CN203931305U - 一种基于空间光调制器的全息实时光学再现实验系统 - Google Patents
一种基于空间光调制器的全息实时光学再现实验系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203931305U CN203931305U CN201420369158.1U CN201420369158U CN203931305U CN 203931305 U CN203931305 U CN 203931305U CN 201420369158 U CN201420369158 U CN 201420369158U CN 203931305 U CN203931305 U CN 203931305U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light modulator
- spatial light
- hologram
- digital camera
- computing machine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 30
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 7
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000001093 holography Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 1
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 1
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 1
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- -1 silver halide Chemical class 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
Abstract
本实用新型提供了一种基于空间光调制器的全息实时光学再现实验系统，包括激光器、扩束准直镜头、起偏器、空间光调制器、检偏器、傅里叶透镜、数字相机和计算机，扩束准直镜头、起偏器、空间光调制器、检偏器、傅里叶透镜沿激光器发出光束的传播方向顺次放置，空间光调制器工作在纯振幅调制状态下，数字相机放置在傅里叶透镜的后焦平面上，计算机通过数据线分别与空间光调制器和数字相机相连，实时向空间光调制器输入由计算机生成的数字全息图并同时保存数字相机采集到的全息图像。本实用新型利用空间光调制器代替传统的全息干板实现了数字全息图的实时光学再现功能。该系统可操作性强，可靠性高，稳定性好，适用于高等院校的实验教学。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种教学实验系统，尤其涉及一种基于空间光调制器的全息实时光学再现实验系统。
背景技术
传统的全息教学实验系统，由干涉记录和衍射再现两部分组成，利用干涉原理，将物体发射的光波与参考光进行叠加形成的干涉条纹记录下来，使物光波波前的全部信息都贮存在记录介质中，全息图像的再现，只要将上述记录介质用原参考光照射，利用光的衍射原理再现所记录物光波的波前，就能够得到物体的振幅（强度）和位相（包括位置、形状和色彩）信息，从而形成与原物体逼真的全息图像。但由于传统全息是用卤化银、重铬酸盐明胶和光致抗蚀剂等材料制作的全息干板来记录全息干涉图样，需要经过曝光、显影、定影等化学处理，记录过程烦琐和费时，而且由于干板的不可重复性，一块干板无法实现多幅图像的转换显示，因此无法实现全息实时再现的功能。
数字全息技术提出后，用光敏电子成像器件代替传统全息记录材料记录全息图，并用计算机模拟再现取代光学衍射来实现所记录波前的数字再现，实现了全息记录、存储和再现过程的数字化，与传统光学全息技术相比，记录全息图所需的时间比用传统全息记录材料所需的曝光时间短得多，能够用来记录运动物体的各个瞬间状态，且整个过程不需要烦琐的化学处理过程，记录和再现都比传统光学全息快捷。后来，数字全息的范围又扩大到用计算机制全息图，利用计算机模拟全息图的记录过程产生理想物体的离轴菲涅耳数字全息图，并由生成的全息图通过计算机模拟取代光学衍射重现出物体的像。但以上的全息再现过程都只能在计算机中模拟进行，不能实现全息图的实时光学再现功能，因此无法给学生直观的感受，学生不易深刻理解全息再现的特点。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种基于空间光调制器的全息实时光学再现实验系统，该系统用空间光调制器作为全息图的载体代替传统的全息干板，解决了传统全息实验中无法实现的全息实时光学再现的问题。
本实用新型采用的技术方案是：一种基于空间光调制器的全息实时光学再现实验系统，其特征在于，包括激光器、扩束准直镜头、起偏器、空间光调制器、检偏器、傅里叶透镜、数字相机和计算机，所述扩束准直镜头、起偏器、空间光调制器、检偏器、傅里叶透镜沿所述激光器发出光束的传播方向顺次放置，所述扩束准直镜头用于扩展激光束的直径并且减小光束的发散角，所述起偏器和检偏器用于旋转调节以确定特定的偏振角度，使所述空间光调制器达到纯振幅调制工作状态，所述空间光调制器用于根据输入的数字全息图实时动态地对激光束的振幅分布进行调制，所述傅里叶透镜用于对全息图像进行成像，所述数字相机放置在所述傅里叶透镜的后焦平面上，用于采集全息图像，所述计算机通过数据线分别与所述空间光调制器和所述数字相机相连，用于实时向所述空间光调制器输入由所述计算机生成的数字全息图并同时保存所述数字相机采集到的全息图像。
