專利名稱：一種液晶空間光調(diào)制器多參數(shù)的干涉式雙成像測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及光電測試技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
液晶空間光調(diào)制器可在電驅(qū)動信號控制下改變空間上光分布的相位、偏振 態(tài)、振幅(或強度)乃至波長，或是非相干光到相干光的轉(zhuǎn)換等。相位和振幅的 調(diào)制在光學(xué)信息處理中具有非常重要的作用，因此液晶空間光調(diào)制器在波前校 正、大氣成像、光學(xué)濾波和光束整形等方面具有重要的應(yīng)用價值。液晶空間光 調(diào)制器特性參數(shù)的測試(特性參數(shù)主要包括相位調(diào)制特性、振幅調(diào)制特性、 相位不均勻性和時間響應(yīng)特性等)是掌握該器件性能的關(guān)鍵，目前的測量方法 主要采用傳統(tǒng)干涉方法。葛愛明、隋展、徐克壽等在2003年物理學(xué)報上公開
的《反射型LCOS器件純相位調(diào)制特性的研究》提出了用邁克爾遜干涉儀測量 反射型LCOS液晶顯示器的相位調(diào)制特性，該方法為雙光路干涉。激光源ll 經(jīng)由擴束鏡12和起偏器13，被分光棱鏡15分為兩路光， 一路光經(jīng)由液晶顯 示器14調(diào)制并反射回來后，與經(jīng)過補償板16被反射鏡17反射回來的另一路 光在分光棱鏡15處會合，經(jīng)過檢偏器18后發(fā)生干涉，由CCD探測器19接收 干涉條紋。通過對干涉條紋的分析，得到相位調(diào)制特性。該裝置雖然能一次獲 得整個工作面上平均的相位調(diào)制特性，但是該裝置只能滿足單參數(shù)測量，無法 獲得其它的特性參數(shù)(如振幅調(diào)制特性和時間響應(yīng)特性)，并且測量的分辨率 較低。由于環(huán)境振動和空氣流擾動會導(dǎo)致干涉條紋抖動，因此對測量環(huán)境的穩(wěn) 定性要求很高，穩(wěn)定性較差。
美國空軍研究實驗室的Scott Harris于2001年發(fā)表的《一種液晶光束偏轉(zhuǎn) 器的特性研究和應(yīng)用》(Characterization and Application of a Liquid Crystal Beam Steering Device. Proceedings of SP正.2001， 4291: 109-119)利用共路干涉 方法測量了液晶光學(xué)相陣列的相位調(diào)制特性。激光源21經(jīng)過起偏器22被分光棱鏡23分為兩路光，其中透射光經(jīng)過透鏡24被液晶光學(xué)相陣列25反射回來 經(jīng)由分光棱鏡23和檢偏器26，進(jìn)入光電二極管27。光電二極管27探測光強 度變化，通過計算得到相位調(diào)制特性。該裝置利用點對點接收光強，雖然能夠 獲得不同點的振幅和相位調(diào)制特性，測量的分辨率較高。但是該方法無法辨別 相位調(diào)制的方向，并且無法一次獲得整個工作面上平均的振幅和相位調(diào)制特 性。

實用新型內(nèi)容
本實用新型為了解決現(xiàn)有的液晶空間光調(diào)制器特性參數(shù)測量裝置無法滿 足多參數(shù)測量的要求，從而提出一種液晶空間光調(diào)制器多參數(shù)的干涉式雙成像 測量裝置。
