专利名称：一种基于液晶光阀调制的高亮度可控赝热光源的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学元部件及光学系统，特别是一种基于液晶光阀调制的高亮度可控 赝热光源。
背景技术：
针对实验测量热光涨落的两个基本难点第一，热光的相干时间很短，即使对于最 好的线状谱光源发出的准单色光，相干时间也只能达到lO—n-lO,秒；第二，现有的光探测 器，响应时间最快才达到10_9秒。因此现有的光电探测器，无法测出热光场涨落的瞬时强度 [见戚康男，秦克诚，程路.统计光学导论，P410]。为了克服这两个困难，Martienssen和Spiller于1964年发明了一种连续式赝热 光源[见 W. Martienssen, E. Spiller, "Coherence and Fluctuations in LightBeams，，， American Journal ofPhysics 32，8 (1964) .]。2006年，为了克服连续式赝热光源不满足真 实热光场的交叉谱纯度条件等问题，中国科学院上海光学精密机械研究所的韩申生等人发 明了一种高亮度脉冲式赝热光源[见刘红林，张明辉，魏青.第十二届全国量子光学学术会 议论文摘要集.2006.]。上述技术用于模拟真实热光场的涨落；由于具有很长的相干时间， 能被现有的光电探测器探测到热光涨落；并且由于其能够比较好的模拟真实热光场的相关 统计特性，所以为研究与热光场涨落相关的领域提供了条件。但上述的赝热光源还具有一 定的局限性，主要表现在1.旋转的毛玻璃片存在较大的机械变动，为实际的工程应用造成了不便。2.实验的可重复性较差，难以精确定标。

发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于液晶光阀调制的高亮度可控赝热 光源。该赝热光场的热涨落，能被现有的光电探测系统真实记录，且没有机械变动，只要 通过控制加载在液晶光阀上的RGB图像信号，就能控制液晶光阀进行调制，产生赝热光源， 实验可重复性高。本发明的技术解决方案如下一种基于液晶光阀调制的高亮度可控赝热光源，其构成包括脉冲式激光器1、可调 扩束准直系统2、起偏器3、第一检偏器4、可调孔径光阑5、液晶光阀6、第二检偏器7和液 晶光阀控制系统11，所述脉冲式激光器1、可调扩束准直系统2、起偏器3、第一检偏器4、可 调孔径光阑5位于同一光轴9上，所述光轴9位于液晶光阀6的入射光光轴上，并且所述光 轴9同液晶光阀6的法线成一定的角度，当希望获得纯相位调制的光场时，所述的角度小于 6°。所述的第二检偏器7位于与上述入射光光轴9相对应的反射光光轴10上，所述脉冲 式激光器1输出的激光，照射在由液晶光阀控制系统11控制的液晶光阀6上，通过改变加 载在液晶光阀上的控制信号，得到所需的散斑场，即赝热光场。
所述的液晶光阀采用纯相位高分辨率矩阵型液晶光阀，计算机产生一个RGB图像 信号传给液晶光阀的驱动电路，进而驱动液晶光阀，RGB图像每一点的值决定了液晶光阀输 出光束的相位偏移量，控制RGB图像每一点的值就可以控制液晶光阀每一点的相移，从而 对光束空间相位分布进行调制。所述的液晶光阀上加载的控制信号的周期T与所述的脉冲式激光器输出激光脉 冲的间隔At相等A t = T所述的液晶光阀控制系统在同一周期中，用于触发激光器的脉冲要比用于触发液 晶光阀的脉冲延迟20ms，用于让液晶光阀的调制结果稳定下来。所述的液晶光阀控制系统加载在液晶光阀上的RGB图像，在同一周期中，图像上 各个点的值不相关；在不同的周期里的两幅图像上各点的值，相互之间也是不相关的。