其中，所述的空间光调制器为透射式电寻址空间光调制器或者反射式电寻址空间光调制器。
本实用新型的有益效果是：用空间光调制器取代传统的全息干板，由计算机生成数字全息图并实现了全息图的实时光学再现功能，和传统的光学全息技术相比，它具有计算机接口、操作方便、可实时显示等优点。当用计算机生成数字全息图时，可以用AutoCAD、Matlab等绘图软件绘制任何图形当作物体，也可以改变虚拟光路参数的设置，如参考光和物光之间的夹角，全息记录距离等，并在全息再现的过程中观察这些参数对再现全息图像质量的影响，从而让学生深入理解全息再现的特点，扎实掌握如菲涅耳衍射、频率滤波、图像处理等知识。该系统可操作性强，可靠性高，稳定性好，适用于高等院校的实验教学。
附图说明
图1是基于透射式电寻址空间光调制器的全息实时光学再现实验系统示意图。
图2是基于反射式电寻址空间光调制器的全息实时光学再现实验系统示意图。
图中：1.激光器，2.扩束准直镜头，3.起偏器，4.透射式电寻址空间光调制器，5.检偏器，6.傅里叶透镜，7.数字相机，8.计算机，9.反射式电寻址空间光调制器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。
具体实施方式一：下面结合图1具体说明本实施方式，图1显示了基于透射式电寻址空间光调制器的全息实时光学再现实验系统，包括激光器1、扩束准直镜头2、起偏器3、透射式电寻址空间光调制器4、检偏器5、傅里叶透镜6、数字相机7和计算机8。所述激光器1、扩束准直镜头2、起偏器3、透射式电寻址空间光调制器4、检偏器5、傅里叶透镜6、数字相机7均沿光束传播方向共轴放置，数字相机7放置在傅里叶透镜6的后焦平面上，计算机8通过数据线分别与透射式电寻址空间光调制器4和数字相机7相连。
具体工作方法是，激光器1发出的光束按传播方向依次通过扩束准直镜头2，起偏器3，处于纯振幅调制工作状态下的透射式电寻址的空间光调制器4，检偏器5，最后通过傅里叶透镜6成像，其所成图像由数字相机7进行采集，数字相机7的前后位置可微调以使其采集到的衍射图像成像最清晰，计算机8实时向透射式电寻址空间光调制器4输入由计算机8生成的数字全息图并同时保存数字相机7采集到的全息图像，在计算机8中可以通过软件模拟记录过程生成数字全息图，物体可以是自行绘制的任何图形，数字相机7采集到的物体的全息图像能够实时地显示在计算机8上，学生还可以改变模拟记录过程中虚拟光路参数的设置，如参考光和物光之间的夹角，全息记录距离等，并在全息再现的过程中观察这些参数对再现全息图像质量的影响。
所述扩束准直镜头2的作用是扩展激光器1发出光束的直径，并且减小光束的发散角。
所述起偏器3和检偏器5需要围绕光轴进行旋转调节，以确定特定的偏振角度，使透射式电寻址空间光调制器4能达到纯振幅调制工作状态，此时全息图像质量最高。在传统全息技术中，全息干板的作用是把曝光期间内的入射光强线性地变换为显影后负片的振幅透过率，而处于纯振幅调制工作状态下的空间光调制器，可以通过设置其不同像素位置的灰度值来改变对应位置出射光的光强，因此可以用来代替全息干板。纯振幅调制工作状态下的空间光调制器在对其入射光的振幅分布进行调制时，其出射光的相位基本保持不变。具体的调节方法是，起偏器3的偏振角度从0°，10°，20°直至170°旋转，对应每一起偏器3的偏振角度，检偏器5也依次从0°，10°，20°直至170°旋转，当起偏器3和检偏器5旋转至某一特定角度，数字相机7采集到的全息图像最为清晰，即达到纯振幅调制工作状态，记录此时起偏器3和检偏器5的偏振角度。
具体实施方式二：下面结合图2具体说明本实施方式，图2显示了基于反射式电寻址空间光调制器的全息实时光学再现实验系统，本实施方式与具体实施方式一的不同点是，包括激光器1、扩束准直镜头2、起偏器3、反射式电寻址空间光调制器9、检偏器5、傅里叶透镜6、数字相机7和计算机8。所述激光器1、扩束准直镜头2、起偏器3沿x1光轴共轴放置，反射式电寻址空间光调制器9、检偏器5、傅里叶透镜6、数字相机7沿x2光轴共轴放置，x1光轴与x2光轴夹角在15°以内，且光路不能出现遮光，数字相机7放置在傅里叶透镜6的后焦平面上，计算机8通过数据线分别与反射式电寻址空间光调制器9和数字相机7相连。
具体工作方法是，激光器1发出的光束沿x1光轴方向依次通过扩束准直镜头2，起偏器3，入射到处于纯振幅调制工作状态下的反射式电寻址空间光调制器9上，光束在反射式电寻址空间光调制器9处发生反射，之后沿x2光轴方向通过检偏器5，最后通过傅里叶透镜6成像，其所成图像由数字相机7进行采集，数字相机7的前后位置可微调以使其采集到的衍射图像成像最清晰，计算机8实时向反射式电寻址空间光调制器9输入由计算机8生成的数字全息图并同时保存数字相机7采集到的全息图像。
所述起偏器3和检偏器5需要围绕光轴进行旋转调节，以确定特定的偏振角度，使反射式电寻址空间光调制器9能达到纯振幅调制工作状态，此时全息图像质量最高。具体调节方法可参考具体实施方式一。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，并且在应用上可以延伸到其他的修改、变化、应用和实施例，同时认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本实用新型的精神和范围内。
Claims (1)