一種液晶空間光調(diào)制器多參數(shù)的干涉式雙成像測量裝置，它包括擴束鏡、 起偏器、第一分光棱鏡、反射鏡、液晶空間光調(diào)制器、檢偏器、光電二極管和 CCD探測器， 一種液晶空間光調(diào)制器多參數(shù)的干涉式雙成像測量裝置還包括 可開關(guān)快門、第二分光棱鏡、第一成像透鏡、針孔、二維微動臺、第二成像透 鏡、光闌和計算機；系統(tǒng)輸入的激光光束入射至擴束鏡，經(jīng)擴束鏡擴束整形后 入射至起偏器，經(jīng)起偏器偏振后入射至第一分光棱鏡，所述第一分光棱鏡將偏 振后的光束分成第一透射光和第一反射光，所述第一透射光入射至液晶空間光 調(diào)制器的光輸入端，經(jīng)所述液晶空間光調(diào)制器反射后沿第一透射光的光路反向 入射至第一分光棱鏡；所述第一反射光經(jīng)可開關(guān)快門入射至反射鏡，經(jīng)所述反 射鏡反射后沿第一反射光的光路反向入射至第一分光棱鏡，反射鏡反射的反射 光經(jīng)第一分光棱鏡的透射后與液晶空間光調(diào)制器反射的反射光經(jīng)第一分光棱 鏡的反射后匯聚并入射至檢偏器，并經(jīng)檢偏器偏振后入射至第二分光棱鏡，第 二分光棱鏡將所述偏振后的光分為第二透射光和第二反射光，所述第二透射光 經(jīng)第一成像透鏡聚焦至針孔，經(jīng)針孔入射至光電二極管的光輸入端；所述第二 反射光經(jīng)第二成像透鏡聚焦至光闌，經(jīng)所述光闌入射到CCD探測器的光輸入 端，所述CCD探測器信號輸出端與計算機的第二信號輸入端連接；光電二極
5管的電信號輸出端與計算機的第一信號輸入端連接，光電二極管固定在二維微
動臺上，計算機的第二控制信號輸出端與二維微動臺的控制信號輸入端連接； 所述液晶空間光調(diào)制器的控制信號輸入端與計算機的第一控制信號輸出端連 接，所述起偏器的透光軸和檢偏器的透光軸均可調(diào)。
有益效果本實用新型突破了傳統(tǒng)干涉法單參數(shù)測量的局限性，能夠滿足
多參數(shù)測量的要求；且將雙光路干涉與共路干涉融合到一個裝置中，優(yōu)勢互補， 規(guī)避不足，實現(xiàn)了在同一個實驗裝置、同一測試條件下評價器件的多個特性參 數(shù)，避免不同測試條件與多次搭建實驗裝置帶來的額外誤差；本實用新型還能 夠利用兩種方法對同一參數(shù)進(jìn)行測量，通過對測量結(jié)果的分析與比較，更加準(zhǔn) 確地獲得液晶器件的特性參數(shù)；本實用新型既能保證較高的測量精度，又提高 了測量效率。

圖1是背景技術(shù)《反射型LCOS器件純相位調(diào)制特性的研究》中的裝置結(jié) 構(gòu)示意圖；圖2是背景技術(shù)《一種液晶光束偏轉(zhuǎn)器的特性研究和應(yīng)用》中裝置 結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是具體實施方式
二的 起偏器、檢偏器和液晶空間光調(diào)制器和透光軸平行的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是具體 實施方式三的起偏器的、檢偏器和液晶空間光調(diào)制器的透光軸成45。角的結(jié)構(gòu) 示意圖。
具體實施方式
具體實施方式
一結(jié)合圖3說明本具體實施方式
， 一種液晶空間光調(diào)制器 多參數(shù)的干涉式雙成像測量裝置，它包括擴束鏡2、起偏器3、第一分光棱鏡
4、 反射鏡6、液晶空間光調(diào)制器7、檢偏器8、光電二極管12和CCD探測器 16，一種液晶空間光調(diào)制器多參數(shù)的干涉式雙成像測量裝置還包括可開關(guān)快門
5、 第二分光棱鏡9、第一成像透鏡IO、針孔ll、 二維微動臺13、第二成像透 鏡l4、光闌15和計算機17;系統(tǒng)輸入的激光光束入射至擴束鏡2，經(jīng)擴束鏡 2擴束整形后入射至起偏器3，經(jīng)起偏器3偏振后入射至第一分光棱鏡4，所
