专利名称：一种实现数字光学位相共轭的装置的制作方法
技术领域：
本发明属于光学成像和光学波前重构领域，更具体地涉及一种实现数字光学位相 共轭的装置，特别适用于具有衍射极限质量的复杂光学波前动态再构，三维显示与测量、虚 拟现实、计算机人机交换、机器人视觉等领域。
背景技术：
光是一种电磁波，从不同光源或物体发出的光波其光学波前具有不同的形状。例 如点光源发出的光波，其光学波前为球面，对于平行光束，其光学波前为平面。而对于一个 复杂的真实物体，从其表面反射或发出的光学波前，其结构是非常复杂的。通过对光学波 前的调控或重建，我们可以改变光束传播方向，改善光束质量，重现物体三维形貌等等。采 用传统的光学方法与装置，如光学透镜、全息技术等，可以静态地实现光学波前的调控或重 建。但在很多领域，如三维立体电视、光通信网络中的光交换等，需要实现快速动态光学波 前调控或重建。近几十年来，随着集成电路和液晶显示等技术的发展，可以对光学波前的振 幅与位相进行逐点调节的空间光调制器，其分辨率已达到10微米量级，尽管如此，与亚微 米可见光波长相比，这一分辨率还是差得太远。采用传统光学原理，例如全息技术，很难用 现有空间光调制器实现复杂光学波前的接近衍射极限的高质量数字动态再构。本发明人的前一项发明“主动光学位相共轭方法及装置(专利号 ZL200610124657. 4) ”提出了一种新的光学波前动态再构方法，其基本原理基于光路的可逆 性。从光学波前的数学表达式可以看出，对波前形状相同而传播方向相反的两个光波，它们 的复振幅具有共轭关系。反过来说，如果某一光学波前的复振幅与另一光学波前的复振幅 具有共轭关系，那么，该光波就会沿后一光波的同样路径逆向传播。对简单光波，即对平行 光束以及单模光波导里的基模光波，只需简单反射就可使光路逆转，再加上适当的位相调 节就可实现严格的光学位相共轭。为了实现对复杂光学波前的再构，上述发明首先把入射 光波分解并逐步引导到一系列彼此互相隔离的单模光波导，然后在这些彼此隔离的单模光 波导中再构出与输入光波共轭的光波，这些共轭光波逆向通过同一光波导结构，就可重建 出与原始光学波前形状相同，但方向相反的共轭光波。基于光路可逆性的光学位相共轭方法其关键是构造出与入射光波具有位相共轭 关系的光波。传统光学位相共轭技术借助光学非线性效应产生入射波的位相共轭光波，它 只能恢复出原始输入光波，但不能新创造出一个任意结构的光学波前，光学波前的再构过 程和再构结果被动地依赖于非线性光学介质和原始输入光波。而发明(ZL200610124657. 4) 提出的方法可以通过数字化控制主动再构出任意结构的光学波前，为了与依赖于非线性效 应的传统光学位相共轭方法相区别，发明(ZL200610124657.4)提出的方法在说明书中自 称为主动光学位相共轭方法。实际上上述主动光学位相共轭方法还有一个更显著的特征， 那就是其控制过程是数字化的。为了更符合行业习惯，参照已经流行很久的“数字全息技 术”这一术语，在本发明中将把主动光学位相共轭方法改称为数字光学位相共轭方法。实际 上数字控制过程本身就是一个主动过程，因此“数字光学位相共轭方法”这一名称比“主动 5光学位相共轭方法”具有更广泛的含义，在现代数字化时代更易被人接收。发明(ZL200610124657.4)尽管提出了一种可以数字化控制的光学波前再构方法 与装置，但只提出了少数几种具体实施方案，本发明将对发明(ZL200610124657.4)进行完 善，补充更多的振幅位相调控装置的结构，同时进一步改进光路结构以提升系统性能，改进 再构光波的质量，降低噪音。
发明内容
本发明的目的是在于提供了一种实现数字光学位相共轭的装置，提供了更多复振 幅空间光调节器实施方案，通过优化耦合器的结构使得经复振幅空间光调节器调节后的光 准确汇聚到绝热锥形光波导束末端的单模光波导芯层内，有效抑制了高阶辐射模的产生， 同时通过改变绝热锥形光波导束的形状，进一步降低了高阶辐射模影响，另外还通过引入 前置光学系统进一步提高了重构光学波前的质量，增加了三维像的尺寸。为达到上述目的，本发明采用以下技术措施一种实现数字光学位相共轭的装置，其特征在于它由照明光学系统、复振幅空间 光调节器、耦合器和绝热锥形光波导束组成，照明光学系统、复振幅空间光调节器、耦合器 和绝热锥形光波导束依次放置，且相互对准，使得照明光学系统发出的相干光波均勻照明 复振幅空间光调节器，被复振幅空间光调节器进行振幅和位相调节后再经耦合器耦合进入 绝热锥形光波导束的末端，并把光能汇聚在绝热锥形光波导束末端的每个单模光波导芯层 内，产生位相共轭光波。所述的一种实现数字光学位相共轭的装置，其特征在于所述的复振幅空间光调 节器由两块透射式液晶空间光调节器和三块偏振片组成，第一块偏振片、第一块透射式液 晶空间光调节器、第二块偏振片、第二块透射式液晶空间光调节器和第三块偏振片依次放 置，第二块透射式液晶空间光调节器、第一块透射式液晶空间光调节器的像素一一对准，调 节第一块偏振片、第二块偏振片、第三块偏振片的偏振方向，使第二块透射式液晶空间光调 节器、第一块透射式液晶空间光调节器分别工作于振幅调节为主模式和位相调节为主模 式。所述的一种实现数字光学位相共轭的装置，其特征在于所述的复振幅空间光调 节器由两块透射式液晶空间光调节器、两块半透半反镜、两块反射镜和二块偏振片组成，第 一块半透半反镜、第二块半透半反镜和第一块反射镜、第一块反射镜按照迈克耳逊干涉器 方式放置，第一块透射式液晶空间光调节器、第二块透射式液晶空间光调节器分别放置在 迈克耳逊干涉器的两臂，第一块透射式液晶空间光调节器与第二块半透半反镜的半透半反 面A1-A2成45度夹角，第二块透射式液晶空间光调节器与第一块透射式液晶空间光调节器 相对于第二块半透半反镜的半透半反面A1-A2呈镜像对称放置，使第一块透射式液晶空间 光调节器、第二块透射式液晶空间光调节器的像素一一对准，第一块偏振片和第二块偏振 片分别平行于第一块透射式液晶空间光调节器、第二块透射式液晶空间光调节器，第一块 偏振片和第二块偏振片分别位于迈克耳逊干涉器的进光口和出光口，选择第一块偏振片和 第二块偏振片的偏振方向，使第一块透射式液晶空间光调节器、第二块透射式液晶空间光 调节器皆工作于位相调节为主模式。