CN212903585U - 一种数字光学相位共轭的对准装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种数字光学相位共轭的对准装置，属于光学检测领域，其包括：光源系统、数字光学相位共轭的对准系统、空间光调制器表面曲率校正系统和抑制散射系统。光源系统由激光器、衰减片、显微物镜、针孔、第一凸透镜、偏振片、1/2波片构；投影标定系统由第三分光棱镜、第三凸透镜、摄像头、空间光调制器构成；空间光调制器表面曲率校正系统由第三分光棱镜、第四反射镜、第二PZT、第三凸透镜、摄像头、空间光调制器构成；抑制散射系统由第一分光棱镜、第二反射镜、毛玻璃、第二凸透镜、第三反射镜、第一PZT、第二分光棱镜、第三分光棱镜、第三凸透镜、摄像头、空间光调制器。可以加强数字光学相位共轭系统的实用性。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学检测领域，特别涉及一种数字光学相位共轭的对准装置。
背景技术
在日常生活中，雾霾、毛玻璃、牛奶、生物组织等散射介质打乱了光束的相位，形成散斑，所以难以对散射介质后的目标进行探测或成像。为了抑制散射介质对光束的散射作用，人们提出了数字光学相位共轭的技术来实现透过散射介质聚焦光束或对目标成像。数字光学相位共轭技术是利用空间光调制器，将散射光的共轭相位预先调制到光束上，从而使调制后的光束逆向透过散射介质时不被散射，实现透过散射介质聚焦光束或对目标成像。
数字光学相位共轭技术通过调制光束的相位，使调制后的光束能够抑制散射作用实现透过复杂介质聚焦或成像。然而数字光学相位共轭技术在使用的过程中，两个关键器件空间光调制器与摄像头，在系统中的位置要求严格对齐，这严重限制了数字光学相位共轭技术在实际情况下的使用。
发明内容
针对上述问题，本实用新型公开了一种数字光学相位共轭的对准装置，包括：光源系统、数字光学相位共轭的对准系统、空间光调制器表面曲率校正系统和抑制散射系统。
所述的光源系统由激光器(1)、衰减片(2)、显微物镜(3)、针孔(4)、第一凸透镜(5)、偏振片(6)、1/2波片(7)构成，其中激光器(1)为532nm固体激光器；衰减片 (2)构成光强调整系统，将整个装置的光强调整到合适大小；显微物镜(3)、针孔(4)、第一凸透镜(5)构成激光扩束滤波准直系统，对衰减后激光器(1)发出的光进行扩束滤波准直；偏振片(6)、1/2波片(7)构成偏振选择系统，调整扩束滤波准直后的光束的偏振态。
所述的投影标定系统由第三分光棱镜(16)、第三凸透镜(19)、摄像头(20)、空间光调制器(21)构成；在空间光调制器(21)上加载标定图，通过第三凸透镜(19)将空间光调制器(21)上显示的所述标定图成像到摄像头(20)上，并摄像头(20)上显示，通过所述标定图显示的区域确定需要对准的区域。
所述的空间光调制器表面曲率校正系统由第三分光棱镜(16)、第四反射镜(17)、第二PZT(18)、第三凸透镜(19)、摄像头(20)、空间光调制器(21)构成；通过控制第二PZT(18)引入相移，使用四步相移全息术可测量空间光调制器(21)表面的反射光的相位，并将所述空间光调制器(21)表面的反射光的相位的共轭相位加载到空间光调制器 (21)，以此校正空间光调制器的表面曲率。
所述的抑制散射系统由第一分光棱镜(9)、第二反射镜(10)、毛玻璃(11)、第二凸透镜(12)、第三反射镜(13)、第一PZT(14)、第二分光棱镜(15)、第三分光棱镜 (16)、第三凸透镜(19)、摄像头(20)、空间光调制器(21)、构成；通过控制第一PZT (14)引入相移，使用四步相移全息术可测量透过毛玻璃的散射光的相位，并将所述透过毛玻璃的散射光的相位的共轭相位加载到空间光调制器(21)上，调制光束，并逆向照射毛玻璃(11)，以所述透过毛玻璃的散射光的相位的共轭相位光抑制散射。
所述的第一PZT(14)与第二PZT(18)，为锆钛酸铅压电陶瓷。
所述的标定图，由加号“+”和点“·”组成，大小为700*700像素大小，标定时加载到空间光调制器上。
可以快速、准确的对准摄像头和空间光调制器的位置，校正空间光调制器表面曲率，并使用数字光学相位共轭技术抑制散射，加强数字光学相位共轭系统的实用性。
附图说明
图1是本实用新型一种数字光学相位共轭的对准装置结构示意图，其中：1激光器、2衰减片、3显微物镜、4针孔、5第一凸透镜、6偏振片、7 1/2波片、8第一反射镜、9第一分光棱镜、10第二反射镜、11毛玻璃、12第二凸透镜、13第三反射镜、14 第一PZT、15第二分光棱镜、16第三分光棱镜、17第四反射镜、18第二PZT、19第三凸透镜、20摄像头、21空间光调制器。
图2是本实用新型一种数字光学相位共轭的对准装置标定图示意图。
图3是本实用新型一种数字光学相位共轭的对准装置标定图成像示意图。
图4是本实用新型一种数字光学相位共轭的对准装置空间光调制器表面反射光相位测量结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明本实施方式，参阅图1所示为本实施方式是本实用新型所述一种数字光学相位共轭的对准装置，其包括：激光器(1)、衰减片(2)、显微物镜(3)、针孔(4)、第一凸透镜(5)、偏振片(6)、1/2波片(7)、第一反射镜(8)、第一分光棱镜 (9)、第二反射镜(10)、毛玻璃(11)、第二凸透镜(12)、第三反射镜(13)、第一 PZT(14)、第二分光棱镜(15)、第三分光棱镜(16)、第四反射镜(17)、第二PZT (18)、第三凸透镜(19)、摄像头(20)、空间光调制器(21)；