6述第一分光棱鏡4將偏振后的光束分成第一透射光和第一反射光，所述第一透 射光入射至液晶空間光調(diào)制器7的光輸入端，經(jīng)所述液晶空間光調(diào)制器7反射 后沿第一透射光的光路反向入射至第一分光棱鏡4;所述第一反射光經(jīng)可開關(guān) 快門5入射至反射鏡6，經(jīng)所述反射鏡6反射后沿第一反射光的光路反向入射 至第一分光棱鏡4，反射鏡6反射的反射光經(jīng)第一分光棱鏡4的透射后與液晶 空間光調(diào)制器7反射的反射光經(jīng)第一分光棱鏡4的反射后匯聚并入射至檢偏器 8，并經(jīng)檢偏器8偏振后入射至第二分光棱鏡9，第二分光棱鏡9將所述偏振 后的光分為第二透射光和第二反射光，所述第二透射光經(jīng)第一成像透鏡10聚 焦至針孔11，經(jīng)針孔11入射至光電二極管12的光輸入端；所述第二反射光 經(jīng)第二成像透鏡14聚焦至光闌15,經(jīng)所述光闌15入射到CCD探測器16的 光輸入端，所述CCD探測器16信號輸出端與計算機17的第二信號輸入端連 接；光電二極管12的電信號輸出端與計算機17的第一信號輸入端連接，光電 二極管12固定在二維微動臺13上，計算機17的第二控制信號輸出端與二維 微動臺13的控制信號輸入端連接；所述液晶空間光調(diào)制器7的控制信號輸入 端與計算機17的第一控制信號輸出端連接，所述起偏器3的透光軸和檢偏器 8的透光軸均可調(diào)。
本實施方式的起偏器3和檢偏器8的透光軸可調(diào)，通過控制二者的偏振角， 實現(xiàn)液晶空間光調(diào)制器7純相位調(diào)制或相位與強度共同調(diào)制兩種工作模式的切 換，達(dá)到利用雙成像系統(tǒng)分別獲取相位信息與強度信息的目的。
當(dāng)起偏器3和檢偏器8的偏振方向均與液晶光軸平行時，液晶空間光調(diào)制 器7工作在純相位調(diào)制模式，調(diào)制光與參考光干涉，由CCD探測器15獲取干 涉條紋，從而得到相位信息，然而干涉光強度不隨控制信號而發(fā)生變化；
當(dāng)起偏器3和檢偏器8的偏振方向均與液晶光軸成45°角時，液晶空間光 調(diào)制器7工作在相位與強度共同調(diào)制模式，調(diào)制光的強度變化最大，光電二極 管12能夠探測到強度信息。
利用相位信息與強度信息就能獲得液晶空間光調(diào)制器的多個特性參數(shù)。第二分光棱鏡9是雙成像系統(tǒng)的關(guān)鍵器件，通過第二分光棱鏡9將出射光 分為兩路， 一路光進(jìn)入以CCD探測器16為探測器的雙光路干涉成像系統(tǒng)，另 一路光進(jìn)入以光電二極管12為探測器的共路干涉成像系統(tǒng)。
可開關(guān)快門5起到遮擋參考光的作用。獲取相位信息時，打開可開關(guān)快門 5，允許參考光通過，與調(diào)制光進(jìn)行干涉；獲取強度信息時，關(guān)閉可開關(guān)快門 5，遮住參考光，光路中只有調(diào)制光輸出。
光電二極管12固定在二維微動臺13上，光電二極管前面放置針孔11。 采集強度信息時，控制二維微動臺沿著二維采樣點的點陣移動，逐次采集液晶 空間光調(diào)制器7上不同點的強度信息。
具體實施方式
二結(jié)合圖4說明本具體實施方式
，本具體實施方式
與具體 實施方式一所述的一種液晶空間光調(diào)制器多參數(shù)的干涉式雙成像測量裝置的 區(qū)別在于起偏器3的透光軸和檢偏器8的透光軸均與液晶空間光調(diào)制器7的液 晶光軸方向平行，可開關(guān)快門5設(shè)置為開啟狀態(tài)。
