【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及空間光調制，具體為一種復振幅光場調控裝置及其使用方法。
技術介紹
1、光場調控技術可以利用空間光調制器來產生振幅、相位、偏振在空間上非均勻分布的新型光場分布，在多個領域具有廣闊的應用前景，比如全息顯示、全光通信、光束整形等等。空間光調制器需要具備實時動態調控以及數字編碼能力，因此都是通過像素化的方式對不同位置的光波進行相應的波前調制。
2、目前主流的空間光場調控主要使用兩類空間光調制器，分別是能實現振幅調制的數字微鏡(dmd)以及能實現相位調制的硅基液晶(lcos)。dmd器件基于mems技術，有多個微型反射鏡組成的陣列，每個微鏡都可以通過加載電壓來實現偏轉，通過偏轉的速度來實現振幅調控，具有調制速度快、高反射率和高損傷閾值等優點。lcos器件是通過液晶分子的偏轉來實現相位調制，具有高衍射效率，可用于光通信主干網中的波長選擇開關，或者激光加工中的隱形切割、光斑整形等
但這些空間光調制器件僅能實現單一的相位或者振幅調制，制約了復雜模式的光場調控，同時實現振幅和相位的復振幅調制對全息顯示等多個方向具有重要意義。
3、現有技術為了在空間光調制器中同時實現振幅和相位的調控，通常使用特定的編碼算法將目標光場分布的振幅和相位信息包含在一個計算全息圖中，通過多個像素組合的方式可以在振幅型器件中實現相位調制或者在相位型器件中實現振幅調制。但是此種方法不僅犧牲了分辨率，而且涉及到復雜的全息算法處理，效率不高。其他方案是通過多片空間光調制器級聯的方式，整個光學模組體積較大，限制了其在更多類型復雜光場上的
4、為了解決現有復振幅光場調制技術中效率低、光路復雜、適應性差等問題，本專利技術提供了一種基于液晶與分束器相結合的光場調制裝置設計方案，可實現獨立地調控入射光的振幅、相位和偏振。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種復振幅光場調控裝置及其使用方法，以解決上述
技術介紹
中提出的問題。
2、為解決上述技術問題，本專利技術提供的一種復振幅光場調控裝置，包括：
3、第一透射式調制器件，其具有玻璃上基板、液晶層和像素電極構成的三明治多層結構，且在其上下表面分別設有上表面偏振片和下表面偏振片，所述上表面偏振片的偏振方向與入射光的偏振方向一致，所述下表面偏振片的偏振方向與入射光的偏振方向垂直；
4、反射式調制器件，采用硅基液晶lcos結構；
5、第一分束器、第二分束器、第三分束器和第四分束器，均為偏振無關分束器件，且材料為應用波長下的透明玻璃材料；
6、第一1/4波片、第二1/4波片、第三1/4波片和第四1/4波片，用于對入射光的偏振態進行精確調制；
7、第一介質層，設置在第一分束器與反射式調制器件之間；
8、第二介質層，設置在第二分束器與反射式調制器件之間。
9、進一步地，第一透射式調制器件固定于第一分束器上表面。
10、進一步地，反射式調制器件固定于第三分束器和第四分束器下方。
11、進一步地，第一透射式調制器件和反射式調制器件之間光程差處于近場范圍<5cm。
12、進一步地，本復振幅光場調控裝置在玻璃及空氣界面均鍍有抗反射薄膜涂層。
13、進一步地，第一介質層的厚度與第一1/4波片的厚度相等。
14、進一步地，第二介質層的厚度等于第四1/4波片以及底偏振片的厚度之和，底偏振片設置在反射式調制器件右半部分slm上表面，其偏振方向與反射式調制器件中液晶分子的光軸方向一致，用于維持裝置的緊湊結構。
15、一種復振幅光場調控裝置的使用方法，包括：
16、第一種設計：
17、引導入射光經過擴束準直后入射至第一透射式調制器件上，通過改變加在第一透射式調制器件液晶層上的電壓來調控液晶分子的排布方式，從而利用上下表面的正交偏振片實現對入射光的振幅調制，產生透射光場；
18、使透射光場經過第一分束器后照射至反射式調制器件的左半部分slm上，利用其對入射光的相位進行調制并產生反射光場，且透射光場的偏振方向與反射式調制器件中液晶分子的光軸方向保持平行；
19、使反射光場依次通過第一分束器與第二分束器到達反射式調制器件的右半部分slm，通過設置在其表面的第一1/4波片對光場進行偏振調制并產生最終的反射光場，第一1/4波片的快軸方向與反射式調制器件中液晶分子的光軸方向呈特定夾角；