所述的起偏器3和第一检偏器4的消光比为500 1，由于纯相位调制的液晶光阀 对入射光的偏振态比较敏感，通过调节起偏器3和第一检偏器4，使得入射到液晶光阀上的 激光光束尽量是线偏振光，且偏振方向与液晶光阀的慢轴方向平行。本发明的技术效果该赝热光源具有热光场的所有统计特性，且解决了原有技术背景下的困难高亮度，由于单个散斑场脉冲的能量由激光器单个脉冲的能量决定，且由于采用 的是纯相位调制的液晶光阀，输出的调制后的激光能量损失小。无机械变动，由于液晶光阀只需要控制加载在其上的RGB图像信息，就可以改变 输出的光场，所以不需要改变光路就可以实现不同的光场调制。可重复性佳，在同样的实验条件上，加载相同的RGB图像信息，就可以得到同样的 光场，为定标提供了可能。


图1为本发明基于液晶光阀调制方式的高亮度可控赝热光源装置结构框图，图 中1 脉冲式激光器，2 可调扩束准直系统，3 起偏器，4 第一检偏器，5 可调孔径光 阑，6 液晶光阀，7 第二检偏器，8 赝热光场，9 入射光光轴，10 反射光光轴，11 液晶光 阀控制系统。图2为本发明实施例产生的散斑场在相干时间内的空间强度分布图。
具体实施例方式下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。请参阅图1，图1为本发明基于液晶光阀调制方式的高亮度可控赝热光源装置结 构框图，也是本发明一个实施例，由图可见，本发明基于液晶光阀调制的高亮度可控赝热光 源，其构成包括脉冲式激光器1、可调扩束准直系统2、起偏器3、第一检偏器4、可调孔径光 阑5、液晶光阀6、第二检偏器7和液晶光阀控制系统11，所述脉冲式激光器1、可调扩束准 直系统2、起偏器3、第一检偏器4、可调孔径光阑5位于同一光轴9上，所述光轴9位于液晶
4光阀6的入射光光轴上，并且所述光轴9同液晶光阀6的法线成一定的角度，当希望得到纯 相位调制的光场，所述的角度小于6°。所述的第二检偏器7位于与上述入射光光轴9相对 应的反射光光轴10上，所述脉冲式激光器1输出的激光，照射在由液晶光阀控制系统11控 制的液晶光阀6上，通过改变加载在液晶光阀上的控制信号，得到所需的散斑场，即赝热光 场。本实施例的脉冲式激光器1采用650nm波段半导体脉冲式激光器。本实施例的液晶光阀6采用BNS公司的XY面阵相位型液晶光阀ModelA512，它是 一款纯相位高分辨率矩阵型液晶光阀，由计算机产生一个RGB图像信号传给液晶光阀的驱 动电路，进而驱动液晶光阀，RGB图像各个点的值决定了液晶光阀相对应的像元输出光束的 相位偏移量，控制RGB图像每一点的值就可以控制液晶光阀每一点的相移，从而对光束空 间相位分布进行调制。本实施例的液晶光阀6上加载的控制信号的周期T与所述的脉冲式激光器1输出 的激光脉冲的间隔At相等A t = T本实施例的液晶光阀控制系统11在同一周期中，用于触发脉冲式激光器1的脉冲 要比用于触发液晶光阀6的脉冲延迟20ms，用于让液晶光阀的调制结果稳定下来。本实施例的液晶光阀控制系统11加载在液晶光阀6上的RGB图像，在同一周期 中，图像上各个点的值不相关；在不同的周期里的两幅图像上各点的值，相互之间也是不相 关的。本实施例的起偏器3和第一检偏器4的消光比500 1，由于纯相位调制的液晶光 阀对入射光的偏振态比较敏感，通过调节起偏器3和第一检偏器4，使得入射到液晶光阀6 上的激光光束尽量是线偏振光，且偏振方向与液晶光阀6的慢轴方向平行。本实施例的第二检偏器7的消光比为500 1，由于经过液晶光阀调制后的光场， 偏振态会产生一定的变化，通过第二检偏器7的作用，使得得到的赝热光场为线偏振光。激光脉冲经准直、滤波、检偏后，投射到液晶光阀6上，光斑的大小由可调孔径光 阑5决定，为了减小液晶光阀自身器件的小孔衍射现象的影响，同时能够充分利用液晶光 阀上各个像素点，建议孔径光阑大小与液晶光阀有效面积相等。图2为本发明实施例产生的散斑场在相干时间内的空间强度分布图，其高对比度 表明该赝热光源适用于相干时间内的探测。