所述的一种实现数字光学位相共轭的装置，其特征在于所述的复振幅空间光调节器由一块透射式液晶空间光调节器、一块反射式液晶光栅、二块偏振片和数字光学处理 系统组成，第一块偏振片、透射式液晶空间光调节器、第二块偏振片和反射式液晶光栅依次 放置，数字光学处理系统放置在反射式液晶光栅的后面，把一幅光学影像成像到反射式液 晶光栅的背面，该光学影像的像素与透射式液晶空间光调节器的像素一一对准，调整第一 块偏振片、第二块偏振片的偏振方向，使透射式液晶空间光调节器和反射式液晶光栅分别 工作于位相调节为主模式和振幅调节为主模式，照明相干光从绝热锥形光波导束的前端入 射，并从绝热锥形光波导束的末端出射，然后经耦合器投射到复振幅空间光调节器，经复振 幅空间光调节器反射后再次经耦合器耦合逆向进入绝热锥形光波导束的末端。所述的一种实现数字光学位相共轭的装置，其特征在于所述的复振幅空间光调 节器由一块透射式液晶空间光调节器、一块反射式液晶光栅、二块偏振片和数字光学处理 系统组成，第一块偏振片、透射式液晶空间光调节器、第二块偏振片和反射式液晶光栅依次 放置，数字光学处理系统放置在反射式液晶光栅的后面，把一幅光学影像成像到反射式液 晶光栅的背面，该光学影像的像素与透射式液晶空间光调节器的像素一一对准，调整第一 块偏振片、第二块偏振片的偏振方向，使得透射式液晶空间光调节器和反射式液晶光栅分 别工作于位相调节为主模式和振幅调节为主模式，照明相干光从绝热锥形光波导束的前端 入射，并从绝热锥形光波导束的末端出射，经耦合器投射到复振幅空间光调节器，经复振幅 空间光调节器反射后再次经耦合器耦合逆向进入绝热锥形光波导束的末端。所述的一种实现数字光学位相共轭的装置，其特征在于所述的复振幅空间光调 节器由一块透射式液晶空间光调节器、一块反射式LCOS液晶空间光调制器、二块偏振片和 数字光学处理系统组成，第一块偏振片、透射式液晶空间光调节器、第二块偏振片和反射式 LCOS液晶空间光调制器依次放置，透射式液晶空间光调节器的像素与反射式LCOS液晶空 间光调制器的像素与一一对准，调整第一块偏振片、第二块偏振片的偏振方向，使得透射式 液晶空间光调节器和反射式LCOS液晶空间光调制器分别工作于位相调节为主模式和振幅 调节为主模式，照明相干光从绝热锥形光波导束的前端入射，并从绝热锥形光波导束的末 端出射，然后经耦合器投射到复振幅空间光调节器，经复振幅空间光调节器反射后再次经 耦合器耦合逆向进入绝热锥形光波导束的末端。所述的一种实现数字光学位相共轭的装置，其特征在于所述的耦合器由一个微 透镜阵列和一个挡光板组成，微透镜阵列一侧紧贴复振幅空间光调节器放置，另一侧的焦 面与绝热锥形光波导束的末端端面重合，设计微透镜阵列上每个微透镜的焦距和通光口径 使得经微透镜阵列上的每个微透镜汇聚到绝热锥形光波导束的末端端面上的光的入射角 小于绝热锥形光波导束的末端的单模光波导的临界入射角，挡光板紧贴绝热锥形光波导束 的末端放置，挡光板上制作有透光孔阵列，挡光板上的透光孔与绝热锥形光波导束的末端 的单模光波导的芯层一一对准，透光孔的直径与绝热锥形光波导束末端的单模光波导的芯 层的直径一致，微透镜阵列上的微透镜与复振幅空间光调节器上的像素一一对准，使复振 幅空间光调节器上每个像素发出的光经微透镜聚焦后，穿过挡光板上的透光孔，准确聚焦 到绝热锥形光波导束末端的每个单模光波导的芯层内。所述的一种实现数字光学位相共轭的装置，其特征在于所述的耦合器由一个光 学透镜、一个复合微透镜-微棱镜阵列和一个挡光板组成，复合微透镜-微棱镜阵列上的每 个复合微透镜-微棱镜由一个二元光学元件或全息光学元件组成，每个复合微透镜-微棱镜的功能相当于一个微透镜与一个微棱镜的组合，复合微透镜_微棱镜阵列的像面与绝热 锥形光波导束的末端端面重合，设计复合微透镜_微棱镜阵列上的每个复合微透镜_微棱 镜的焦距、通光口径和棱镜倾角使得经复合微透镜_微棱镜阵列上的每个复合微透镜_微 棱镜汇聚到绝热锥形光波导束的末端端面上的光的入射角小于绝热锥形光波导束末端的 单模光波导的临界入射角，挡光板紧贴绝热锥形光波导束的末端放置，挡光板上制作有透 光孔阵列，挡光板上的透光孔与绝热锥形光波导束末端的单模光波导的芯层一一对准，透 光孔的直径与绝热锥形光波导束末端的单模光波导的芯层的直径一致，调节光学透镜的位 置，使得复振幅空间光调节器位于光学透镜的物面，而复合微透镜_微棱镜阵列的物面位 于光学透镜的像面，复合微透镜_微棱镜阵列上的每个复合微透镜_微棱镜与复振幅空间 光调节器上的每个像素一一对准，使复振幅空间光调节器的每个像素发出的光经复合微透 镜-微棱镜阵列上的每个复合微透镜-微棱镜聚焦后，穿过挡光板上的透光孔，汇聚到绝热 锥形光波导束末端的每个单模光波导的芯层内。所述的一种实现数字光学位相共轭的装置，其特征在于所述的包含一个透射式 光学镜头或反射式光学镜头，透射式光学镜头或反射式光学镜头的通光口径大于绝热锥形 光波导束的前端的直径，并放置在绝热锥形光波导束前端的前面，与绝热锥形光波导束的 前端对准，使得透射式光学镜头或反射式光学镜头的光轴与绝热锥形光波导束的中心轴重
