CN110967847A - 一种复振幅空间光调制器及其工作方法 - Google Patents

一种复振幅空间光调制器及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种复振幅空间光调制器及其工作方法。所述复振幅空间光调制器包括调制面板和驱动装置，所述调制面板包括多个复振幅调制单元，所述驱动装置包括多个驱动单元；所述复振幅调制单元用于对入射光的位相和振幅同时进行调制；所述驱动单元与所述复振幅调制单元一一对应，所述驱动单元用于向对应的所述复振幅调制单元加载调制信息，从而对入射光进行复振幅调制。本申请提供的复振幅空间光调制器实现了单一复振幅空间光调制器对入射光的复振幅调制，从而简化了复振幅调制装调步骤，降低了复振幅调制技术的成本。

Description

一种复振幅空间光调制器及其工作方法
技术领域
本申请涉及光学领域，具体地，涉及一种复振幅空间光调制器、一种复振幅空间光调制器的工作方法。
背景技术
空间光调制器是一种通过对光场的某个参量进行调制、从而将一定的信息写入光波中的光学器件，通过空间光调制器可以方便的将信息加载到一维或二维光场中。
现有的空间光调制器仅能实现单一的振幅调制或位相调制，当需要对入射光进行复振幅调制，即对入射光的位相和振幅同时进行调制时，因此需要将两个空间光调制器组合使用，而且必须保证两个空间光调制器的像素大小与分辨率一致。在对两个空间光调制器的像素一一进行匹配时，装调复杂，加大了操作难度，不利于实际的使用。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题的至少一个方面，本申请提供一种复振幅空间光调制器、一种复振幅空间光调制器的工作方法。
作为本申请的第一个方面，提供一种复振幅空间光调制器，所述复振幅空间光调制器包括调制面板和驱动装置，所述调制面板包括多个复振幅调制单元，所述驱动装置包括多个驱动单元；
所述复振幅调制单元用于对入射光的位相和振幅同时进行调制；
所述驱动单元与所述复振幅调制单元一一对应，所述驱动单元用于向对应的所述复振幅调制单元加载调制信息，从而对入射光进行复振幅调制。
可选地，每个所述复振幅调制单元包括位相调制亚元和振幅调制亚元；
所述位相调制亚元用于根据所述驱动单元加载的调制信息对入射光的位相进行调制；
所述振幅调制亚元用于根据所述驱动单元加载的调制信息对入射光的振幅进行调制。
可选地，所述调制面板包括第一液晶结构阵列与第一微纳结构阵列，所述第一液晶结构阵列包括多个第一液晶结构单元，所述第一微纳结构阵列包括多个第一微纳结构单元，所述第一液晶结构单元与所述第一微纳结构单元一一对应设置，每一个所述第一液晶结构单元与对应的所述第一微纳结构单元构成一个所述复振幅调制单元；
所述第一液晶结构单元构成所述位相调制亚元，用于根据所述驱动单元加载的调制信息对入射光的位相进行调制；
所述第一微纳结构单元构成所述振幅调制亚元，用于根据所述驱动单元加载的调制信息对入射光的振幅进行调制。
可选地，所述调制面板包括第二微纳结构阵列与第三微纳结构阵列，所述第二微纳结构阵列包括多个第二微纳结构单元，所述第三微纳结构阵列包括多个第三微纳结构单元，所述第二微纳结构单元与所述第三微纳结构单元一一对应设置，每一个所述第二微纳结构单元与对应的所述第三微纳结构单元构成一个所述复振幅调制单元；
所述第二微纳结构单元构成所述位相调制亚元，用于根据所述驱动单元加载的调制信息对入射光的位相进行调制；
所述第三微纳结构单元构成所述振幅调制亚元，用于根据所述驱动单元加载的调制信息对入射光的振幅进行调制。
可选地，每个所述驱动单元包括第一驱动亚元和第二驱动亚元；
所述第一驱动亚元与所述驱动单元对应的复振幅调制单元的位相调制亚元对应，用于向所述位相调制亚元加载位相调制信息，从而对入射光的位相进行调制；