权利要求
一种基于液晶光阀调制方式的高亮度可控赝热光源，它由脉冲式激光器(1)、可调扩束准直系统(2)、起偏器(3)、第一检偏器(4)、可调孔径光阑(5)、液晶光阀(6)、第二检偏器(7)和液晶光阀控制系统(11)构成，其特征在于所述的脉冲式激光器(1)、可调扩束准直系统(2)、起偏器(3)、第一检偏器(4)、可调孔径光阑(5)位于同一光轴(9)上，所述光轴(9)位于液晶光阀(6)的入射光光轴上，并且所述光轴(9)同液晶光阀(6)的法线成一定的角度，当希望获得纯相位调制的光场时，所述的角度小于6°；所述的第二检偏器(7)位于同上述的入射光光轴相对应的反射光光轴(10)上；所述的脉冲式激光器(1)输出的激光照射在由液晶光阀控制系统(11)控制的液晶光阀(6)上，通过改变加载在液晶光阀(6)上的控制信号，得到所需的散斑场，即赝热光场。
2.根据权利要求1所述的一种基于液晶光阀调制方式的高亮度可控赝热光源，其特征 在于所述的液晶光阀(6)采用纯相位高分辨率矩阵型液晶光阀。
3.根据权利要求1所述的一种基于液晶光阀调制方式的高亮度可控赝热光源，其特征 在于所述的液晶光阀(6)上加载的控制信号的周期T与所述的脉冲式激光器(1)输出的 激光脉冲的间隔Δ t相等Δ t = T。
4.根据权利要求1所述的一种基于液晶光阀调制方式的高亮度可控赝热光源，其特征 在于所述的液晶光阀控制系统(11)在同一周期中，用于触发脉冲式激光器(1)的脉冲要 比用于触发液晶光阀(6)的脉冲延迟至少20ms。
5.根据权利要求1所述的一种基于液晶光阀调制方式的高亮度可控赝热光源，其特征 在于所述的液晶光阀控制系统(11)加载在液晶光阀(6)上的RGB图像，在同一周期中，图 像上各个点的值不相关；在不同的周期里的两幅图像上各点的值，相互之间也是不相关的。
6.根据权利要求1所述的一种基于液晶光阀调制方式的高亮度可控赝热光源，其特征 在于所述的起偏器(3)和第一检偏器(4)的消光比为500 1，通过调节起偏器(3)和第 一检偏器(4)使得入射到液晶光阀(6)上的激光光束是线偏振光，且偏振方向与液晶光阀 (6)的慢轴方向平行。
全文摘要
本发明公开了一种基于液晶光阀调制方式的高亮度可控赝热光源，其包括脉冲式激光器、可调扩束准直系统、起偏器、第一检偏器、可调孔径光阑、液晶光阀、第二检偏器、液晶光阀控制系统。所述的脉冲式激光器、可调扩束准直系统、起偏器、第一检偏器、可调孔径光阑位于同一光轴上，所述光轴位于液晶光阀的入射光光轴上，另一片第二检偏器位于与所述入射光光轴相对应的液晶光阀反射光光轴上。激光器输出的激光最后照射在由液晶光阀控制系统控制的液晶光阀上，通过控制液晶光阀，得到动态的散斑场，即为赝热光场。本发明所产生的高亮度可控赝热光源的热涨落，能被有限通频带的光电探测系统真实记录，通过控制加载在液晶光阀上的RGB图像，可以得到满足真实热光场的交叉谱纯度条件，并且每个时刻产生的赝热光场是可控的。
文档编号G01J1/08GK101839763SQ20101016506
公开日2010年9月22日 申请日期2010年4月29日 优先权日2010年4月29日
发明者刘世超, 沈夏, 秦洁心, 舒嵘, 陈弈, 韩申生, 黄庚华 申请人:中国科学院上海技术物理研究所