I=I O所述的一种实现数字光学位相共轭的装置，其特征在于所述的照明光学系统包 含一束输入光纤，输入光纤环绕固定在绝热锥形光波导束的前端的外侧面或前端的正面边 缘处，用于把照明相干光耦合输入绝热锥形光波导束的前端。所述的一种实现数字光学位相共轭的装置，其特征在于所述的绝热锥形光波导 束盘成一定半径的圈，控制圈的半径使得从绝热锥形光波导束末端入射的光线在每根单模 光波导里激发的高阶模从绝热锥形光波导束的侧面泄露出去，同时保证绝热锥形光波导束 末端的每根单模光波导里激发的基模从绝热锥形光波导束的前端的正面透射出去。本说明书中所用术语说明(1)、绝热锥形光波导束特指由许多单模光波导组成 的锥形光波导束，在锥形光波导束的前端这些单模光波导的芯层之间的横向间隔很小，互 相耦合，然后逐步分开，直到在在锥形光波导束的末端，芯层彼此之间的耦合可以忽略，同 时上述锥形光波导束的锥角相对较小，即相邻单模光波导芯层之间的横向间隔缓慢增加， 使得光波在该锥形光波导束中传播时不产生辐射模和由突变结构引起的反射。(2)、复振 幅空间光调节器复振幅空间光调节器指能够对光学波前的振幅和位相进行独立调节的器 件。单个常规空间光调节器，如基于TFT液晶板的空间光调节器，往往只能对光学波前的振 幅或位相进行调节，或者在对振幅进行调节时，关联地引起位相变化，又或者在对位相进行 调节时，关联地引起振幅变化，总之无法把光学波前的振幅和位相同时调节到预定值。只有 把两个常规空间光调节器组合起来才能对光学波前的振幅和位相逐点同时进行互相独立 的调节，本说明书把这种能够同时进行振幅和位相独立调节的组合式空间光调节器称为复 振幅空间光调节器。发明原理发明(ZL200610124657. 4)对其提出的主动光学位相共轭方法的原理 进行了详细介绍，其核心思想是借助特定光波导结构把任意复杂的入射光波分解并引导到 彼此隔离的单模光波导中，从而在每一根彼此隔离的单模光波导中产生具有一定振幅和位相的基模光场，然后通过对照明光波的振幅和位相进行数字化调控，在这些单模光波导中 再重构出与这些基模光场具有光学位相共轭关系的共轭光波，这些共轭光波沿同一光波导 结构逆向传播，即可合成再构出与原始入射光波形状一致的光波。上述特定光波导结构的 作用一方面在于对入射光波进行模式分离，另一方面在于对逆向传播的共轭光波进行合 成，因此在发明(ZL200610124657.4)中被称为模式分离/合成转换器。一个模式分离/合 成转换器由许许多多单模光波导组成，这些单模光波导在前端横向间隔很小，互相耦合，然 后逐步分开，直到在末端彼此之间的耦合可以忽略。从形状结构上看，一个模式分离/合成 转换器相当于一个由许多单模光波导组成的锥形光波导束，同时它还应该是一个绝热锥形 光波导束，因为从发明(ZL200610124657.4)中的理论推导可以看出，要实现准确光学位相 共轭，光波在锥形光波导束中传播时不能激发辐射模，且反射可以忽略不计。一旦激发辐射 模或产生反射，这些辐射模或反射光会带走一部分能量，同时引起不同导模之间的光能重 新分配，导致再构光学波前变形。也就是说适用于模式分离/合成转换器的锥形光波导束 必须采用绝热设计，即锥角必须适当，单模光波导芯层之间的横向间隔应该缓慢增加，以避 免产生辐射模和突变结构产生的反射。锥形光波导是一个常用专业术语，因此在本说明书 中把发明(ZL200610124657.4)中的模式分离/合成转换器改称为绝热锥形光波导束。一个依据上述原理实现数字光学位相共轭的装置至少应该包括四个部分，即照明 光学系统、复振幅空间光调制器、耦合器和绝热锥形光波导束。首先需要采用复振幅空间光 调制器对照明光的振幅和位相逐像素进行调节，其次需要把调制后的光波通过耦合器耦合 到绝热锥形光波导束末端的彼此隔离的单模光波导中，从而在这些单模光波导中产生特定 振幅和位相的共轭光波，这些共轭光波逆向通过绝热锥形光波导束，从而实现光学波前重 构。发明(ZL200610124657.4)给出的实施方案很有限。本发明将给出更多的复振幅空间 光调节器实施方案，同时还将对耦合器的结构和绝热锥形光波导束的形状进行完善，从而 抑制绝热锥形光波导束中的辐射模，另外还将添加前置光学系统，进一步改善重构光学波 前的质量，并将改变照明光学系统的结构，以与所采用的复振幅空间光调节器相适应。下面 将对复振幅空间光调节器、耦合器、绝热锥形光波导束、前置光学系统和照明光学系统的功 能结构一一进行说明。一、复振幅空间光调节器复振幅空间光调制器的功能在于对照明光学系统发出 的相干光的振幅和位相逐像素进行调节。目前市面上已经出现各种透射式液晶显示器，如 TFT-ST液晶显示器，和反射式液晶显示器，如LC0S(Liquid Cristal On Silicon)液晶显示 器、液晶光栅等。这些液晶显示器件在用作普通显示器时，主要进行强度调节，即通过数字 调控每个像素的透过率或反射率，从而改变透过光或反射光的强度，显示出二维图像，此时 它们相当于强度调节型液晶空间光调节器。研究表明，对单块TFT-ST、LC0S、液晶光栅，及 其他一些类型的液晶显示器，也可通过调整其前后两侧的偏振片，使其工作在位相调节为 主模式，用于光学波前的位相调控，此时它们相当于位相调节型液晶空间光调节器。如果需 要同时调节输入光波的振幅和位相，则需要把两块液晶空间光调节器以适当的方式组合起 来，以实现振幅和位相的同时独立调节。一种组合方法是使得照明光依次通过两块液晶空 间光调节器，这时总的复振幅调节量等于每块液晶空间光调节器的复振幅调节量的乘积。 另外一种组合方法是把两块液晶空间光调节器分别放在迈克耳逊干涉器的两个臂中，使得 照明光分别通过两块液晶空间光调节器，再合成在一起，此时总的复振幅调节量等于每块液晶空间光调节器的复振幅调节量的矢量和。我们把这种组合在一起的能够对光波的振幅 和位相同时进行独立调节的液晶空间光调节器称之为复振幅空间光调节器。例如可以把两 块透射式液晶空间光调节器串接在一起组成透射式复振幅空间光调节器，或者把一块透射 式液晶空间光调节器与一块反射式LCOS或液晶光栅液晶空间光调节器串接在一起组成反 射式复振幅空间光调节器，再或者把把两块透射式液晶空间光调节器按照迈克耳逊干涉器 的方式组合在一起构成复振幅空间光调节器，等等。