1.一种基于空间光调制器的全息实时光学再现实验系统，其特征在于，包括激光器、扩束准直镜头、起偏器、空间光调制器、检偏器、傅里叶透镜、数字相机和计算机，所述扩束准直镜头、起偏器、空间光调制器、检偏器、傅里叶透镜沿所述激光器发出光束的传播方向顺次放置，所述扩束准直镜头用于扩展激光束的直径并且减小光束的发散角，所述起偏器和检偏器用于旋转调节以确定特定的偏振角度，使所述空间光调制器达到纯振幅调制工作状态，所述空间光调制器用于根据输入的数字全息图实时动态地对激光束的振幅分布进行调制，所述傅里叶透镜用于对全息图像进行成像，所述数字相机放置在所述傅里叶透镜的后焦平面上，用于采集全息图像，所述计算机通过数据线分别与所述空间光调制器和所述数字相机相连，用于实时向所述空间光调制器输入由所述计算机生成的数字全息图并同时保存所述数字相机采集到的全息图像。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420369158.1U CN203931305U (zh) | 2014-07-07 | 2014-07-07 | 一种基于空间光调制器的全息实时光学再现实验系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420369158.1U CN203931305U (zh) | 2014-07-07 | 2014-07-07 | 一种基于空间光调制器的全息实时光学再现实验系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203931305U true CN203931305U (zh) | 2014-11-05 |
Family
ID=51827080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201420369158.1U Active CN203931305U (zh) | 2014-07-07 | 2014-07-07 | 一种基于空间光调制器的全息实时光学再现实验系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN203931305U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107390379A (zh) * | 2017-09-13 | 2017-11-24 | 东莞市芯萌慧显电子科技有限公司 | 一种近眼全息三维显示系统和显示方法 |
| CN107464487A (zh) * | 2017-09-27 | 2017-12-12 | 武汉青禾科技有限公司 | 全息投影模拟实验教学软件 |
| CN112071174A (zh) * | 2020-09-14 | 2020-12-11 | 西安中科微星光电科技有限公司 | 一种基于透射式空间光调制器的光学教学系统 |
| CN112817157A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-05-18 | 西南技术物理研究所 | 一种新型平顶光束发生装置 |
-
2014
- 2014-07-07 CN CN201420369158.1U patent/CN203931305U/zh active Active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107390379A (zh) * | 2017-09-13 | 2017-11-24 | 东莞市芯萌慧显电子科技有限公司 | 一种近眼全息三维显示系统和显示方法 |
| CN107464487A (zh) * | 2017-09-27 | 2017-12-12 | 武汉青禾科技有限公司 | 全息投影模拟实验教学软件 |
| CN112071174A (zh) * | 2020-09-14 | 2020-12-11 | 西安中科微星光电科技有限公司 | 一种基于透射式空间光调制器的光学教学系统 |
| CN112817157A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-05-18 | 西南技术物理研究所 | 一种新型平顶光束发生装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shi et al. | End-to-end learning of 3d phase-only holograms for holographic display | |
| JP6858717B2 (ja) | 動的ホログラフィ焦点深度プリンティング装置 | |
| Yamaguchi et al. | Volume hologram printer to record the wavefront of three-dimensional objects | |
| CN203931305U (zh) | 一种基于空间光调制器的全息实时光学再现实验系统 | |
| JP2009536748A5 (zh) | ||
| CN211857190U (zh) | 一种矢量全息成像显示系统 | |
| CN111176094B (zh) | 一种激光全息投影显示方法和装置 | |
| WO2019009722A2 (en) | LUMINOUS FIELD RECONSTRUCTION OF INTERFERENCE USING DISTRIBUTED LIGHT POINTS | |
| Su et al. | Characteristic and optimization of the effective perspective images’ segmentation and mosaicking (EPISM) based holographic stereogram: an optical transfer function approach | |
