数字微镜阵列DMD扩束装置的制作方法

本发明涉及数字微镜阵列dmd领域，具体涉及一种数字微镜阵列dmd扩束装置。

背景技术：

数字微镜阵列(digitalmicro-mirrordevice，简称dmd)是一种常用的空间光调制器件，由美国德州仪器公司研发。在现有技术中，dmd微镜根据微镜的偏转实现光路控制，依靠时间累积实现灰度调制。目前dmd微镜的偏转角被设置为+12°与-12°两种状态，dmd微镜的常规使用方法如图1和图2所示，入射光源与dmd微镜呈24°角入射，当dmd微镜处于+12°时状态定义为开态，如图1所示此时出射光沿dmd微镜法线方向出射，入射光与出射光夹角为24°；当dmd微镜处于-12°时状态定义为关态，如图2所示此时出射光与dmd微镜法线夹角为48°。

如图3所示，当入射光束发散角超过24°时，将出现反射光束光路与入射光束光路部分重合现象，按照光路可逆原理，重合区域的出射光将沿着入射光路返回至照明光源，造成光能损失。假设入射光束发散角为α，根据反射定理出射光束发散角也为α，重合区域角度为α/2+α/2-24°＝α-24°，则有效发散角为α-(α-24°)＝24°，因此出射光束被限制于24°。为了尽量提高光能利用率，减少杂散光影响，dmd微镜入射光束发散角也应小于24°。

鉴于此，本发明提出一种数字微镜阵列dmd扩束装置，以扩展dmd微镜入射光束发散角。

技术实现要素：

为扩展dmd微镜入射光束发散角，本发明提出了一种数字微镜阵列dmd扩束装置，包括：dmd微镜、起偏器、检偏器和λ/4波片；入射光经过起偏器调制为第一线偏振光，第一线偏振光由检偏器反射至dmd微镜；调整检偏器的位置和/或入射光的角度，以使检偏器的反射光光轴与dmd微镜静止态法线呈24°夹角；λ/4波片位于检偏器与dmd微镜之间，检偏器反射的第一线偏振光经过λ/4波片后变为圆偏振光；dmd微镜为开态时，圆偏振光经dmd微镜反射再次经过λ/4波片后变为与第一线偏振光偏振态垂直的第二线偏振光；第二线偏振光偏振态与检偏器透光轴偏振方向相同，第二线偏振光光束完全透射通过检偏器出射；dmd微镜为关态时，出射光光轴与dmd微镜静止态法线呈48°夹角；dmd微镜为开、关态时出射光路不重叠。

本发明的有益效果如下：

本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：在原dmd微镜的基础上增加了起偏器、检偏器和λ/4波片，入射光经过起偏器调制为第一线偏振光，改变入射光源的入射角度，利用起偏器进行光束调制、λ/4波片在dmd微镜开态时进行两次偏振方向改变、检偏器进行过滤出射光束，从而组合实现了扩展dmd微镜光束发散角的目的。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一种实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为dmd微镜开态时入射光与反射光示意图；

图2为dmd微镜闭态时入射光与反射光示意图；

图3为dmd微镜入射光束与反射光束出现重合区域示意图；

图4为本发明实施例一种数字微镜阵列dmd扩束装置示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

图4为本发明实施例一种数字微镜阵列dmd扩束装置示意图，如图4所示，一种数字微镜阵列dmd扩束装置，包括：dmd微镜10、起偏器20、检偏器30和λ/4波片40；入射光经过起偏器20调制为第一线偏振光，第一线偏振光由检偏器30反射至dmd微镜10；调整检偏器30的位置和/或入射光的角度，以使检偏器30的反射光光轴与dmd微镜10静止态法线呈24°夹角；λ/4波片40位于检偏器30与dmd微镜10之间，检偏器30反射的第一线偏振光经过λ/4波片40后变为圆偏振光；dmd微镜10为开态时，圆偏振光经dmd微镜10反射再次经过λ/4波片40后变为与第一线偏振光偏振态垂直的第二线偏振光；第二线偏振光偏振态与检偏器30透光轴偏振方向相同，第二线偏振光光束完全透射通过检偏器30出射。dmd微镜10为关态时，出射光光轴与dmd微镜10静止态法线呈48°夹角；dmd微镜10为开、关态时出射光路不重叠。

需要进行说明的是，在原有的数字微镜阵列dmd装置中，入射光束发散角被限制在24°以内，其原因在于入射光束与开态下出射光束在空间区域上的几何重叠，导致重叠区域出射光束返回照明光源而降低了出射光束有效口径。因此，解决问题的关键在于将重叠区域的入射光束与出射光束从物理空间分离。根据光线可逆原理，入射光与出射光须具备不同属性方可实现有效分束，因此解决办法分以下两步：改变出射光某项属性，其后改变重叠区域的入射光束或出射光束传播方向。目前常用光学分束方法有偏振分束和光谱分束等，其中偏振属性改变较为容易实现。由于开态的出射光束位于入射光束与关态出射光束之间，可变范围有限，于是改变入射光束方向而保持原出射光束方向更加合理有效。因此利用起偏器20将入射光束调制为第一线偏振光，dmd微镜10为开态时,λ/4波片40进行两次偏振方向改变、检偏器30进行过滤出射光束，调整检偏器30的位置和/或入射光的角度，以使检偏器30反射光光轴与dmd微镜10静止态法线呈24°夹角，从而组合实现了扩展dmd微镜10光束发散角的目的。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种数字微镜阵列dmd扩束装置，其特征在于，包括：

dmd微镜、起偏器、检偏器和λ/4波片；

入射光经过所述起偏器调制为第一线偏振光，所述第一线偏振光由检偏器反射至dmd微镜；

调整所述检偏器的位置和/或入射光的角度，以使所述检偏器的反射光光轴与dmd微镜静止态法线呈24°夹角；

所述λ/4波片位于检偏器与dmd微镜之间，所述检偏器反射的第一线偏振光经过λ/4波片后变为圆偏振光；

所述dmd微镜为开态时，所述圆偏振光经dmd微镜反射再次经过λ/4波片后变为与第一线偏振光偏振态垂直的第二线偏振光；所述第二线偏振光偏振态与检偏器透光轴偏振方向相同，所述第二线偏振光光束完全透射通过检偏器出射；

所述dmd微镜为关态时，出射光光轴与所述dmd微镜静止态法线呈48°夹角；所述dmd微镜为开、关态时出射光路不重叠。

技术总结
本发明公开了一种数字微镜阵列DMD扩束装置，包括：DMD微镜、起偏器、检偏器和λ/4波片；入射光经过起偏器调制为第一线偏振光，第一线偏振光由检偏器反射至DMD微镜；调整检偏器的位置和/或入射光的角度，以使检偏器的反射光光轴与DMD微镜静止态法线呈24°夹角；λ/4波片位于检偏器与DMD微镜之间，检偏器反射的第一线偏振光经过λ/4波片后变为圆偏振光；DMD微镜为开态时，圆偏振光经DMD微镜反射再次经过λ/4波片后变为与第一线偏振光偏振态垂直的第二线偏振光；DMD微镜为关态时，出射光光轴与DMD微镜静止态法线呈48°夹角；DMD微镜为开、关态时出射光路不重叠。本发明的技术方案在DMD微镜基础上增加了起偏器、检偏器和λ/4波片，实现了扩展光束发散角的目的。

技术研发人员：张兴
受保护的技术使用者：北京仿真中心
技术研发日：2019.12.16
技术公布日：2020.04.07