激光器(1)发出的光束由衰减片(2)调整到合适的光强，进入由显微物镜(3)、针孔(4)、第一凸透镜(5)组成的扩束滤波准直系统中，对衰减后的激光进行扩束滤波准直，并由偏振片(6)、1/2波片(7)组成的偏振选择系统调整光束的偏振态；
在系统进行投影标定时，将所述标定图加载到空间光调制器(21)上，光束在空间光调制器 (21)上被调制并反射，经第三凸透镜(19)在摄像头(20)成像，调整空间光调制器(21)的位置使所述标定图的成像清晰，根据所述标定图在摄像头(20)上的成像结果，可以确定摄像头(20)和空间光调制器(21)在空间上的重叠部分，此部分即为数字光学相位共轭技术使用时的需要对准部分；
在系统进行空间光调制器(21)表面曲率校正时，光束从第二分光棱镜(15)射出，进入第三分光棱镜(16)、第四反射镜(17)、第二PZT(18)、第三凸透镜(19)、摄像头(20)、空间光调制器(21)组成的空间光调制器表面曲率校正系统中，其结构为泰曼格林干涉仪；其中空间光调制器(21)上的反射光为物光波，参考光波在第四反射镜(17)上反射并由第二PZT(18)控制相移，干涉结果可在摄像头(20)得到，使用四步相移全息术测量所述空间光调制器(21)上的反射光的相位，并进一步得到所述空间光调制器(21)上的反射光的共轭相位；
将摄像头(20)和空间光调制器(21)的使用区域设置为投影标定结果中需准的部分，并将所述空间光调制器(21)上的反射光的共轭相位加载至空间光调制器(21)上，这样整个系统即已被对准校正；
在系统抑制散射时，由第一反射镜(8)将光束射入由第一分光棱镜(9)、第二反射镜 (10)、毛玻璃(11)、第二凸透镜(12)、第三反射镜(13)、第一PZT(14)、第二分光棱镜(15)组成的抑制散射系统中，其结构为马赫曾德干涉仪，其中第二反射镜(10)上反射的激光被毛玻璃(11)散射，并由第二凸透镜(12)准直部分散射光，第三反射镜(13)上反射的激光由第一PZT(14)控制相移，光束经第三分光棱镜(16)、第四反射镜(17)、第三凸透镜(19)后在摄像头(20)上得到干涉结果，使用四步相移全息术测量透过毛玻璃 (11)的散射光的相位，并进一步得到其共轭相位；空间光调制器(21)加载透过毛玻璃 (11)的散射光的相位的共轭相位，调制光束，并将调制后的光束反射至毛玻璃(11)，即可抑制散射。
上述实施例中，可以快速、准确的对准摄像头(20)和空间光调制器(21)的位置，校正空间光调制器(21)表面曲率，并使用数字光学相位共轭技术抑制散射。
以上所述，仅为本实用新型中的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内的局部修改或替换，都应涵盖在本实用新型的包含范围内。
Claims (1)
1.一种数字光学相位共轭的对准装置，其特征在于，其包括：光源系统、投影标定系统、空间光调制器表面曲率校正系统和抑制散射系统；
所述的光源系统由激光器(1)、衰减片(2)、显微物镜(3)、针孔(4)、第一凸透镜(5)、偏振片(6)、1/2波片(7)构成，其中激光器(1)为532nm固体激光器，衰减片(2)构成光强调整系统，显微物镜(3)、针孔(4)、第一凸透镜(5)构成激光扩束滤波准直系统，偏振片(6)、1/2波片(7)构成偏振选择系统；
所述的投影标定系统由第三分光棱镜(16)、第三凸透镜(19)、摄像头(20)、空间光调制器(21)构成；通过第三凸透镜(19)将空间光调制器(21)成像到摄像头(20)上，在空间光调制器(21)上加载标定图，并在摄像头(20)上成像，确定对准的区域；
所述的空间光调制器表面曲率校正系统由第三分光棱镜(16)、第四反射镜(17)、第二PZT(18)、第三凸透镜(19)、摄像头(20)、空间光调制器(21)构成；通过测量空间光调制器(21)表面的反射光的相位，并使用所述空间光调制器(21)表面的反射光的相位的共轭相位校正空间光调制器的表面曲率；
所述的抑制散射系统由第一分光棱镜(9)、第二反射镜(10)、毛玻璃(11)、第二凸透镜(12)、第三反射镜(13)、第一PZT(14)、第二分光棱镜(15)、第三分光棱镜(16)、第三凸透镜(19)、摄像头(20)、空间光调制器(21)构成，通过测量透过毛玻璃的散射光的相位，并使用所述透过毛玻璃的散射光的相位的共轭相位调制光束抑制散射；
所述的第一PZT(14)与第二PZT(18)，为锆钛酸铅压电陶瓷；
所述的标定图，由加号“+”和点“·”组成，大小为700*700像素大小，标定时加载到空间光调制器上。
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| CN113505384A (zh) * | 2021-07-07 | 2021-10-15 | 哈尔滨理工大学 | 基于数字光学相位共轭技术的光学图像加密方法 |
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