| CN107065488A (zh) | 一种采用频域滤波的激光全息直接打印装置和方法 | |
| JP6884949B2 (ja) | ホログラム生成装置、ホログラム生成プログラムおよびホログラフィックプロジェクションシステム | |
| US8873119B2 (en) | System of displaying digital hologram based on projection and method thereof | |
| JP3890273B2 (ja) | 光学情報記録／再生方法及びその装置 | |
| CN110874047A (zh) | 一种将内镜下图像全息化的方法及装置 | |
| CN104483810A (zh) | 采用全息技术的3d投影系统 | |
| US20140210942A1 (en) | Fast processing of information represented in digital holograms | |
| CN104280801A (zh) | 任意结构衍射光学元件的制作方法 | |
| CN111830811A (zh) | 基于衍射场叠加的高清三维全息显示方法及其实现装置 | |
| CN103336420B (zh) | 一种全息影像显示方法及装置 | |
| CN209118077U (zh) | 一种全息实时成像系统 | |
| Miyamoto et al. | The volume hologram printer to record the wavefront of a 3D object | |
| Choi et al. | High-quality holographic displays using double SLMs and camera-in-the-loop optimization | |
| JP5072763B2 (ja) | ホログラム作成方法 | |
| Yamaguchi et al. | Development of a Fringe Printer With 0.35 μm Pixel Pitch | |
| JP6607491B2 (ja) | ホログラムデータ生成装置及びそのプログラム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210903 Address after: 510000 room 901, block a, Zhongda Science Park, building 628, Zhongda Puyuan District, No. 135, Xingang West Road, Haizhu District, Guangzhou, Guangdong Patentee after: Guangzhou Jianguang Technology Co.,Ltd. Address before: 100176 room 306, floor 3, building 1, No. 5, Liangshuihe 1st Street, Yizhuang Development Zone, Daxing District, Beijing (in chaoming Park) Patentee before: BEIJING REALLIGHT TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220525 Address after: 710065 4th floor, E3 building, No. 103, Xi'an Semiconductor Industrial Park, No. 125, Jinye Road, high tech Zone, Xi'an, Shaanxi Province Patentee after: Xi'an Xinchuang Yimei technology partnership (L.P.) Address before: 510000 room 901, block a, Zhongda Science Park, building 628, Zhongda Puyuan District, No. 135, Xingang West Road, Haizhu District, Guangzhou, Guangdong Patentee before: Guangzhou Jianguang Technology Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20231017 Address after: Room 301, 3rd Floor, Building 7, Kunpeng Zhizaoyuan, Dongjiangdu Village, Diaotai Street, Fengxi New City, Xi'an City, Shaanxi Province, 712000 Patentee after: Lingsu Medical Technology (Shaanxi) Co.,Ltd. Address before: 710065 4th floor, E3 building, No. 103, Xi'an Semiconductor Industrial Park, No. 125, Jinye Road, high tech Zone, Xi'an, Shaanxi Province Patentee before: Xi'an Xinchuang Yimei technology partnership (L.P.) |