CN114354140A - 一种透射式空间光调制器相位和振幅调制特性的测量方法 - Google Patents

Abstract

一种透射式空间光调制器相位和振幅调制特性的测量方法，包括如下步骤：S1、搭建光路，使激光通过双缝分别与空间光调制器不同区域调制；S2、通过图像采集双缝干涉光路，提取得到干涉条纹曲线；S3、采用相位模型转换计算出灰度相位曲线；S4、通过计算图像对比度，得到分别通过双缝间的光强差异，得到振幅调制效果；本发明无需其他光学器件，利用激光和CCD，在调制器上加载双缝图案即可测得对应的相位与振幅调制特性，此方式相较于利用反射镜生成参考波来干涉的方式，最大特点在于不需要参考波，利用双缝干涉完成相位和振幅的标定。

Description

一种透射式空间光调制器相位和振幅调制特性的测量方法

【技术领域】

本发明涉及空间光调制器的测试应用领域，具体地说，是涉及一种透射式空间光调制器相位和振幅调制特性的测量方法。

【背景技术】

空间光调制器是一种对光波光场进行调制的器件，可对光束的相位、强度以及偏振进行实时空间调制，透射式振幅型液晶空间光调制器属于空间光调制器的一种，在可变电信号的驱动下对液晶进行调制。除了振幅调制外，透射式空间光调制器由于电压改变，液晶折射率变化，会对入射光场有部分相位调制。

双缝干涉中两路光如果相位和振幅有改变的话会对干涉条纹有所影响，在这里利用双缝干涉，可以方便地测量经过透射式空间光调制器光束的相位和振幅的方法。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种透射式空间光调制器相位和振幅调制特性的测量方法，包括如下步骤：

S1、搭建光路，使激光通过双缝分别与空间光调制器不同区域调制；

S2、通过图像采集双缝干涉光路，提取得到干涉条纹曲线；

S3、采用相位模型转换计算出灰度相位曲线，

S4、通过计算图像对比度，得到分别通过双缝间的光强差异，得到振幅调制效果。

优选的，相位测量基于光程差与相位之间的原理，当其中一缝光相位改变，双缝干涉的条纹则会出现平移，即满足下列关系式：

其中，∧为相邻两条干涉条纹之间的距离，

为相位调制量；δ为条纹偏移量；

以灰度值为0的干涉条纹位置为基准，灰度值为255的条纹位置与基准位置的偏移量量为δ，两条干涉条纹之间的距离为^。

优选的，振幅测量基于干涉光强与条纹对比度的原理，当两束光强(I₁和I₂)一致时，干涉条纹对比度最大，当一束光强发生变化，条纹对比度会下降，关系式为：

优选的，提取多行灰度值数据平均化以减小误差，得到中心条纹的位置和光斑中心光强极大值与旁侧极小值之间的对比度K1：

改变空间光调制器上的双缝灰度，CCD采集到的干涉条纹发生移动，双缝中其中一条缝光强(I′₂)发生变化；

得到新的中心条纹位置和光强对比度K2：

优选的，根据前后两次中心条纹位置相减得到条纹移动量δ，代入公式

可以得到相位调制量，根据K1、K2可以得到I₂/I′₂，即光强的对比度，得到振幅调制的特性。

本发明的有益效果是：本发明无需其他光学器件，利用激光和CCD，在调制器上加载双缝图案即可测得对应的相位与振幅调制特性，此方式相较于利用反射镜生成参考波来干涉的方式，最大特点在于不需要参考波，利用双缝干涉完成相位和振幅的标定。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明透射式空间光调制器相位和振幅调制特性流程图；

图2为本发明所述加载在透射式空间光调制器上的灰度图案；

图3为本发明透射式空间光调制器相位振幅调制特性的光路示意图。

【具体实施方式】

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例，仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，还可以在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，一种透射式空间光调制器相位和振幅调制特性的测量方法，包括如下步骤：