所述第二驱动亚元与所述驱动单元对应的复振幅调制单元的振幅调制亚元对应，用于向所述振幅调制亚元加载振幅调制信息，从而对入射光的振幅进行调制。
可选地，每个所述驱动单元包括第一电极与第二电极；
所述第一电极构成所述第一驱动亚元，用于改变所述位相调制亚元的电压向所述位相调制亚元加载位相调制信息，从而对入射光的位相进行调制；
所述第二电极构成所述第二驱动亚元，用于改变所述振幅调制亚元的电压向所述振幅调制亚元加载振幅调制信息，从而对入射光的振幅进行调制。
可选地，所述调制面板包括第四微纳结构阵列，所述第四微纳结构阵列包括多个第四微纳结构单元；
所述第四微纳结构单元构成所述复振幅调制单元，用于对入射光的位相和振幅同时进行调制。
作为本申请的第二个方面，提供一种复振幅空间光调制器的工作方法，所述复振幅空间光调制器包括调制面板和驱动装置，所述调制面板包括多个复振幅调制单元，所述驱动装置包括多个驱动单元，所述工作方法包括：
所述复振幅调制单元对入射光的位相和振幅同时进行调制；
所述驱动单元与所述复振幅调制单元一一对应，所述驱动单元向对应的所述复振幅调制单元加载调制信息，从而对入射光进行复振幅调制。
可选地，每个所述复振幅调制单元包括位相调制亚元和振幅调制亚元，所述工作方法包括：
所述位相调制亚元根据所述驱动单元加载的调制信息对入射光的位相进行调制；
所述振幅调制亚元根据所述驱动单元加载的调制信息对入射光的振幅进行调制。
可选地，每个所述驱动单元包括第一驱动亚元和第二驱动亚元，所述工作方法包括：
所述第一驱动亚元与所述驱动单元对应的复振幅调制单元的位相调制亚元对应，向所述位相调制亚元加载位相调制信息，从而对入射光的位相进行调制；
所述第二驱动亚元与所述驱动单元对应的复振幅调制单元的振幅调制亚元对应，向所述振幅调制亚元加载振幅调制信息，从而对入射光的振幅进行调制。
本申请提供的复振幅空间光调制器，在调制面板上设置有多个复振幅调制单元，可以根据驱动装置的驱动单元加载的调制信息对入射光的振幅和位相进行调制，即实现了单一复振幅空间光调制器对入射光的复振幅调制，从而简化了复振幅调制装调步骤，降低了复振幅调制技术的成本。
附图说明
附图是用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本申请，但并不构成对本申请的限制。在附图中：
图1是本申请提供的复振幅空间光调制器的一种实施方式的结构示意图；
图2是本申请提供的复振幅空间光调制器的另一种实施方式的结构示意图；
图3是本申请提供的复振幅空间光调制器的又一种实施方式的结构示意图；
图4是本申请提供的复振幅空间光调制器的再一种实施方式的结构示意图；
图5是本申请提供的复振幅空间光调制器的再一种实施方式的结构示意图；
图6是本申请提供的复振幅空间光调制器的工作方法的一种实施方式的流程图；
图7是本申请提供的复振幅空间光调制器的工作方法的另一种实施方式的流程图；
图8是本申请提供的复振幅空间光调制器的工作方法的又一种实施方式的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本申请的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。
作为本实施方式的第一个方面，提供一种复振幅空间光调制器，所述复振幅空间光调制器包括调制面板1和驱动装置2，所述调制面板1包括多个复振幅调制单元11，所述驱动装置包括多个驱动单元21。当入射光照射到所述复振幅调制单元11上时，所述复振幅调制单元11对入射光的位相和振幅同时进行调制，从而得到调制光。在本实施方式中，所述复振幅调制单元11能够实现透射式或反射式调制效果，即本实施方式提供的复振幅空间光调制器可以是透射式空间光调制器或反射式空间光调制器。所述驱动单元21与所述复振幅调制单元11一一对应，所述驱动单元21用于向对应的所述复振幅调制单元11加载调制信息，从而对入射光进行复振幅调制。本实施方式对所述驱动单元21如何向所述复振幅调制单元11加载调制信息不做特殊限定，例如，可以通过改变所述复振幅调制单元11的电压或温度以改变其光学性质，从而将调制信息加载到所述复振幅调制单元11上。
