属于光信息处理技术。
技术介绍
空间光调制器(Spatial Light Modulator，SLM)，就是能够按照输入控制信号的 要求对输入光场的振幅、相位、偏振态等物理量中的部分或全部实现空间调制的器件。空间 光调制器在现代光学领域中具有越来越重要的地位和价值，它是光学、光电混合系统进行 光互连、光学相关、光计算、模式识别、光学控制、光学检测、图象处理、显示技术等研究中的 基本构件和关键器件。其中大部分应用都涉及到器件的相位调制特性，相位调制特性直接 关系到该器件使用的效果，因此标定空间光调制器的相位调制度至关重要。纯相位液晶空间光调制器的核心部件向列相液晶是一种单轴双折射晶体，光轴平 行于液晶分子长轴排列的平均方向。当对液晶施加外部电场时，液晶分子发生倾斜，使得非 寻常光的折射率发生变化，而寻常光的折射率不发生改变，进而导致光线的两个偏振分量 通过液晶层后产生了相位差。当SLM上每个像素被加载不同的电压时，它就会对入射光波 进行相应的相位调制。在实际的操作中，采用256阶的灰度图像来控制加在液晶上的电压， 进而控制相位改变。相位标定的目的就是计算出灰度和相位之间的映射关系。传统的探测空间光调制器相位调制特性的方法有马赫-曾德尔干涉法、双缝干涉 法、循环式径向剪切干涉法及泰曼-格林干涉等测量方法，这些方法有一个共同的特点—— 间接测量，即都是通过探测器件采集干涉条纹图，利用条纹的移动通过图像处理的方法来 求解空间光调制器的相位信息，如果干涉图的条纹对比度差，条纹质量不理想，就会导致较 大的测量误差。因此，寻求一种高精度测量空间光调制器相位调制信息的方法，对完成空间光调 制器的相位调制度的标定具有重要价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种标定空间光调制器相位调制度的方法，该方法利用外差 干涉的技术直接探测相位，提高了标定精度。本专利技术是通过下述技术方案加以实现的首先通过声光频移器使两束相干光波的 频率产生一个频差，分别作为测量光束和参考光束。再把作为被测对象的空间光调制器有 效显示区域一分为二，一部分写入的灰度值始终为0，视为参考区域；另一部分灰度值变化 范围是0 255，视为测试区域。测量光束分别被参考区域和测试区域的空间光调制器所调 制再与参考光发生干涉后，在干涉场用两个光电探测器分别探测参考信号和被测信号，在 干涉场用两个光电探测器分别探测参考信号和被测信号，二者之间的相位差就是待测的相 位调制度，由此即可建立灰度值与相位调制度之间的对应关系，从而标定空间光调制器的 相位调制度。本专利技术的目的之一是提供一种标定反射式空间光调制器相位调制度的方法，所述相位调制度是反射式空间光调制器相位响应与所加电压(灰度值)之间的关系，其特征在 于利用光外差干涉技术，来探测相位调制度，标定反射式空间光调制器的方法包括以下步 骤将激光束分成两束光后，其中一束光经过第一声光频移器(10 移频后，用第一可调光 阑(104)选择声光调制器输出的指定级次衍射光作为参考光束，，参考光束顺序经过第一 扩束准直镜组(106、107)、第一分光棱镜(114)、检偏器(116)和第二分光棱镜(117)与测 量光束混合产生干涉；激光束分光生成的另一束光入射到第二声光频移器(108)移频后， 用第二可调光阑(109)来选择声光调制器输出的指定级次衍射光作为测量光束，测量光束 经由第二扩束准直透镜组(111、112)并经过线性起偏器(113)变换为线偏振光，线偏振的 测量光束透过第一分光棱镜(114)，其中一部分光经反射式空间光调制器(115)的第一部 分区域反射，该部分区域的写入的灰度值恒为0，再次通过分光棱镜(117)分光和检偏器 (116)后，与经过第一分光棱镜(114)、检偏器(116)和第二分光棱镜(117)的参考光束一 起入射到第一光电二极管(118)并发生干涉，此时在光电二极管处接收到光场的光强随时 间以正弦方式变化，而其频率为测量光束和参考光束频率的外差拍频；测量光束的另一部 分光经过空间光调制器的第二部分反射，所述空间光调制器的第二部分是空间光调制器的 除了指定的第一部分之外的其他区域，所述空间光调制器的第二部分的写入的灰度值变化 范围是0 255，测量光束经过空间光调制器的第二部分的反射光再通过检偏器(116)、第 二分光棱镜(117)之后，与参考光束一起入射到第二光电二极管(119)，并发生干涉；两个 光电二极管(118、119)的接收信号分别为参考信号和待测信号，直接求出这两个信号之间 的相位差即可求出空间光调制器的相位调度，第一和第二声光频移器的中心频率具有设定 数值的频率差。 