20、使反射光場經過第二分束器透射，實現振幅、相位以及偏振的單獨控制，第一透射式調制器件及反射式調制器件共用一個驅動控制，根據特定的應用需求，利用全息算法生成全息圖并加載至第一透射式以及反射式調制器件上，根據目標光場相位分布，利用反射式調制器件左半部分的相位來補償振幅和偏振調制帶來的附加相位；
21、第二種設計：
22、鑒于第一透射式調制器件的像素大小為反射式調制器件像素大小的數倍，且在某些應用場景中偏振分布的重要性相對較低，將反射式調制器件用于光場的振幅與相位調制，第二透射式調制器件用于調制光場的偏振；
23、引導入射光經過擴束準直后經過第二分束器入射至反射式調制器件的左半部分slm進行相位調制并產生反射光場，入射光的偏振方向與反射式調制器件中液晶分子的光軸方向保持平行；
24、使反射光場依次通過第三分束器、第四分束器到達反射式調制器件的右半部分slm，通過設置在其表面的第四1/4波片和底偏振片進行振幅調制并產生反射光場，第四1/4波片的快軸方向與反射式調制器件中液晶分子的光軸方向呈特定夾角；
25、使反射光場經過第四分束器透射至第二透射式調制器件上進行偏振調制并出射，通過設置在第二透射式調制器件上下表面的第二1/4波片和第三1/4波片實現，第四1/4波片的快軸方向互相垂直，第二透射式調制器件中液晶分子的光軸方向與第四1/4波片的快軸方向呈特定夾角，利用反射式調制器件的slm相位調制來補償光場的振幅與偏振調制產生的附加相位。
26、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
27、利用空間光調制器對光束的精細調制特性，結合分束器結構緊湊，體積小的特點，提出一種獨立控制振幅、相位以及偏振的光場復振幅調控裝置，滿足各類應用需求，實現加工模組的小型化和標準化，是一種高效率、普適廣泛的空間光調制技術。
28、通過透射式以及反射式調制器件的有效結合，利用了液晶空間光調制器對光束的精細調控，對入射光場進行振幅、相位、偏振等多自由度、高精度調制，大幅提高了光場調控的方式，降低全息圖計算迭代時間。可運用于全息顯示、全光通信、激光加工等多個領域。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種復振幅光場調控裝置，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的一種復振幅光場調控裝置，其特征在于：第一透射式調制器件(101)固定于第一分束器(102)上表面。
3.如權利要求1所述的一種復振幅光場調控裝置，其特征在于：反射式調制器件(201)固定于第三分束器(203)和第四分束器(204)下方。
4.如權利要求1所述的一種復振幅光場調控裝置，其特征在于：第一透射式調制器件(101)和反射式調制器件(201)之間光程差處于近場范圍<5cm。
5.如權利要求1所述的一種復振幅光場調控裝置，其特征在于：本復振幅光場調控裝置在玻璃及空氣界面均鍍有抗反射薄膜涂層。
6.如權利要求1所述的一種復振幅光場調控裝置，其特征在于：第一介質層(104)的厚度與第一1/4波片(106)的厚度相等。
7.如權利要求1所述的一種復振幅光場調控裝置，其特征在于：第二介質層(207)的厚度等于第四1/4波片(205)以及底偏振片(206)的厚度之和，底偏振片(206)設置在反射式調制器件(201)右半部分SLM2上表面，其
8.一種復振幅光場調控裝置的使用方法，其特征在于，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種復振幅光場調控裝置，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的一種復振幅光場調控裝置，其特征在于：第一透射式調制器件(101)固定于第一分束器(102)上表面。
3.如權利要求1所述的一種復振幅光場調控裝置，其特征在于：反射式調制器件(201)固定于第三分束器(203)和第四分束器(204)下方。
4.如權利要求1所述的一種復振幅光場調控裝置，其特征在于：第一透射式調制器件(101)和反射式調制器件(201)之間光程差處于近場范圍<5cm。
5.如權利要求1所述的一種復振幅光場調控裝置，其特征在于：本復振幅...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李雪鋒，李昆，
申請(專利權)人：劍芯光電蘇州有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。