本实施方式提供的复振幅空间光调制器，在调制面板上设置有多个复振幅调制单元，可以根据驱动装置的驱动单元加载的调制信息对入射光的振幅和位相进行调制，即实现了单一复振幅空间光调制器对入射光的复振幅调制，从而简化了复振幅调制装调步骤，降低了复振幅调制技术的成本。
假设入射光的复振幅信息为1exp(j0)＝1，出射光的复振幅信息为
Figure BDA0002327326040000051
其中，振幅调制范围A∈[0,1]，位相调制范围
Figure BDA0002327326040000052
可见，可以对入射光的位相和振幅分别进行调制，然后经过耦合就可以得到经过复振幅调制的调制光。进一步地，作为一种具体的实施方式，可以在一个复振幅调制单元上放置一个振幅调制亚元和一个位相调制亚元，则通过这一复振幅调制单元的出射光为振幅调制亚元和一个位相调制亚元调制后的耦合光。如图2所示，每个所述复振幅调制单元11包括位相调制亚元101和振幅调制亚元102；所述位相调制亚元101用于根据所述驱动单元21加载的调制信息对入射光的位相进行调制；所述振幅调制亚元102用于根据所述驱动单元21加载的调制信息对入射光的振幅进行调制。
需要说明的是，本实施方式对于位相调制亚元101与振幅调制亚元102的排列方式不做特殊限定。图2仅示例性的画出了位相调制亚元101位于振幅调制亚元102上方的情况。
本实施方式对位相调制亚元101与振幅调制亚元102的具体结构不做特殊限定，凡是能对入射光进行位相或振幅调制的结构都属于本申请的保护范围。
具体地，本实施方式提供位相调制亚元101与振幅调制亚元102的三种具体实施例：
实施例一
如图2和图3所示，所述调制面板1由第一液晶结构阵列与第一微纳结构阵列组成，所述第一液晶结构阵列包括多个第一液晶结构单元，所述第一微纳结构阵列包括多个第一微纳结构单元，所述第一液晶结构单元与所述第一微纳结构单元一一对应设置，每一个所述第一液晶结构与对应的所述第一微纳结构构成一个所述复振幅调制单元11；所述第一液晶结构单元构成所述位相调制亚元101，用于根据所述驱动单元21加载的调制信息对入射光的位相进行调制；所述第一微纳结构单元构成所述振幅调制亚元102，用于根据所述驱动单元21加载的调制信息对入射光的振幅进行调制。
实施例二
如图2和图4所示，所述调制面板1包括第二微纳结构阵列与第三微纳结构阵列，所述第二微纳结构阵列包括多个第二微纳结构单元，所述第三微纳结构阵列包括多个第三微纳结构单元，所述第二微纳结构单元与所述第三微纳结构单元一一对应设置，每一个第二微纳结构单元与对应的所述第三微纳结构单元构成一个所述复振幅调制单元11；所述第二微纳结构单元构成所述位相调制亚元101，用于根据所述驱动单元21加载的调制信息对入射光的位相进行调制；所述第三微纳结构单元构成所述振幅调制亚元102，用于根据所述驱动单元21加载的调制信息对入射光的振幅进行调制。
实施例三
如图2和图5所示，所述调制面板包括第四微纳结构阵列，所述第四微纳结构阵列包括多个第四微纳结构单元；所述第四微纳结构单元构成所述复振幅调制单元11，用于对入射光的位相和振幅同时进行调制。进一步地，所述第四微纳结构单元为C型环结构，该C型环结构可以根据调制信息改变内外环的半径差从而对入射光的振幅进行调制，还可以根据调制信息改变开口方向从而对入射光的位相进行调制。
在本实施方式中，通过向位相调制亚元101与振幅调制亚元102分别加载调制信息，实现对入射光的位相和振幅分别进行调制。相应地，如图2所示，所述驱动装置2的每个所述驱动单元21包括第一驱动亚元201和第二驱动亚元202；所述第一驱动亚元201与所述驱动单元21对应的复振幅调制单元11的位相调制亚元101对应，用于向所述位相调制亚元101加载位相调制信息，从而对入射光的位相进行调制；所述第二驱动亚元202与所述驱动单元21对应的复振幅调制单元11的振幅调制亚元102对应，用于向所述振幅调制亚元102加载振幅调制信息，从而对入射光的振幅进行调制。