本专利技术的第二个目的是提供一种标定透射式空间光调制器相位调制度的方法，所 述相位调制度是空间光调制器相位响应与所加电压灰度值之间的关系，其特征在于利用 光外差干涉技术，来探测相位调制度，标定透射式空间光调制器的方法包括以下步骤将激 光束分成两束光后，其中一束光经过第一声光频移器(10 移频后，用第一可调光阑(104) 选择声光调制器输出的指定级次衍射光作为参考光束，参考光束顺序经过第一扩束准直镜 组(106、107)、第一分光棱镜(114)和第二分光棱镜(117)与测量光束混合产生干涉；激 光束分光生成的另一束光入射到第二声光频移器(108)移频后，用第二可调光阑(109)来 选择声光调制器输出的指定级次衍射光作为测量光束，测量光束经由第二扩束准直透镜组 (111、112)并经过线性起偏器(113)变换为线偏振光，线偏振的测量光束通过透射式空间 光调制器(120)、检偏器(116)后入射到第一分光棱镜(114)，所述的测量光束的部分光穿 过透射式空间光调制器(120)的第一部分区域，该部分区域的写入的灰度值恒为0，再次通 过分光棱镜(117)分光后，与经过第一分光棱镜(114)、第二分光棱镜(117)的参考光束一 起入射到第一光电二极管(118)并发生干涉，此时在光电二极管处接收到光场的光强随时 间以正弦方式变化，而其频率为测量光束和参考光束频率的外差拍频；测量光束的另一部 分光经过空间光调制器的第二部分透射，所述空间光调制器的第二部分是空间光调制器的 除了指定的第一部分之外的其他区域，所述空间光调制器的第二部分的写入的灰度值变化 范围是0 255，测量光束经过空间光调制器的第二部分的透射光通过第二分光棱镜(117) 之后，与参考光束一起入射到第二光电二极管(119)，并发生干涉；两个光电二极管(118、 119)的接收信号分别为参考信号和待测信号，直接求出这两个信号之间的相位差即可求出空间光调制器的相位调度，第一和第二声光频移器的中心频率具有设定数值的频率差。在所述的测量空间光调制器相位调制信息的方法，所述的光外差拍频由两个工作 频率有指定差别的声光频移器对激光器分束后的两束光产生频移，再由这两束频率不同的 光波干涉产生，且此拍频的大小在光电二极管的探测范围之内。本专利技术的第三个目的是提供一种标定反射式空间光调制器相位调制度的装置，所 述相位调制度是空间光调制器相位响应与所加电压灰度值之间的关系，其特征在于包括 沿主光轴顺序排列的激光光源(101)，分光镜(102)，第一和第二声光本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种标定反射式空间光调制器相位调制度的方法，所述相位调制度是反射式空间光调制器相位响应与所加电压（灰度值）之间的关系，其特征在于：利用光外差干涉技术，来探测相位调制度，标定反射式空间光调制器的方法包括以下步骤：将激光束分成两束光后，其中一束光经过第一频移器（１０３）移频后，用第一可调光阑（１０４）选择第一频移器（１０３）输出的指定级次衍射光作为参考光束，参考光束顺序经过第一扩束准直镜组（１０６、１０７）、第一分光棱镜（１１４）、检偏器（１１６）和第二分光棱镜（１１７）与测量光束混合产生干涉；激光束分光生成的另一束光入射到第二频移器（１０８）移频后，用第二可调光阑（１０９）来选择第二频移器（１０８）输出的指定级次衍射光作为测量光束，测量光束经由第二扩束准直透镜组（１１１、１１２）并经过线性起偏器（１１３）变换为线偏振光，线偏振的测量光束透过第一分光棱镜（１１４），其中一部分光经反射式空间光调制器（１１５）的第一部分区域反射，该部分区域的写入的灰度值是０，再次通过分光棱镜（１１７）分光和检偏器（１１６）后，与经过第一分光棱镜（１１４）、检偏器（１１６）和第二分光棱镜（１１７）的参考光束一起入射到第一光电器件（１１８）并发生干涉，在光电二极管处接收到光场的光强随时间以正弦方式变化，而其频率为测量光束和参考光束频率的外差拍频；测量光束的另一部分光经过空间光调制器的第二部分反射，所述空间光调制器的第二部分是空间光调制器的除了指定的第一部分之外的其他区域，所述空间光调制器的第二部分的写入的灰度值变化范围是０～２５５，测量光束经过空间光调制器的第二部分的反射光再通过检偏器（１１６）、第二分光棱镜（１１７）之后，与参考光束一起入射到第二光电器件（１１９），并发生干涉；两个光电器件（１１８、１１９）的接收信号分别为参考信号和待测信号，计算出这两个信号之间的相位差即求出空间光调制器的相位调度。第一和第二频移器的中心频率具有设定数值的频率差。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：田劲东，王瑞松，胡名西，李东，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：94
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