二、耦合器耦合器的功能在于把经过复振幅空间光调节器的每个像素调节后的 光波准确汇聚到绝热锥形光波导束末端的单模光波导的芯层内。当复振幅空间光调节器的 像素的空间排列周期与绝热锥形光波导束末端的单模光波导的芯层的空间排列周期完全 相等时，可以直接用一个微透镜阵列把复振幅空间光调节器的每个像素发出的光一一准确 地汇聚到绝热锥形光波导束末端的每个单模光波导的芯层内。为了避免激发高阶辐射模， 应该设计微透镜的焦距与通光口径，使得汇聚到绝热锥形光波导束末端的光波的入射角小 于单模光波导的临界入射角。同时为了避免由于制造和装配误差的影响，可以在绝热锥形 光波导束末端前增加一块挡光板，挡光板上制作有透光孔，透光孔的直径与绝热锥形光波 导束末端的单模光波导的芯层直径一致，且与单模光波导的芯层严格对准，这样光波只能 汇聚进入单模光波导的芯层，无法进入包层，从而抑制了高阶模的产生，以及由此引起的杂 散背景噪声，提高了重构光学波前的质量。当复振幅空间光调节器的像素的空间排列周期 与绝热锥形光波导束末端的单模光波导的芯层的空间排列周期不相等时，可以先用一个光 学透镜把复振幅空间光调节器的每个像素成像到微透镜阵列的每个微透镜的物面，进一步 由这些微透镜把光能成像汇聚到绝热锥形光波导束末端的每个单模光波导的芯层内。通过 光学透镜可以实现复振幅空间光调节器的尺寸与绝热锥形光波导束的末端的尺寸的匹配， 但也带来一个问题，即通过光学透镜成像后，到达像面，即到达微透镜物面的光是倾斜的， 且倾角随着像素位置而变化，从中心到边沿，倾角逐步增大。为了矫正这种倾斜，可以在每 个微透镜前面或后面增加一个微棱镜。我们知道一束光经过一个三棱镜后，其传播方向就 会改变，且棱角不同，传播方向的改变量也不同。如果从中心到边沿，微棱镜取不同的棱角， 就可以补偿上述倾角变化，使得经微透镜汇聚的光总是对称地正入射到绝热锥形光波导束 的末端，且小于末端的单模光波导的临界入射角。上述组合微透镜-微棱镜可以采用二元 光学或全息光学方法设计制造，因为这两种方法都可以把多个光学元件组合制作在一个单 一器件中，但从衍射效率考虑，采用二元光学元件更好一些。三、绝热锥形光波导束绝热锥形光波导束的功能分为两个方面，一个方面是把复 杂入射光分解为许多单模光波导的基模，一方面是把单模光波导内经复振幅空间光调制产 生的共轭光波合成，重建出原始入射光。无论是分解还是合成，为了准确恢复出原始入射光 波，都要求锥形光波导束采用绝热设计，避免产生高阶辐射模和反射。但即使对于一个合理 设计的绝热锥形光波导束，在使用过程中，由于其他部件装配对准误差，或外来杂散光等因 素，光线可能并不是全部从芯层入射或者入射角超过单模光波导的临界入射角，在这些情 况下都会激发高阶模，这些高阶模会形成杂散波，影响再构光波的质量。为了消除这些高阶 模，可以把绝热锥形光波导束盘成圈，但圈的半径要合适，一方面要保证能够把高阶模提前 从绝热锥形光波导束的侧面泄露出去，不让它们从绝热锥形光波导束的前端出射，产生背 景噪声，另一方面又要保证基模不会发生泄露，继续沿光波导传播，直至从绝热锥形光波导的前端正面发射出去，实现准确光学波前重构。四、前置光学系统前置光学系统的功能在于进一步提升整个装置的光学性能。基 于光学位相共轭原理的成像装置不存在普通光学系统的像差，其分辨率取决于衍射分辨极 限。如果在绝热锥形光波导束的前端放置一个光学系统，例如光学透镜或反射镜，可以增加 入瞳直径，从而提高整个装置的衍射分辨率。另外通过该前置光学系统还可以放大在绝热 锥形光波导束的前端生成的三维立体像，为了获得足够大的立体图像尺寸，前置光学系统 可以采用多个镜片，通过多级放大获得足够大的放大倍率。为了补偿前置光学系统的像差， 在用绝热锥形光波导束对入射光进行分解时，前置光学系统也必须安装到位，这样在绝热 锥形光波导束末端的单模光波导的芯层内分解得到的基模就包含了前置光学系统的像差 影响，当通过共轭方法进行重建时，前置光学系统的像差就会自动消除。五、照明光学系统照明光学系统的功能在于提供满足系统要求的相干性好的激 光束。当采用透射式复振幅空间光调制器时，照明光学系统只需把激光扩束后形成均勻平 行激光束，并垂直照明透射式复振幅空间光调制器即可。当采用反射式复振幅空间光调制 器时，照明光学系统需要把激光从绝热锥形光波导束的前端导入。一种导入方式是采用倾 斜入射把激光输入绝热锥形光波导束的前端，这样可以避免照明光学系统遮挡从绝热锥形 光波导束前端出射的再构光波。另一种导入方式是通过光纤把照明激光耦合导入绝热锥形 光波导束的前端，这些光纤可环绕固定在绝热锥形光波导束前端外侧或前端正面边缘，而 光纤的另一端还可粘接成一束，并把端面光学抛光，便于输入激光。与发明(ZL200610124657.4)相比，本发明通过引入上述复振幅空间光调节器提 供了更多实施方案，通过优化耦合器的结构使得经复振幅空间光调节器调节后的光准确汇 聚到绝热锥形光波导束末端的单模光波导芯层内，有效抑制了高阶辐射模的产生，同时通 过改变绝热锥形光波导束的形状，进一步降低了高阶辐射模影响，另外还通过引入前置光 学系统进一步提高了重构光学波前的质量，增加了三维像的尺寸。
图1给出了采用两个串接的透射式液晶空间光调节器时实现数字光学位相共轭 的装置的实施例示意图。图2给出了采用复合微透镜_微棱镜阵列作为耦合器时实现数字光学位相共轭的 装置的实施例示意图。图3给出了采用两个按照麦克耳逊干涉器方式放置的透射式液晶空间光调节器 时实现数字光学位相共轭的装置的实施例示意图。图4给出了采用一个透射式液晶空间光调节器和一个反射式液晶光栅时实现数 字光学位相共轭的装置的实施例示意图。图5给出了采用一个透射式液晶空间光调节器和一个反射式LCOS空间光调制器 时实现数字光学位相共轭的装置的实施例示意图。图6给出了一个具有额外照明光输入光波导时绝热锥形光波导束的结构示意图。