S1、搭建光路，使激光通过双缝分别与空间光调制器不同区域调制；

S2、通过图像采集双缝干涉光路，提取得到干涉条纹曲线；

S3、采用相位模型转换计算出灰度相位曲线，

S4、通过计算图像对比度，得到分别通过双缝间的光强差异，得到振幅调制效果。

相位测量基于光程差与相位之间的原理，当其中一缝光相位改变，双缝干涉的条纹则会出现平移，即满足下列关系式：

其中，∧为相邻两条干涉条纹之间的距离，

为相位调制量；δ为条纹偏移量；

以灰度值为0的干涉条纹位置为基准，灰度值为255的条纹位置与基准位置的偏移量量为δ，两条干涉条纹之间的距离为∧。

振幅测量基于干涉光强与条纹对比度的原理，当两束光强(I₁和I₂)一致时，干涉条纹对比度最大，当一束光强发生变化，条纹对比度会下降，关系式为：

提取多行灰度值数据平均化以减小误差，得到中心条纹的位置和光斑中心光强极大值与旁侧极小值之间的对比度K1：

改变空间光调制器上的双缝灰度，CCD采集到的干涉条纹发生移动，双缝中其中一条缝光强(I′₂)发生变化；

得到新的中心条纹位置和光强对比度K2：

根据前后两次中心条纹位置相减得到条纹移动量δ，代入公式

可以得到相位调制量，根据K1、K2可以得到I₂/I′₂，即光强的对比度，得到振幅调制的特性。

进一步，如图2，在透射式空间光调制器的灰度图，灰度图由为特制双缝图案，1处狭缝灰度为0全黑，2处灰度为255全白，在测量过程中将1处灰度从0改变至255，可得到空间光调制器0-255整体分布。

进一步的，光路主要包括：激光器、透射式空间光调制器、观察屏。其工作原理主要是空间光调制器加载双缝，两条缝灰度不同。

激光器出射的激光经过透射式空间光调制器的调制后，振幅及相位都有所改变，改变空间光调制器液晶电压，此时通过两条狭缝的光振幅、相位发生改变，干涉条纹的位置、对比度也会发生相应变化，由此可以根据条纹移动量和条纹对比度来判断相位和振幅调制结果。

本发明无需其他光学器件，利用激光和CCD，在调制器上加载双缝图案即可测得对应的相位与振幅调制特性，此方式相较于利用反射镜生成参考波来干涉的方式，最大特点在于不需要参考波，利用双缝干涉完成相位和振幅的标定。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种透射式空间光调制器相位和振幅调制特性的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、搭建光路，使激光通过双缝分别与空间光调制器不同区域调制；

S2、通过图像采集双缝干涉光路，提取得到干涉条纹曲线；

S3、采用相位模型转换计算出灰度相位曲线；

S4、通过计算图像对比度，得到分别通过双缝间的光强差异，得到振幅调制效果。

2.根据权利要求1所述的透射式空间光调制器相位和振幅调制特性的测量方法，其特征在于：

相位测量基于光程差与相位之间的原理，当其中一缝光相位改变，双缝干涉的条纹则会出现平移，即满足下列关系式：

其中，∧为相邻两条干涉条纹之间的距离，

为相位调制量；δ为条纹偏移量；

以灰度值为0的干涉条纹位置为基准，灰度值为255的条纹位置与基准位置的偏移量量为δ，两条干涉条纹之间的距离为∧。

3.根据权利要求1所述的透射式空间光调制器相位和振幅调制特性的测量方法，其特征在于：

振幅测量基于干涉光强与条纹对比度的原理，当两束光强(I₁和I₂)一致时，干涉条纹对比度最大，当一束光强发生变化，条纹对比度会下降，关系式为：

4.根据权利要求1所述的透射式空间光调制器相位和振幅调制特性的测量方法，其特征在于：

提取多行灰度值数据平均化以减小误差，得到中心条纹的位置和光斑中心光强极大值与旁侧极小值之间的对比度K1：

改变空间光调制器上的双缝灰度，CCD采集到的干涉条纹发生移动，双缝中其中一条缝光强(I′₂)发生变化；

得到新的中心条纹位置和光强对比度K2：

5.根据权利要求1所述的透射式空间光调制器相位和振幅调制特性的测量方法，其特征在于：

根据前后两次中心条纹位置相减得到条纹移动量δ，代入公式

可以得到相位调制量，根据K1、K2可以得到I₂/I′₂,即光强的对比度，得到振幅调制的特性。

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