纯相位型空间光调制器的振幅调制方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种纯相位型空间光调制器的无相位耦合振 幅调制和相位与振幅相互独立的联合调制方法及装置。
【背景技术】
[0002] 空间光调制器是一种能够对空间光束进行调制的器件，用于将待处理的原始信息 处理成所要求的形式。空间光调制器由一系列独立的单元组成，其每个单元可以通过输入 电信号或光信号对系统的光信号进行调制，并根据控制输入信号改变其自身的光学特性， 从而实现对空间光波的调制，这些单元也称为像素。
[0003] 根据寻址方式的不同，空间光调制器可分为电寻址空间光调制器和光寻址空间光 调制器，其中电寻址空间光调制器通过一对电极把电信号加载到调制器上，光寻址空间光 调制器则可以把光学信号的光强分布转换成电荷的分布或折射率的分布等。根据输出光的 输出方式不同，空间光调制器可以分为反射式空间光调制器和透射式空间光调制器，其中 透射式空间光调制器的输入光与输出光在调制器两侧(如图1(a)所示），反射式空间光调制 器的输入光与输出光在调制器同侧(如图1(b)所示）。本发明即可用于透射型也可用于反射 型。
[0004] 空间光调制器主要应用于成像、投影、光束分束、激光束整形、相干波前调制、相位 调制、光学镊子、全息投影、激光脉冲整形等，是实时光学信息处理，自适应光学和光计算等 现代光学领域的关键器件。空间光调制器的性能在很大程度上影响和决定了这些领域的实 用价值和发展前景，而且也是各种光学系统中成本占比很高的光学器件，调制方法是影响 其在各光学技术的实际应用中的重要影响因素。空间光调制器的材料大多为液晶，其基本 调制原理为，通过改变加载在液晶两端的电压值，改变液晶的空间结构，从而改变液晶的折 射率，使得进入液晶的光束产生相位、振幅以及偏振态的变化。根据入射光的偏振状态，空 间光调制器可工作在振幅模式、相位模式，以及振幅/相位混合模式下（如图2所示）。其中振 幅模式只调制光波的振幅，相位模式只调制光波的相位，混合型模式同时对振幅和相位进 行调制。然而混合型空间光调制器在对振幅和相位进行调制时，二者之间有耦合关系，即调 制振幅时相位随着改变，调制相位时振幅亦随着改变，因此难以实现单个空间光调制器同 时且独立地对振幅和相位分别进行调制。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种纯相位型空间光调制器的振幅调制方法 及装置，可以解决现有技术中无法实现单个空间光调制器同时且独立地对振幅和相位分别 进行调制的问题。
[0006] 第一方面，本发明提供了一种纯相位型空间光调制器的振幅调制方法，所述方法 包括：
[0007] 获取所述空间光调制器像素的数量Ntcltal*Mtcltal，将其分为多个子区域;N tQtal表示 像素总行数，Mtotal表示像素总列数；
[0008] 各子区域的像素数量为N*M，将该N*M个像素随机划分为多个1*2调制单元；
[0009] 对所述调制单元中的两个相邻像素的入射光相位进行调制，通过该相邻像素输出 光的干涉叠加或干涉抵消实现调制单元的无相位耦合振幅调制的同时，可以采用该空间光 调制器原有的相位调制模式对输入光进行纯相位调制；
[0010] 经过子区域上的各个调制单元之间的幅值相互调制，从而实现所述空间光调制器 上的多个灰度等级的调制。
[0011] 可选地，所述空间光调制器在实现纯相位调制和无相位耦合振幅调制的步骤中 采用以下表达式对每个像素的入射光相位进行调制：
[0012] Etj = Am cos(rrf + φ? + φ? +φ])；
[0013]式中，Ει谦示经过第i个像素调制后的输出光丄表示待调制光的振幅；ω表示待 调制光的角频率；％表示待调制光的初始相位；的表示该像素用于振幅调制所需要的调制 相位；巧为该像素用于相位调制所需要的调制相位。
[0014] 可选地，所述空间光调制器在实现无相位耦合振幅调制的步骤中，调制单元各像 素输出光波上任意一点的振动状态米用以下表达式表不： 「 ， ￡, = A^co^oJt ^φ,,+φ,) _
[0015] ^ ； 二/^ + 奶} + )
[0016] 式中，E1和E2表示该调制单元的两个相邻像素调制后的输出光;六》表示待调制光的 振幅；ω表示待调制光的角频率；灼表示待调制光的初始相位；约和於表示该调制单元的 两个相邻像素用于振幅调制所需要的调制相位。
[0017] 可选地，所述空间光调制器在实现无相位耦合振幅调制的步骤中，调制单元输出 光的合幅值、初相位、灰度值分别采用以下公式表示：
[0018]
[0019] 式中，Atclt表示所述调制单元输出光的合振幅；^?表示所述调制单元输出光的初 相位；It。*表示所述调制单元输出光的灰度值;六》表示待调制光的振幅；ω表示待调制光的 角频率；約和约表示该调制单元的两个相邻像素用于振幅调制所需要的调制相位。
[0020] 可选地，所述子区域上的各个调制单元之间的幅值相互调制时，该子区域上可以 实现(Ν*Μ)/2+1个灰度等级的控制。
[0021] 第二方面，本发明实施例还提供了一种纯相位型空间光调制器的振幅调制装置， 所述装置包括：
[0022]子区域获取模块，用于获取所述空间光调制器像素的数量Ntcltal*Mtcltal，将其分为 多个子区域;Ntotal表示像素总行数，Mtcltal表示像素总列数；
[0023]调制单元获取模块，用于将子区域随机划分为多个1*2调制单元，所述子区域的像 素数量为N*M;
[0024]幅值调制模块，用于对所述调制单元中的两个相邻像素的入射光相位进行调制， 通过该相邻像素输出光的干涉叠加或干涉抵消实现调制单元的无相位耦合振幅调制的同 时，可以采用该空间光调制器原有的相位调制模式对输入光进行纯相位调制；
[0025] 灰度调制模块，用于对所述子区域上的各个调制单元之间的幅值相互调制，从而 实现所述空间光调制器上的多个灰度等级的调制。
[0026] 可选地，所述幅值调制模块实现纯相位调制和无相位耦合的振幅调制时，采用以 下表达式对每个像素的入射光相位进行调制：
[0027] Eg = Am cos(ml+ φα +φι+φ])\
[0028] 式中，表示经过第i个像素调制后的输出光;六》表示待调制光的振幅；ω表示待 调制光的角频率；％表示待调制光的初始相位；钙表示该像素用于振幅调制所需要的调制 相位；Α为该像素用于相位调制所需要的调制相位。
[0029] 由上述技术方案可知，本发明对调制单元中的两个相邻像素的入射光相位进行调 制，通过该相邻像素输出光的干涉叠加或干涉抵消实现调制单元的无相位耦合振幅调制的 同时，可以采用该空间光调制器原有的相位调制模式对输入光进行纯相位调制。本发明在 现有硬件基础上不需要添加其他器件，不仅可以使纯相位型空间光调制器实现纯相位调 制和无相位耦合的振幅调制，还可以实现相位与振幅相互独立的联合调制。
【附图说明】
[0030] 通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应