具体实施例方式图1给出了采用两个串接的透射式液晶空间光调节器组成复合空间光调节器，所搭建的实现数字光学位相共轭的装置的结构示意图。从图1可以看出，它主要由照明光学 系统1、复振幅空间光调节器2、耦合器3和绝热锥形光波导束4组成，从右至左，照明光源 1、复振幅空间光调节器2、耦合器3和绝热锥形光波导束4依次放置，它们相互对准，这样 使得从照明光学系统1发出的平行激光束均勻照明透射式复振幅空间光调节器2，被复振 幅空间光调节器2进行适当振幅和位相调节后，再经耦合器3耦合进入绝热锥形光波导束 4末端，并把光能汇聚在绝热锥形光波导束4末端的每个单模光波导芯层内，产生具有特定 振幅和位相的共轭光波。在图1的装置中还包括一个透射式光学镜头5，其作用在于增加系统的入瞳口径， 从而提高系统的成像分辨率，因此它的通光口径远大于绝热锥形光波导束4前端的直径。 它放置在绝热锥形光波导束4前端的前面，与绝热锥形光波导束4的前端对准，使得透射式 光学镜头5的光轴与绝热锥形光波导束4的中心轴重合。透射式光学镜头5的作用还在于 对立体像进行放大。由于绝热锥形光波导束4前端的直径很小，往往小于1mm，因此在绝热 锥形光波导束4前端重建的三维立体像的尺寸也非常小，可能需要放大几百，甚至几千倍， 为了获得如此大的放大率，可采用多片光学镜头进行多级放大。在图1中绝热锥形光波导束4由许多单模光波导16组成(图中未明确画出光波 导包层结构)，从绝热锥形光波导束4的左侧前端至右侧末端，相邻两根光波导的芯层之间 的间隔逐步增大，彼此之间的光学耦合逐步减弱至可以忽略不计，同时由于绝热锥形光波 导束4的锥角相对较小，其结构参数使得光波在绝热锥形光波导束4中传播时所产生辐射 模和由突变结构引起的反射可忽略不计，满足光路可逆性传播要求，可以基于光路可逆性 原理实现光学波前重构和三维成像。例如在需要进行离散三维成像时，在标定阶段我们可 把一个真实三维像素放置在图1中光学透镜5的前面，由该三维像素发出的光经光学透镜 5汇聚进入绝热锥形光波导束4的前端，这些光传播到绝热锥形光波导束4的末端时，在彼 此隔离的单模光波导芯层内会产生特定振幅和位相的基模光场，我们可以引入参考光把每 根单模光波导里的基模光场的振幅和位相测量记录下来。在三维显示阶段，依据光学共轭 原理，借助复振幅空间光调节器2可在彼此隔离的单模光波导芯层内会重建上述具有特定 振幅和位相的基模光场的共轭光场，由于光路的可逆性，这些共轭光场会逆向传播，恢复出 原始三维像素，而许许多多类似离散三维像素就可组成一幅立体图像17。在图1中，复振幅空间光调节器2由两块透射式液晶空间光调节器9、10和三片偏 振片11、12、13组成，从右至左，第一块偏振片13、第一块透射式液晶板10、第二块偏振片 12、第二块透射式液晶板9和第三块偏振片11依次紧贴放置，两块透射式液晶板9、10的像 素一一对准，调节三块偏振片11、12、13的偏振方向，例如让第一块偏振片13和第二块偏 振片12的偏振方向互成90度，而第二块偏振片12和第三块偏振片11的偏振方向互成45 度，从而使得第一块透射式液晶空间光调节器10工作于振幅调节为主模式，而第二块透射 式液晶空间光调节器9工作于位相调节为主模式(注意对不同型号液晶空间光调节器可能 需要采用不同的偏振角度)，这样就可对入射照明相干光的振幅和位相同时进行准确控制。 由于照明光相继通过两块液晶空间光调节器，总的复振幅调节量是两块液晶空间光调节器 的复振幅调节量的乘积，因此到底哪块液晶空间光调节器进行振幅调节，哪块液晶空间光 调节器进行位相调节，其顺序无关紧要。另外如果照明相干激光为偏振光，可以调整其偏转 方向，使之与第一块偏振片13的偏振方向一致，这样第一块偏振片13就可省略，简化结构。
在图1中，耦合器3由一个微透镜阵列14和一个挡光板15组成，微透镜阵列14 右侧紧贴复振幅空间光调节器2放置，而左侧的焦面与绝热锥形光波导束4的末端端面重 合，微透镜阵列14上每个微透镜的焦距和通光口径经过合理设计，可以保证经微透镜阵列 14上的每个微透镜汇聚到绝热锥形光波导束4末端端面上的光的入射角小于绝热锥形光 波导束4末端的单模光波导的临界入射角。挡光板15紧贴绝热锥形光波导束4的末端放 置，挡光板15上制作有透光孔阵列，挡光板15上的透光孔与绝热锥形光波导束4末端的单 模光波导的芯层一一对准，透光孔的直径与绝热锥形光波导束4末端单模光波导的芯层的 直径一致，微透镜阵列14上的微透镜与复振幅空间光调节器2上的像素一一对准，这样使 得复振幅空间光调节器2上每个像素发出的光经微透镜聚焦后，穿过挡光板15上的透光 孔，准确聚焦到绝热锥形光波导束4末端的每个单模光波导的芯层内。采用挡光板15的目的是为了避免由于加工和装配误差导致光能汇聚到单模光波 导的芯层外面，激发高阶辐射模，形成背景噪声，引起重建光波的畸变。但即使采用了挡光 板也不能绝对保证不会激发高阶辐射模，为了最大限度地抑制高阶辐射模，可以把绝热锥 形光波导束4盘成一定半径的圈，控制圈的半径使得绝热锥形光波导束4末端的每根单模 光波导里激发的高阶模从绝热锥形光波导束4的侧面提前泄露出去，同时保证绝热锥形光 波导束4末端的每根单模光波导里激发的基模不受影响，继续沿绝热锥形光波导束4逆向 传播，并从前端的正面透射出去。当空间光调节器的像素和绝热锥形光波导束末端的单模光波导的芯层具有同样 的空间排列结构时，采用图1所示耦合器可以方便地把经过空间光调节器的每个像素调节 后的光波一一聚焦耦合到绝热锥形光波导束末端的每个单模光波导的芯层内。而当空间光 调节器的像素和绝热锥形光波导束末端的单模光波导的芯层具有不同的空间排列结构时， 可以采用一个光学透镜对空间光调节器的尺寸进行变换，具体结构如图2所示。 