空间光调制装置及全息图像的生成方法

本公开的至少一种实施例涉及空间光场调控和光信息处理，更具体地涉及一种空间光调制装置及全息图像的生成方法。

背景技术：

1、全息技术通过记录和重构光波的全部信息，包括相位、振幅和波长，能够真实地呈现客观物体的所有特征。空间光调制器能够对光的波前进行任意动态调制，可以改变光波的振幅、相位、偏振态等参数，从而实现光的调制。在全息技术中，空间光调制器可以被用来控制光的干涉和衍射，从而实现全息图像的生成和再现。空间光调制器是实现动态三维全息显示的关键元件。

2、现有技术中，由于现有空间光调制器的像素数量和尺寸、以及制造工艺的限制，导致生成的全息图像的像素数较低，同时全息图像的分辨率也较低。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的所述以及其他方面的至少一种技术问题，本公开提供一种空间光调制装置及全息图像的生成方法，能够提高全息图像的像素数，并提高全息图像的分辨率。

2、根据本公开的一个方面，提供了一种空间光调制装置，包括：

3、激光器，适用于提供初始激光束；

4、至少一个光调制组件，包括：

5、第一分束器，适用于将上述初始激光束分为第一激光束和第二激光束；

6、第一空间光调制器，包括多个第一像素单元，每个上述第一像素单元的工作状态根据外部调制信号发生变化，以对照射到上述第一像素单元的上述第一激光束进行调制，输出包含调制信息的像素化的第三激光束；

7、第二空间光调制器，包括多个第二像素单元，每个上述第二像素单元的工作状态根据外部调制信号发生变化，以对照射到上述第二像素单元的上述第二激光束进行调制，输出包含调制信息的像素化的第四激光束；

8、其中，上述第一分束器适用于透过上述第三激光束并反射上述第四激光束，以实现上述第三激光束和上述第四激光束的合束，获得第五激光束，上述第五激光束用于全息图像的生成，上述全息图像的像素数为上述第一空间光调制器与第二空间光调制器的像素数之和。

9、根据本公开实施例的空间光调制装置，还包括：

10、至少一个透镜组，适用于改变垂直于上述第五激光束传输方向上的尺寸，获得纵向尺寸被压缩的第六激光束，以降低上述第六激光束中调制信息的损失。

11、根据本公开实施例的空间光调制装置，上述透镜组包括：

12、第一透镜，适用于汇聚上述第五激光束至上述第一透镜的第一焦面；以及

13、第二透镜，适用于将经汇聚的上述第五激光束发散，以获得纵向尺寸被压缩的第六激光束。

14、根据本公开实施例的空间光调制装置，上述第一透镜的焦距f1与上述第二透镜的焦距f2的比例关系满足：

15、f1:f2＝2:1。

16、根据本公开实施例的空间光调制装置，上述第一透镜的第一焦面与上述第二透镜的第二焦面重合。

17、根据本公开实施例的空间光调制装置，上述第一空间光调制器与第二空间光调制器设置于空间高度方向上不同的高度位置，以实现上述第三激光束与上述第四激光束在垂直于传输方向上的分离。

18、根据本公开实施例的空间光调制装置，上述第一空间光调制器与第二空间光调制器之间的高度间距满足：

19、h1＝tslm·y；

20、其中，h1为上述第一空间光调制器与第二空间光调制器之间的高度间距，tslm为第一像素单元或第二像素单元的像素尺寸，y为第一空间光调制器或第二空间光调制器在垂直方向的像素数。

21、根据本公开实施例的空间光调制装置，上述光调制组件3设置在上述第一透镜的第三焦面。

22、根据本公开实施例的空间光调制装置，还包括：

23、第二分束器，适用于反射部分上述初始激光束至上述光调制组件中的第一光调制组件，并允许透过另一部分上述初始激光束至上述光调制组件中的第二光调制组件。

24、根据本公开的另一个方面，还提供了一种全息图像的生成方法，包括：

25、获取生成全息图像所需的全息光束在显示面内的相位分布；

26、采用上述的空间光调制装置调制上述初始激光束，以使由上述空间光调制装置产生的第五激光束的相位分布满足上述全息图像在上述显示面内的相位分布，使得上述第五激光束用作上述全息光束。

27、根据本公开实施例的空间光调制装置及全息图像的生成方法，通过设置激光器提供初始激光束。利用至少一个光调制组件对初始激光束进行调制。光调制组件包括第一分束器、第一空间光调制器以及第二空间光调制器，采用第一分束器将初始激光束分为第一激光束和第二激光束，采用第一空间光调制器和第二空间光调制器分别对第一激光束和第二激光束进行调制，以分别输出包含调制信息的像素化的第三激光束和第四激光束。利用第一分束器实现第三激光束和第四激光束的合束，获得用于全息图像生成的第五激光束，全息图像的像素数为第一空间光调制器与第二空间光调制器的像素数之和，提高了全息图像的像素数，同时提高了全息图像的分辨率。

技术特征：

1.一种空间光调制装置，包括：

2.根据权利要求1所述的空间光调制装置，还包括：

3.根据权利要求2所述的空间光调制装置，其中，所述透镜组包括：

4.根据权利要求3所述的空间光调制装置，其中，所述第一透镜的焦距f1与所述第二透镜的焦距f2的比例关系满足：

5.根据权利要求4所述的空间光调制装置，其中，所述第一透镜的第一焦面与所述第二透镜的第二焦面重合。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的空间光调制装置，其中，所述第一空间光调制器与第二空间光调制器设置于空间高度方向上不同的高度位置，以实现所述第三激光束与所述第四激光束在垂直于传输方向上的分离。

7.根据权利要求6所述的空间光调制装置，其中，所述第一空间光调制器与第二空间光调制器之间的高度间距满足：

8.根据权利要求1-5中任一项所述的空间光调制装置，其中，所述光调制组件设置在所述第一透镜的第三焦面。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的空间光调制装置，还包括：

10.一种全息图像的生成方法，包括：

技术总结
本公开提供了一种空间光调制装置及全息图像的生成方法，该空间光调制装置包括激光器以及至少一个光调制组件。激光器适用于提供初始激光束。光调制组件包括第一分束器、第一空间光调制器以及第二空间光调制器。第一分束器适用于将初始激光束分为第一激光束和第二激光束；第一空间光调制器包括多个第一像素单元，每个第一像素单元的工作状态根据外部调制信号发生变化，以对照射到第一像素单元的第一激光束进行调制，输出包含调制信息的像素化的第三激光束。第二空间光调制器包括多个第二像素单元，每个第二像素单元的工作状态根据外部调制信号发生变化，以对照射到第二像素单元的第二激光束进行调制，输出包含调制信息的像素化的第四激光束。

技术研发人员：芦雨泽,黄坤,赵东
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22