本实施方式对第一驱动亚元201和第二驱动亚元202的结构不做特殊限定，对于第一驱动亚元201、第二驱动亚元202与位相调制亚元101、振幅调制亚元102的设置方式也不做特殊限定。图2仅示例性的画出了第一驱动亚元201位于位相调制亚元101上方、第二驱动亚元202位于振幅调制亚元102下方的情况。
具体地，本实施方式提供第一驱动亚元201和第二驱动亚元202的一种实施例：
实施例四
每个所述驱动单元21包括第一电极与第二电极；所述第一电极构成所述第一驱动亚元，用于改变所述位相调制亚元的电压向所述位相调制亚元加载位相调制信息，从而对入射光的位相进行调制；所述第二电极构成所述第二驱动亚元，用于改变所述振幅调制亚元的电压向所述振幅调制亚元加载振幅调制信息，从而对入射光的振幅进行调制。
作为本实施方式的第二个方面，提供一种复振幅空间光调制器的工作方法，如图1所示，所述复振幅空间光调制器包括调制面板1和驱动装置2，所述调制面板1包括多个复振幅调制单元11，所述驱动装置包括多个驱动单元21，如图6所示，所述工作方法包括：
在步骤S101中，所述复振幅调制单元对入射光的位相和振幅同时进行调制；
在步骤S102中，所述驱动单元与所述复振幅调制单元一一对应，所述驱动单元向对应的所述复振幅调制单元加载调制信息，从而对入射光进行复振幅调制。
如图2所示，当每个所述复振幅调制单元11包括位相调制亚元101和振幅调制亚元102时，如图7所示，步骤S101具体包括：
在步骤S101a中，所述位相调制亚元根据所述驱动单元加载的调制信息对入射光的位相进行调制；
在步骤S101b中，所述振幅调制亚元根据所述驱动单元加载的调制信息对入射光的振幅进行调制。
如图2所示，当每个所述驱动单元21包括第一驱动亚元201和第二驱动亚元202，如图8所示，步骤S102具体包括：
在步骤S102a中，所述第一驱动亚元与所述驱动单元对应的复振幅调制单元的位相调制亚元对应，向所述位相调制亚元加载位相调制信息，从而对入射光的位相进行调制；
在步骤S102b中，所述第二驱动亚元与所述驱动单元对应的复振幅调制单元的振幅调制亚元对应，向所述振幅调制亚元加载振幅调制信息，从而对入射光的振幅进行调制。
需要说明的是，在实际应用中，可以对本实施方式中提供的各工作方法中的不同步骤进行组合，以得到新的技术方案，该新的技术方案也应属于本申请的保护范围。
本实施方式提供的复振幅空间光调制器的工作方法，所述复振幅空间光调制器的调制面板上设置有多个复振幅调制单元，根据驱动装置的驱动单元加载的调制信息对入射光的振幅和位相进行调制，实现了单一复振幅空间光调制器对入射光的复振幅调制，从而简化了复振幅调制装调步骤，降低了复振幅调制技术的成本。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本申请的原理而采用的示例性实施方式，然而本申请并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本申请的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种复振幅空间光调制器，其特征在于，所述复振幅空间光调制器包括调制面板和驱动装置，所述调制面板包括多个复振幅调制单元，所述驱动装置包括多个驱动单元；
所述复振幅调制单元用于对入射光的位相和振幅同时进行调制；
所述驱动单元与所述复振幅调制单元一一对应，所述驱动单元用于向对应的所述复振幅调制单元加载调制信息，从而对入射光进行复振幅调制。
2.根据权利要求1所述的复振幅空间光调制器，其特征在于，每个所述复振幅调制单元包括位相调制亚元和振幅调制亚元；