在图2中，耦合器3由一个光学透镜19、一个复合微透镜_微棱镜阵列18和一个挡 光板15组成，复合微透镜-微棱镜阵列18上的每个复合微透镜-微棱镜由一个二元光学元 件或全息光学元件组成，其功能相当于一个微透镜与一个微棱镜的组合。复合微透镜-微 棱镜阵列14的像面与绝热锥形光波导束4的末端端面重合，通过合理设计复合微透镜_微 棱镜阵列14上的每个复合微透镜_微棱镜的焦距、通光口径和棱镜倾角，可以保证经复合 微透镜_微棱镜阵列14上的每个复合微透镜_微棱镜汇聚到绝热锥形光波导束4末端端 面上的光的入射角小于绝热锥形光波导束4末端的单模光波导的临界入射角。挡光板15 紧贴绝热锥形光波导束4的末端放置，挡光板15上制作有透光孔阵列，挡光板15上的透光 孔与绝热锥形光波导束4末端的单模光波导的芯层一一对准，透光孔的直径与绝热锥形光 波导束4的末端的单模光波导的芯层的直径一致。合理选择光学透镜19的焦距和位置，可 以保证复振幅空间光调节器2位于光学透镜19的物面，而复合微透镜-微棱镜阵列18的 物面位于光学透镜19的像面，且复合微透镜_微棱镜阵列18上的每个复合微透镜_微棱 镜与复振幅空间光调节器2上的每个像素一一对准，使得复振幅空间光调节器2的每个像 素发出的光经复合微透镜_微棱镜阵列18上的每个复合微透镜_微棱镜聚焦后，穿过挡光 板15上的透光孔，汇聚到绝热锥形光波导束4末端的每个单模光波导的芯层内。
在图2中，由于采用光学透镜19把复振幅空间光调节器2成像到复合微透镜-微 棱镜阵列18的物面，到达复合微透镜-微棱镜阵列18的表面的光线的入射角从整个复合微透镜-微棱镜阵列18的中心到边缘是逐步变化的，在中心接近垂直入射，而在边缘倾角 较大，此时需要设计复合微透镜-微棱镜阵列18上的每个复合微透镜-微棱镜的结构参 数，相当于使得每个复合微透镜-微棱镜中的微棱镜的倾角发生改变，来矫正补偿到达复 合微透镜阵列18表面的光线的入射角的变化，使得复振幅空间光调节器2的每个像素发出 的光，无论从中心区域的像素还是边缘区域的像素发出的光，经复合微透镜-微棱镜阵列 18聚焦后，都能穿过挡光板15上的透光孔，准确聚焦到绝热锥形光波导束4的末端的每个 单模光波导的芯层内，且入射角小于单模光波导的临界入射角。图3给出了采用两个按照麦克耳逊干涉器方式放置的透射式液晶空间光调节器 组成复合空间光调节器，所搭建的实现数字光学位相共轭的装置的结构示意图。在图3中， 复振幅空间光调节器2由两块透射式液晶空间光调节器24、25、两块半透半反镜20、21、两 块反射镜22、23和二块偏振片26、27组成。两块半透半反镜20、21和两块反射镜22、23按 照迈克耳逊干涉器方式放置，两块透射式液晶空间光调节器24、25分别放置在迈克耳逊干 涉器的两臂中，第一块透射式液晶空间光调节器24与第二块半透半反镜21的半透半反面 A1-A2成45度夹角，第二块透射式液晶空间光调节器25与第一块透射式液晶空间光调节 器24相对于第二块半透半反镜21的半透半反面A1-A2呈镜像对称放置，使得两块透射式 液晶空间光调节器24、25的像素一一对准，两块偏振片26、27分别平行于二块透射式液晶 空间光调节器24、25，第一块偏振片26放置在迈克耳逊干涉器的进光口，第二块偏振片27 放置在迈克耳逊干涉器的出光口，第一块偏振片26与第二块偏振片27的偏振方向互成45 度(注意对不同型号液晶空间光调节器可能需要采用不同的偏振角度)，使得两块透射式 液晶空间光调节器24、25皆工作于位相调节为主模式。照明相干光源1发出的相干平行光 波首先穿过第一块偏振片26，变成线性偏振光，接着被第一块半透半反镜20分成两束光， 这两束光分别被两块反射镜22、23反射，垂直穿过两块透射式液晶空间光调节器24、25，再 穿过第二块半透半反镜21和第二块偏振片27后，通过耦合器3耦合进入绝热锥形光波导 束4的末端。由于两块透射式液晶空间光调节器24、25互成镜像关系，且都位于光学透镜 19的物面，经两块透射式液晶空间光调节器24、25进行位相调制后的光波被成像到复合微 透镜阵列18的物面，进一步被复合微透镜阵列成像汇聚到绝热锥形光波导束4末端的每根 单模光波导的芯层内，通过相干叠加产生特定位相和振幅的共轭光波。在图3中，还包括一个反射式聚光镜28，其作用在于增加系统的入瞳口径，提高系 统的成像分辨率，它固定放置在绝热锥形光波导束4的前端，并与前端对准，使得反射式聚 光镜28的光轴与绝热锥形光波导束4的光轴重合。图4给出了采用一个透射式液晶空间光调节器和一个液晶光栅组成复合空间光 调节器，所搭建的实现数字光学位相共轭的装置的结构示意图。在图4中，复振幅空间光调 节器2由一块透射式液晶空间光调节器29、一块反射式液晶光栅30和二块偏振片31、32和 数字光学处理系统33组成。从左至右，第一块偏振片31、透射式液晶空间光调节器29、第 二块偏振片32和反射式液晶光栅30依次紧贴放置。数字光学处理系统(Digital Light Processing, DLP) 33放置在反射式液晶光栅30的后面，把一幅光学影像成像到反射式液晶 光栅30的背面，该光学影像的像素与透射式液晶空间光调节器29的像素一一对准，两块偏 振片31、32的偏振方向互成45度(注意对不同型号液晶空间光调节器可能需要采用不同 的偏振角度)，使得透射式液晶空间光调节器29工作于位相调节为主模式，而反射式液晶光栅30工作于振幅调节为主模式。当然也可以反过来使得透射式液晶空间光调节器29工 作于振幅调节为主模式，而反射式液晶光栅30工作于位相调节为主模式。值得指出的是当 光波来回两次穿过透射式液晶空间光调节器29，它对光波的位相或振幅增加一倍，利用这 一特性可显著提高位相或振幅的调节范围。