一種基于空間光調制器的可調光闌的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及非機械式光開關技術，更具體地說，本發明涉及一種用空間光調制器 實現光闌可調技術。
【背景技術】
[0002] 光闌是一種對光起衰減作用的開關，它不僅在控制光束、減少像差、調諧視場以及 其他光學系統中具有廣泛的應用，同時，它還可以作為光衰減器、光閥和光切換器等器件的 元部件。傳統的光闌是基于旋轉葉片設計一個可調節的光孔。然而，由于機械的操作方式， 光闌的孔徑變化不準確，速度也比較慢。液體光闌由于內部不需要引入可移動的固體元部 件而具有小型化、制作簡單和低能耗等優點。現有的基于介電力效應的液體光闌雖然響應 時間快、工作電壓低，但是由于介電力本身比較弱，因此基于介電力效應的液體光闌尺寸較 小，限制了其應用范圍。此外，基于電濕潤效應的液體光闌也被廣泛研究。然而，液體光闌 的壽命有限，且存在內部液體的重力效應，因此，器件性能還有待提升。近年來，空間光調制 器以其可編程性、體積小、響應時間快等獨特的優勢受到廣泛的關注，基于空間光調制器的 光學系統不僅結構簡單、控制迅速、插損小，而且具有與信號光偏振態無關等優勢。
【發明內容】
[0003] 本發明提出一種基于空間光調制器的可調光闌。如附圖1所示，該可調光闌包括 偏振分光棱鏡1、空間光調制器和偏振分光棱鏡2,它們平行放在同一水平面上。
[0004] 在初始狀態下，用光源照射偏振分光棱鏡1時，5光被偏振分光棱鏡1反射，/7光直 接經過偏振分光棱鏡1并照射在空間光調制器上，在空間光調制器上加載一定結構的光闌 灰度圖以改變^光的通光孔徑。設定空間光調制器的像素數為i/X水相面尺寸為首 先測出空間光調制器對波長為i的光波的相位調制范圍，并記錄空間光調制器相位調制 為0和〃時的灰度值，分別記為a和反然后，將灰度值為a和A的灰度圖相結合，制作出 一幅光闌灰度圖(像素數為i/ΧΛΟ,如附圖2所示，其中，中間部分(像素數為4ΧΛ)的灰度 為a，周圍部分(像素數為)的灰度為反當在空間光調制器上加載光闌灰度 圖時，中間部分對光的相位調制為〇，而周圍部分對光的相位調制為〃。光經過中間部分 后依然為/??并通過偏振分光棱鏡2;而周圍部分的光由于〃相位調制轉化為6?，無法 通過偏振分光棱鏡2。當光闌灰度圖中間部分的像素數大小改變時，光闌的大小也會隨之改 變，光闌的大小為MXA，其中：
。當中間部分灰度圖的形狀改變時，可調 光闌的通光形狀也會相應地發生改變，其形狀與中間部分灰度圖的形狀相同。通過改變超 和Λ的大小，可以方便地調節光闌的形狀和大小，從而實現可調光闌的作用。
[0005] 優選地，空間光調制器的調制類型為純相位型調制，光闌灰度圖的中間部分像素 數滿足〇彡i?私〇彡Λ彡#。當4=0, Λ=〇時，可調光闌為全關狀態；當4=私Λ=厭]， 光闌為全開狀態，此時光闌的大小等于空間光調制器的相面尺寸，即A
[0006] 優選地，偏振分光棱鏡1和偏振分光棱鏡2型號相同，邊長J1多a?且J1彡/?。
【附圖說明】
[0007] 附圖1為可調光闌的結構示意圖。
[0008] 附圖2為光闌灰度圖的結構示意圖。
[0009] 附圖3為波長為i=633nm時，空間光調制器的相位調制變化圖。
[0010] 附圖4為中間部分灰度圖的像素大小變化時的光闌灰度圖。
[0011] 上述各附圖中的圖示標號為： (1)偏振分光棱鏡1、（2)空間光調制器、（3)偏振分光棱鏡2、（4)灰度值為a的灰度 圖、（5)灰度值為A的灰度圖。
[0012] 應該理解上述附圖只是示意性的，并沒有按比例繪制。
【具體實施方式】
[0013] 下面詳細說明本發明提出的一種基于空間光調制器的可調光闌的實施例，對本發 明進行進一步的描述。有必要在此指出的是，以下實施例只用于本發明做進一步的說明，不 能理解為對本發明保護范圍的限制，該領域技術熟練人員根據上述