本實施方式的裝置處于雙光路干涉狀態(tài)，調(diào)節(jié)起偏器3和檢偏器8，使起 偏器3的透光軸100和檢偏器8的透光軸102均平行于液晶空間光調(diào)制器7的 液晶光軸101方向，系統(tǒng)輸入光束經(jīng)過起偏器3偏振后，光束的偏振方向平行 于液晶光軸101，液晶空間光調(diào)制器7對光產(chǎn)生純相位調(diào)制，獲得調(diào)制光；開 啟可開關(guān)快門5，允許反射鏡6將參考光反射回來，調(diào)制光與參考光匯聚到第 一分光棱鏡4，經(jīng)檢偏器8偏振后發(fā)生干涉，干涉光進(jìn)入雙成像系統(tǒng)，經(jīng)過第 二分光棱鏡9、成像透鏡14和光闌15，在CCD探測器16上成像，由CCD探 測器16獲取干涉條紋，從而得到相位信息，即液晶空間光調(diào)制器7的相位調(diào) 制特性；
具體實施方式
三結(jié)合圖5說明本具體實施方式
，本具體實施方式
與具體 實施方式一所述的一種液晶空間光調(diào)制器多參數(shù)的干涉式雙成像測量裝置的
區(qū)別在于起偏器3的透光軸與檢偏器8的透光軸均與液晶空間光調(diào)制器7的液 晶光軸方向成45角，可開關(guān)快門5設(shè)置為關(guān)閉狀態(tài)。本實施方式的裝置處于共路干涉狀態(tài)，調(diào)節(jié)起偏器3和檢偏器8，使起偏
器3的透光軸100與檢偏器8的透光軸102的偏振方向均與液晶空間光調(diào)制器 7的液晶光軸101成45°角，系統(tǒng)輸入光束經(jīng)過起偏器3偏振后，光束的偏振 方向與液晶光軸101成45°角，液晶空間光調(diào)制器7對光產(chǎn)生相位與強度共同 調(diào)制，調(diào)制光返回至第一分光棱鏡4，經(jīng)過檢偏器8偏振后，進(jìn)入雙成像系統(tǒng)， 經(jīng)過第二分光棱鏡9，第一成像透鏡10和針孔11，入射至光電二極管12上， 光電二極管12探測輸出光強度的變化，通過計算最終獲得液晶空間光調(diào)制器 7的振幅調(diào)制特性和時間響應(yīng)特性。當(dāng)逐點采集不同點信號時，還可獲得二維 液晶器件的相位調(diào)制不均勻性。
具體實施方式
四本具體實施方式
與具體實施方式
一、二或三所述的一種 液晶空間光調(diào)制器多參數(shù)的干涉式雙成像測量裝置的區(qū)別在于，系統(tǒng)的輸入的 激光光束由He-Ne激光器發(fā)出。
權(quán)利要求1、一種液晶空間光調(diào)制器多參數(shù)的干涉式雙成像測量裝置，它包括擴束鏡(2)、起偏器(3)、第一分光棱鏡(4)、反射鏡(6)、液晶空間光調(diào)制器(7)、檢偏器(8)、光電二極管(12)和CCD探測器(16)，其特征是一種液晶空間光調(diào)制器多參數(shù)的干涉式雙成像測量裝置還包括可開關(guān)快門(5)、第二分光棱鏡(9)、第一成像透鏡(10)、針孔(11)、二維微動臺(13)、第二成像透鏡(14)、光闌(15)和計算機(17)；系統(tǒng)輸入的激光光束入射至擴束鏡(2)，經(jīng)擴束鏡(2)擴束整形后入射至起偏器(3)，經(jīng)起偏器(3)偏振后入射至第一分光棱鏡(4)，所述第一分光棱鏡(4)將偏振后的光束分成第一透射光和第一反射光，所述第一透射光入射至液晶空間光調(diào)制器(7)的光輸入端，經(jīng)所述液晶空間光調(diào)制器(7)反射后沿第一透射光的光路反向入射至第一分光棱鏡(4)；所述第一反射光經(jīng)可開關(guān)快門(5)入射至反射鏡(6)，經(jīng)所述反射鏡(6)反射后沿第一反射光的光路反向入射至第一分光棱鏡(4)，反射鏡(6)反射的反射