所述位相调制亚元用于根据所述驱动单元加载的调制信息对入射光的位相进行调制；
所述振幅调制亚元用于根据所述驱动单元加载的调制信息对入射光的振幅进行调制。
3.根据权利要求2所述的复振幅空间光调制器，其特征在于，所述调制面板包括第一液晶结构阵列与第一微纳结构阵列，所述第一液晶结构阵列包括多个第一液晶结构单元，所述第一微纳结构阵列包括多个第一微纳结构单元，所述第一液晶结构单元与所述第一微纳结构单元一一对应设置，每一个所述第一液晶结构单元与对应的所述第一微纳结构单元构成一个所述复振幅调制单元；
所述第一液晶结构单元构成所述位相调制亚元，用于根据所述驱动单元加载的调制信息对入射光的位相进行调制；
所述第一微纳结构单元构成所述振幅调制亚元，用于根据所述驱动单元加载的调制信息对入射光的振幅进行调制。
4.根据权利要求2所述的复振幅空间光调制器，其特征在于，所述调制面板包括第二微纳结构阵列与第三微纳结构阵列，所述第二微纳结构阵列包括多个第二微纳结构单元，所述第三微纳结构阵列包括多个第三微纳结构单元，所述第二微纳结构单元与所述第三微纳结构单元一一对应设置，每一个所述第二微纳结构单元与对应的所述第三微纳结构单元构成一个所述复振幅调制单元；
所述第二微纳结构单元构成所述位相调制亚元，用于根据所述驱动单元加载的调制信息对入射光的位相进行调制；
所述第三微纳结构单元构成所述振幅调制亚元，用于根据所述驱动单元加载的调制信息对入射光的振幅进行调制。
5.根据权利要求2至4任意一项所述的复振幅空间光调制器，其特征在于，每个所述驱动单元包括第一驱动亚元和第二驱动亚元；
所述第一驱动亚元与所述驱动单元对应的复振幅调制单元的位相调制亚元对应，用于向所述位相调制亚元加载位相调制信息，从而对入射光的位相进行调制；
所述第二驱动亚元与所述驱动单元对应的复振幅调制单元的振幅调制亚元对应，用于向所述振幅调制亚元加载振幅调制信息，从而对入射光的振幅进行调制。
6.根据权利要求5所述的复振幅空间光调制器，其特征在于，每个所述驱动单元包括第一电极与第二电极；
所述第一电极构成所述第一驱动亚元，用于改变所述位相调制亚元的电压向所述位相调制亚元加载位相调制信息，从而对入射光的位相进行调制；
所述第二电极构成所述第二驱动亚元，用于改变所述振幅调制亚元的电压向所述振幅调制亚元加载振幅调制信息，从而对入射光的振幅进行调制。
7.根据权利要求1所述的复振幅空间光调制器，其特征在于，所述调制面板包括第四微纳结构阵列，所述第四微纳结构阵列包括多个第四微纳结构单元；
所述第四微纳结构单元构成所述复振幅调制单元，用于对入射光的位相和振幅同时进行调制。
8.一种复振幅空间光调制器的工作方法，其特征在于，所述复振幅空间光调制器包括调制面板和驱动装置，所述调制面板包括多个复振幅调制单元，所述驱动装置包括多个驱动单元，所述工作方法包括：
所述复振幅调制单元对入射光的位相和振幅同时进行调制；
所述驱动单元与所述复振幅调制单元一一对应，所述驱动单元向对应的所述复振幅调制单元加载调制信息，从而对入射光进行复振幅调制。
9.根据权利要求8所述的工作方法，其特征在于，每个所述复振幅调制单元包括位相调制亚元和振幅调制亚元，所述工作方法包括：
所述位相调制亚元根据所述驱动单元加载的调制信息对入射光的位相进行调制；
所述振幅调制亚元根据所述驱动单元加载的调制信息对入射光的振幅进行调制。
10.根据权利要求9所述的工作方法，其特征在于，每个所述驱动单元包括第一驱动亚元和第二驱动亚元，所述工作方法包括：
所述第一驱动亚元与所述驱动单元对应的复振幅调制单元的位相调制亚元对应，向所述位相调制亚元加载位相调制信息，从而对入射光的位相进行调制；
所述第二驱动亚元与所述驱动单元对应的复振幅调制单元的振幅调制亚元对应，向所述振幅调制亚元加载振幅调制信息，从而对入射光的振幅进行调制。
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