由于液晶光栅30不透光，波长为λ的相干照 明光从绝热锥形光波导束4的前端倾斜入射，并从绝热锥形光波导束4的末端出射，然后经 耦合器3投射到复振幅空间光调节器2，经复振幅空间光调节器2进行振幅和位相调节后反 射回来，再次经耦合器3耦合逆向进入绝热锥形光波导束4的末端，在绝热锥形光波导束4 末端的每根单模光波导的芯层内产生特定位相和振幅的共轭光波。在图4中液晶光栅30主要由光敏层和液晶层组成，它们中间是挡光层和多层介质 反射膜，驱动电压通过光敏层施加到液晶层两侧。当光学影像从背面投射到光敏层时，光敏 层的电阻发生变化，这样施加到液晶层两侧的电压也发生改变，从正面入射到液晶层的光 经反射层反射后，再次穿过液晶层，其位相和振幅也随着光学影像亮度的改变而改变。在 液晶光栅中液晶层本身是一个整体，没有在结构上被制作成一个个独立的像素，但投射到 光敏层的光学影像由一系列像素组成，这样在每个像素处的液晶所接受到的电压也是不同 的，相当于说液晶层被划分为一个个独立的像素，每个像素的大小等于光学影像的每个像 素的大小，这些像素与透射式液晶空间光调节器29的像素应该一一对准。在图4中数字光 学处理系统33由光源34、数字微镜(DigitalMicro-mirror Device) 35和光学透镜36组 成，光源34发出的光经数字微镜35的反射形成具有特定亮度分布的光学影像，再经光学透 镜36成像到液晶光栅30的背面。图5给出了采用一个透射式液晶空间光调节器和一个反射式LCOS空间光调制器 组成复合空间光调节器，所搭建的实现数字光学位相共轭的装置的结构示意图。图5中的 装置与图4中的装置都采用了反射式液晶空间光调制器，唯一不同的是图5中的装置用一 块LCOS空间光调制器37代替了图4中的液晶光栅30。由于LCOS空间光调制器自身可逐 像素寻址驱动，因此图4中液晶光栅30背面的数字光学处理系统33可以省略，从而进一步 简化了系统结构。在图4和图5中，波长为λ的相干照明光直接入射到绝热锥形光波导束4的前 端，为了不遮挡从绝热锥形光波导束4的前端出射的再构光波，照明光以较大的角度倾斜 入射。采用这种照明方式的好处是结构简单，相干照明光也不一定需要是平行光，其缺点是 在照明光穿过绝热锥形光波导束4后，从末端每根单模光波导芯层出射的光波的振幅和位 相都不相同，而且可能起伏较大，需要预先测量标定。图6给出了另外一种把相干照明光导入绝热锥形光波导束4的前端的方法。在图 5中相干照明光学系统1包含一个由许多输入光纤38组成的光纤束，输入光纤38环绕固定 在绝热锥形光波导束4的前端的外侧，把波长为λ的相干照明光耦合输入到绝热锥形光波 导束4的前端。
权利要求
一种实现数字光学位相共轭的装置，其特征在于它由照明光学系统(1)、复振幅空间光调节器(2)、耦合器(3)和绝热锥形光波导束(4)组成，照明光学系统(1)、复振幅空间光调节器(2)、耦合器(3)和绝热锥形光波导束(4)依次放置，且相互对准，使得照明光学系统(1)发出的相干光波均匀照明复振幅空间光调节器(2)，被复振幅空间光调节器(2)进行振幅和位相调节后再经耦合器(3)耦合进入绝热锥形光波导束(4)的末端，并把光能汇聚在绝热锥形光波导束(4)末端的每个单模光波导芯层内，产生位相共轭光波。
2.根据权利要求1所述的一种实现数字光学位相共轭的装置，其特征在于所述的复 振幅空间光调节器(2)由两块透射式液晶空间光调节器(9、10)和三块偏振片(11、12、13) 组成，第一块偏振片(13)、第一块透射式液晶空间光调节器(10)、第二块偏振片(12)、第二 块透射式液晶空间光调节器(9)和第三块偏振片(11)依次放置，第二块透射式液晶空间 光调节器(9)、第一块透射式液晶空间光调节器(10)的像素一一对准，调节第一块偏振片 (11)、第二块偏振片(12)、第三块偏振片(13)的偏振方向，使第二块透射式液晶空间光调 节器(9)、第一块透射式液晶空间光调节器(10)分别工作于振幅调节为主模式和位相调节 为主模式。
3.根据权利要求1所述的一种实现数字光学位相共轭的装置，其特征在于所述的复 振幅空间光调节器(2)由两块透射式液晶空间光调节器(24、25)、两块半透半反镜(20、 21)、两块反射镜(22、23)和二块偏振片(26、27)组成，第一块半透半反镜(20)、第二块半透 半反镜(21)和第一块反射镜(22)、第一块反射镜(23)按照迈克耳逊干涉器方式放置，第 一块透射式液晶空间光调节器(24)、第二块透射式液晶空间光调节器(25)分别放置在迈 克耳逊干涉器的两臂，第一块透射式液晶空间光调节器(24)与第二块半透半反镜(21)的 半透半反面(A1-A2)成45度夹角，第二块透射式液晶空间光调节器(25)与第一块透射式 液晶空间光调节器(24)相对于第二块半透半反镜(21)的半透半反面(A1-A2)呈镜像对称 放置，使第一块透射式液晶空间光调节器(24)、第二块透射式液晶空间光调节器(25)的像 素一一对准，第一块偏振片(26)和第二块偏振片(27)分别平行于第一块透射式液晶空间 光调节器(24)、第二块透射式液晶空间光调节器(25)，第一块偏振片(26)和第二块偏振片 (27)分别位于迈克耳逊干涉器的进光口和出光口，选择第一块偏振片(26)和第二块偏振 片(27)的偏振方向，使第一块透射式液晶空间光调节器(24)、第二块透射式液晶空间光调 节器(25)皆工作于位相调节为主模式。
4.根据权利要求1所述的一种实现数字光学位相共轭的装置，其特征在于所述的复 振幅空间光调节器(2)由一块透射式液晶空间光调节器(29)、一块反射式液晶光栅(30)、 二块偏振片(31、32)和数字光学处理系统(33)组成，第一块偏振片(31)、透射式液晶空间 光调节器(29)、第二块偏振片(32)和反射式液晶光栅(30)依次放置，数字光学处理系统 (33)放置在反射式液晶光栅(30)的后面，把一幅光学影像成像到反射式液晶光栅(30)的 背面，该光学影像的像素与透射式液晶空间光调节器(29)的像素一一对准，调整第一块偏 振片(31)、第二块偏振片(32)的偏振方向，使得透射式液晶空间光调节器(29)和反射式液 晶光栅(30)分别工作于位相调节为主模式和振幅调节为主模式，照明相干光从绝热锥形 光波导束(4)的前端入射，并从绝热锥形光波导束(4)的末端出射，经耦合器(3)投射到复 振幅空间光调节器(2)，经复振幅空间光调节器(2)反射后再次经耦合器(3)耦合逆向进入 绝热锥形光波导束(4)的末端。