【發明內容】
對本發明做出 一些非本質的改進和調整，仍屬于本發明的保護范圍。
[0014] 本發明的一個實施例為，采用為波長為i=633nm的紅色平面光束，空間光調制器 的像素數為1920X 1080,相面大小為15. 36mmX8. 64mm。附圖3為當波長為i=633nm時， 空間光調制器的相位調制變化圖。從圖中可以看到，當輸入灰度值為8的灰度圖時，空間光 調制器的相位調制為〇,當輸入灰度值為75的灰度圖時，空間光調制器的相位調制為〃。按 照本發明提出的方法制作光闌灰度圖，使中間部分的灰度值為8,周圍部分的灰度值為75， 附圖4(a)-(d是當中間部分灰度圖的像素大小分別為100X100、300X300、500X500和 700X700時的光闌灰度圖。將光闌灰度圖加載到空間光調制器上，并按附圖1所示使用兩 個偏振分光棱鏡調節光的偏振狀態，便可在偏振分光棱鏡2后面看到四個不同大小的紅色 光斑。
【主權項】
1. 一種基于空間光調制器的可調光闌，其特征在于，該器件包括偏振分光棱鏡1、空間 光調制器和偏振分光棱鏡2,它們平行放在同一水平面上。2. 根據權利要求1所述的一種基于空間光調制器的可調光闌，其特征在于，在初始狀 態下，用光源照射偏振分光棱鏡1時，5光被偏振分光棱鏡1反射，光直接經過偏振分光 棱鏡1并照射在空間光調制器上，在空間光調制器上加載一定結構的光闌灰度圖以改變 光的通光孔徑；設定空間光調制器的像素數為i/X水相面尺寸為首先測出空間光 調制器對波長為i的光波的相位調制范圍，并記錄空間光調制器相位調制為0和V時 的灰度值，分別記為a和A，然后，將灰度值為a和A的灰度圖相結合，制作出一幅光闌灰 度圖(像素數為i/ΧΛΟ,其中，中間部分(像素數為4ΧΛ)的灰度為a，周圍部分(像素數為 OlZXAi(XA))的灰度為&當在空間光調制器上加載光闌灰度圖時，中間部分對光的相位 調制為0，而周圍部分對光的相位調制為〃，光經過中間部分后依然為/??并通過偏振分 光棱鏡2，而周圍部分的光由于〃相位調制轉化為6?，無法通過偏振分光棱鏡2 ;當光闌 灰度圖中間部分的像素數大小改變時，光闌的大小也會隨之改變，光闌的大小為MX A，其 中；當中間部分灰度圖的形狀改變時，可調光闌的通光形狀也會相應地 發生改變，其形狀與中間部分灰度圖的形狀相同，通過改變i(和Λ的大小，可以方便地調節 光闌的形狀和大小，從而實現可調光闌的作用。3. 根據權利要求1所述的一種基于空間光調制器的可調光闌，其特征在于，空間 光調制器的調制類型為純相位型調制，光闌灰度圖的中間部分像素數滿足0 < i?私 0 < 水當4=〇, Λ=〇時，光闌為全關狀態；當4=私Λ=加寸，光闌為全開狀態，此時，光 闌的大小等于空間光調制器的相面尺寸，即&4. 根據權利要求1所述的一種基于空間光調制器的可調光闌，其特征在于，偏振分光 棱鏡1和偏振分光棱鏡2型號相同，邊長J1彡a?且J1彡
【專利摘要】本發明提出一種基于空間光調制器的可調光闌。該可調光闌包括偏振分光棱鏡1、空間光調制器和偏振分光棱鏡2，它們平行放在同一水平面上。通過在空間光調制器上加載光闌灰度圖實現了光闌可調。光闌灰度圖由兩部分組成，中間部分對光的相位調制為0，周圍部分對光的相位調制為<i>π</i>。通過改變中間灰度圖的像素大小來調節光闌的大小。當中間部分灰度圖的形狀改變時，可調光闌的通光形狀也會相應地發生改變，其形狀與中間部分灰度圖的形狀相同。
【IPC分類】G02F1/01
【公開號】CN105158934
【申請號】CN201510638412
【發明人】王瓊華, 王迪, 王德宏, 劉素娟
【申請人】四川大學
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年10月8日