光經(jīng)第一分光棱鏡(4)的透射后與液晶空間光調(diào)制器(7)反射的反射光經(jīng)第一分光棱鏡(4)的反射后匯聚并入射至檢偏器(8)，并經(jīng)檢偏器(8)偏振后入射至第二分光棱鏡(9)，第二分光棱鏡(9)將所述偏振后的光分為第二透射光和第二反射光，所述第二透射光經(jīng)第一成像透鏡(10)聚焦至針孔(11)，經(jīng)針孔(11)入射至光電二極管(12)的光輸入端；所述第二反射光經(jīng)第二成像透鏡(14)聚焦至光闌(15)，經(jīng)所述光闌(15)入射到CCD探測器(16)的光輸入端，所述CCD探測器(16)信號輸出端與計算機(17)的第二信號輸入端連接；光電二極管(12)的電信號輸出端與計算機(17)的第一信號輸入端連接，光電二極管(12)固定在二維微動臺(13)上，計算機(17)的第二控制信號輸出端與二維微動臺(13)的控制信號輸入端連接；所述液晶空間光調(diào)制器(7)的控制信號輸入端與計算機(17)的第一控制信號輸出端連接，所述起偏器(3)的透光軸和檢偏器(8)的透光軸均可調(diào)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種液晶空間光調(diào)制器多參數(shù)的千涉式雙成像測量裝置，其特征在于起偏器(3)的透光軸和檢偏器(8)的透光軸均與液晶空 間光調(diào)制器(7)的液晶光軸方向平行，可開關(guān)快門(5)設(shè)置為開啟狀態(tài)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液晶空間光調(diào)制器多參數(shù)的干涉式雙成像 測量裝置，其特征在于起偏器(3)的透光軸與檢偏器(8)的透光軸均與液晶 空間光調(diào)制器(7)的液晶光軸方向成45。角，可開關(guān)快門(5)設(shè)置為關(guān)閉狀 態(tài)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1、 2或3所述的一種液晶空間光調(diào)制器多參數(shù)的干涉式 雙成像測量裝置，其特征在于系統(tǒng)的輸入的激光光束由He-Ne激光器發(fā)出。
專利摘要一種液晶空間光調(diào)制器多參數(shù)的干涉式雙成像測量裝置，它涉及光電測試技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型解決現(xiàn)有液晶空間光調(diào)制器特性參數(shù)測量裝置無法滿足多參數(shù)測量要求的問題。本實用新型在泰曼—格林干涉光路中通過引入雙成像系統(tǒng)將雙光路干涉與共路干涉融合到一個裝置中，輸入光經(jīng)擴束鏡、起偏器入射至第一分光棱鏡，透射光被液晶空間光調(diào)制器調(diào)制并反射，反射光經(jīng)快門被反射鏡反射，兩路光經(jīng)第一分光棱鏡和檢偏器后經(jīng)第二分光棱鏡進(jìn)入第二成像系統(tǒng)；透射光經(jīng)液晶空間光調(diào)制器反射后，也可直接經(jīng)第一分光棱鏡、檢偏器和第二分光棱鏡進(jìn)入第一成像系統(tǒng)，利用雙成像系統(tǒng)分別探測相位與強度實現(xiàn)多參數(shù)測量。本實用新型適用于液晶空間光調(diào)制器多參數(shù)測量過程。
文檔編號G01M11/02GK201417203SQ20092009985
公開日2010年3月3日 申請日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月15日
發(fā)明者吳麗瑩, 健 張, 張洪鑫 申請人:哈爾濱理工大學(xué)