5.根据权利要求1所述的一种实现数字光学位相共轭的装置，其特征在于所述的复 振幅空间光调节器(2)由一块透射式液晶空间光调节器(29)、一块反射式LC0S液晶空间 光调制器(37)、二块偏振片(31、32)和数字光学处理系统(33)组成，第一块偏振片(31)、 透射式液晶空间光调节器(29)、第二块偏振片(32)和反射式LC0S液晶空间光调制器(37) 依次放置，透射式液晶空间光调节器(29)的像素与反射式LC0S液晶空间光调制器(37)的 像素与一一对准，调整第一块偏振片(31)、第二块偏振片(32)的偏振方向，使得透射式液 晶空间光调节器(29)和反射式LC0S液晶空间光调制器(37)分别工作于位相调节为主模 式和振幅调节为主模式，照明相干光从绝热锥形光波导束(4)的前端入射，并从绝热锥形 光波导束⑷的末端出射，然后经耦合器⑶投射到复振幅空间光调节器(2)，经复振幅空 间光调节器(2)反射后再次经耦合器(3)耦合逆向进入绝热锥形光波导束(4)的末端。
6.根据权利要求1所述的一种实现数字光学位相共轭的装置，其特征在于所述的耦 合器(3)由一个微透镜阵列(14)和一个挡光板(15)组成，微透镜阵列(14) 一侧紧贴复振 幅空间光调节器(2)放置，另一侧的焦面与绝热锥形光波导束(4)的末端端面重合，设计微 透镜阵列(14)上每个微透镜的焦距和通光口径使得经微透镜阵列(14)上的每个微透镜汇 聚到绝热锥形光波导束(4)的末端端面上的光的入射角小于绝热锥形光波导束(4)的末端 的单模光波导的临界入射角，挡光板(15)紧贴绝热锥形光波导束(4)的末端放置，挡光板 (15)上制作有透光孔阵列，挡光板(15)上的透光孔与绝热锥形光波导束(4)的末端的单模 光波导的芯层一一对准，透光孔的直径与绝热锥形光波导束(4)末端的单模光波导的芯层 的直径一致，微透镜阵列(14)上的微透镜与复振幅空间光调节器(2)上的像素一一对准， 使复振幅空间光调节器(2)上每个像素发出的光经微透镜聚焦后，穿过挡光板(15)上的透 光孔，准确聚焦到绝热锥形光波导束(4)末端的每个单模光波导的芯层内。
7.根据权利要求1所述的一种实现数字光学位相共轭的装置，其特征在于所述的耦 合器⑶由一个光学透镜(19)、一个复合微透镜-微棱镜阵列(18)和一个挡光板(15)组 成，复合微透镜-微棱镜阵列(18)上的每个复合微透镜-微棱镜由一个二元光学元件或 全息光学元件组成，每个复合微透镜_微棱镜的功能相当于一个微透镜与一个微棱镜的组 合，复合微透镜-微棱镜阵列(14)的像面与绝热锥形光波导束(4)的末端端面重合，设计 复合微透镜-微棱镜阵列(14)上的每个复合微透镜_微棱镜的焦距、通光口径和棱镜倾角 使得经复合微透镜-微棱镜阵列(14)上的每个复合微透镜_微棱镜汇聚到绝热锥形光波 导束(4)的末端端面上的光的入射角小于绝热锥形光波导束(4)末端的单模光波导的临界 入射角，挡光板(15)紧贴绝热锥形光波导束(4)的末端放置，挡光板(15)上制作有透光 孔阵列，挡光板(15)上的透光孔与绝热锥形光波导束(4)末端的单模光波导的芯层一一对 准，透光孔的直径与绝热锥形光波导束(4)末端的单模光波导的芯层的直径一致，调节光 学透镜(19)的位置，使得复振幅空间光调节器(2)位于光学透镜(19)的物面，而复合微透 镜-微棱镜阵列(18)的物面位于光学透镜(19)的像面，复合微透镜-微棱镜阵列(18)上 的每个复合微透镜-微棱镜与复振幅空间光调节器(2)上的每个像素一一对准，使复振幅 空间光调节器(2)的每个像素发出的光经复合微透镜-微棱镜阵列(18)上的每个复合微 透镜-微棱镜聚焦后，穿过挡光板(15)上的透光孔，汇聚到绝热锥形光波导束(4)末端的 每个单模光波导的芯层内。
8.根据权利要求1所述的一种实现数字光学位相共轭的装置，其特征在于所述的照明光学系统(1)包含一束输入光纤(38)，输入光纤(38)环绕固定在绝热锥形光波导束(4) 的前端的外侧面或前端的正面边缘处，用于把照明相干光耦合输入绝热锥形光波导束(4) 的前端。
9.根据权利要求1所述的一种实现数字光学位相共轭的装置，其特征在于所述的绝 热锥形光波导束(4)盘成一定半径的圈，控制圈的半径使得从绝热锥形光波导束(4)末端 入射的光线在每根单模光波导里激发的高阶模从绝热锥形光波导束(4)的侧面泄露出去， 同时保证绝热锥形光波导束(4)末端的每根单模光波导里激发的基模从绝热锥形光波导 束(4)的前端的正面透射出去。
全文摘要
本发明公开了一种实现数字光学位相共轭的装置，它由照明光学系统、复振幅空间光调节器、耦合器和绝热锥形光波导束组成，照明光学系统、复振幅空间光调节器、耦合器和绝热锥形光波导束依次放置，且相互对准，使得照明光学系统发出的相干光波均匀照明复振幅空间光调节器，被复振幅空间光调节器进行振幅和位相调节后再经耦合器耦合进入绝热锥形光波导束的末端，并把光能汇聚在绝热锥形光波导束末端的每个单模光波导芯层内，产生位相共轭光波。有效抑制了高阶辐射模的产生，同时通过改变绝热锥形光波导束的形状，进一步降低了高阶辐射模影响。
文档编号G02B6/32GK101881860SQ20101019048
公开日2010年11月10日 申请日期2010年5月28日 优先权日2010年5月28日
发明者李志扬 申请人:李志扬