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专利号: 2022101456891
申请人: 苏州大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种动态光场空间相干函数和振幅函数同步调制系统,其特征在于,包括:全息信号源,用以生成一全息图信号,所述全息图信号以一目标光束的动态复透射率屏函数与振幅函数相乘得到动态复光场模式,并将所述动态复光场模式进行编码得到,其中,所述动态复透射率屏函数能够对目标光束的空间相干函数进行调控;

光源组件,其发出线偏振光;

光调制器,加载所述全息图信号并显示一调制用的全息图,所述线偏振光入射至所述光调制器,所述光调制器通过全息图对线偏振光的空间相干函数和振幅函数同时进行调控后反射出所述目标光束;

所述动态复光场模式表示为:

其中, 表示动态复光场模式的模式编号, 即为第 个动态复光场模式的动态复透射率屏函数,每个模式均对应一张全息图并对应不同的复随机数,所述全息图按模式顺序依次加载到所述光调制器中, 表示振幅函数;

所述动态复透射率屏函数表示为:

其中, 表示 傅里叶变换域中的位置坐标,表示光源平面一点的位置坐标,表示权重函数, 表示相位函数, 表示系综平均为零的复随机数;

还包括光束再现组件和光束分析系统;

所述光束再现组件包括第一4f系统和遮光板;所述光调制器反射出的目标光束经过第一分束镜反射进入第一4f系统,所述第一4f系统位于所述第一分束镜反射出的目标光束方向上,第一4f系统包括第一透镜和第二透镜;所述遮光板位于所述第一透镜和第二透镜之间,所述遮光板用于滤出正一级或负一级衍射光束,所述第一4f系统将所述光调制器反射出的目标光束聚焦在光束分析系统上进行重现;

所述光束分析系统包括:

第二分束镜,位于所述第一4f系统的聚焦处,其将目标光束等分为两束,分别为第一目标光束和第二目标光束;

光源分析系统,包括第二4f系统、第一CCD相机和第一计算机,所述第二4f系统包括第三透镜和第四透镜,所述第一目标光束经过第二4f系统聚焦到所述第一CCD相机上,所述第一计算机通过所述第一CCD相机得到目标光束在光源处的光谱分布情况;

传输分析系统,包括第二平面镜、第三4f系统、光学传输系统、第二CCD相机和第二计算机,所述第三4f系统包括第五透镜和第六透镜,所述第二平面镜位于所述第二分束镜一侧,所述第二目标光束经过所述第二平面镜反射进入所述第三4f系统;所述第三4f系统重现目标光束并令其经过所述光学传输系统传输一定距离后聚焦到所述第二CCD相机,所述第二计算机通过所述第二CCD相机得到目标光束传输过程中的光谱分布情况并分析、验证目标光束的传输特性;

目标光束为谢尔模型光束,令 ,将目标光束的振幅函数 表示为

艾里函数和指数函数的乘积 ,权重函数

,其中, 为一个衰减因子,令

, 为艾里宽度,令 , 是一个控制光束相干长度的变量,其与相干长度 的关系可表示为 ;

空间光调制器上以10Hz的频率按顺序循环加载目标光束对应的全息图;全息图采用复振幅调制产生,其中,所加相位光栅的频率参数为:nx=800,ny=400,该频率参数与相位光栅的频率有关系: , ,其中,u0是所加相位光栅沿水平方向的频率,v0是所加相位光栅沿垂直方向的频率,nx是指水平方向的光栅数量,ny是指竖直方向的光栅数量。

2.如权利要求1所述的动态光场空间相干函数和振幅函数同步调制系统,其特征在于,所述光源组件包括:激光器,其发出线偏振光;

扩束器,其位于所述激光器一侧,将入射的线偏振光进行扩束并调整为一平面光波;

第一平面镜和第一分束镜,所述第一平面镜位于所述扩束器一侧,所述第一分束镜将经过第一平面镜反射的平面光波透射到所述光调制器上。

3.如权利要求2所述的动态光场空间相干函数和振幅函数同步调制系统,其特征在于,所述光源组件还包括:线偏振片和衰减片,位于所述激光器和所述扩束器之间,所述线偏振片通过调整其透光轴方向控制线偏振光方向,所述衰减片通过旋转调整线偏振光入射到所述扩束器的强度;

第一光阑,位于所述扩束器和所述第一平面镜之间,用于使平面光束进入第一平面镜为准直状态;

第二光阑,位于所述第一分束镜一侧,所述第一分束镜将经过第一平面镜反射的平面光波等分为两束,其中一束平面光波透射到所述光调制器上,另一束平面光波进入所述第二光阑,所述第二光阑用于判断进入所述光调制器的平面光波的准直度。

4.如权利要求3所述的动态光场空间相干函数和振幅函数同步调制系统,其特征在于,所述光束分析系统包括第一CCD相机和与其匹配连接的第一计算机,所述第一CCD相机位于所述第一4f系统的聚焦处,所述第一计算机通过所述第一CCD相机得到目标光束在光源处的光谱分布情况。

5.一种动态光场空间相干函数和振幅函数同步调制方法,其特征在于,采用如权利要求1‑4中任一项所述的动态光场空间相干函数和振幅函数同步调制系统进行调制,包括以下步骤:S1:将一目标光束的动态复透射率屏函数与振幅函数相乘得到动态复光场模式,其中,所述动态复透射率屏函数能够对目标光束的空间相干函数进行调控;

S2:将所述动态复光场模式进行编码得到全息图信号;

S3:根据所述全息图信号生成一调制用的全息图,并将所述全息图加载显示到一光调制器上,使所述光调制器对入射到其上的线偏振光的空间相干函数和振幅函数同时进行调控,并反射出所述目标光束。

6.如权利要求5所述的动态光场空间相干函数和振幅函数同步调制方法,其特征在于,所述动态复透射率屏函数表示为:其中, 表示 傅里叶变换域中的位置坐标,表示光源平面一点的位置坐标,表示权重函数, 表示相位函数, 表示系综平均为零的复随机数;

所述目标光束的空间相干函数,表示为:

其中, 表示复共轭,角括号表示系综平均, 、 属于  ,表示光源平面上任意两个点的坐标,通过动态复透射率屏函数 对空间相干函数 进行调控。