[发明专利]利用不同波长光波读光折变光栅实现光学信息处理的方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及光折变效应与光学图像处理领域。

(二)背景技术

光学信息处理是随着激光器的问世而蓬勃发展起来的一个研究方向，是现代信息处理中一个重要组成部分，在现代光学研究领域中占有很重要的地位。所谓光学信息处理，是指基于对光学频谱的分析，利用傅里叶光学理论，通过空域或频域调制，借助空间滤波等技术对光的强度、相位、波长和偏振态等进行处理的过程，较多用于对二维图像的处理。

光学信息处理作为一门新兴学科发展极快。20世纪80年代以后，随着高新技术的蓬勃兴起，人类进入了一个“信息爆炸时代”，进而要求对超大量信息具有快速处理的能力。例如，战略防御计划、气体动力学、中长期天气预报、机器入视觉、人工智能等许多方面都对数据处理提出了超高速和超大容量的要求。要求在预定的时间段内获得准确的结果，而这些都对信息处理技术提出了极高的要求。为了满足这种需求而发展起来的电子技术随着电子功能器件的小型化，其信息处理速度日益加快，使其成为目前信息处理领域的主要处理手段。然而，光以其速度快、抗干扰能力强、可大量并行处理等特点逐渐显示出其独特的优越性。在光学信息处理基础上发展起来的光处理研究及其相关技术已为该领域注入了新的生命，成为十分活跃的一个研究方向。

为了满足日益增长的光学图像处理技术发展的需要，开展新型非线性光学材料的性质及其新应用的研究是当前的迫切任务，也是光学及光电功能材料等领域的前沿研究课题。当前，利用光折变材料的非线性光学特性已经实现了大容量光学信息的存储与识别，并制成了各种功能的光学器件。

但是利用光折变材料的拉曼-纳斯衍射(Raman-Nath衍射)特性进行光学信息处理的研究还不多，这主要是由于到目前为止大多数光折变材料的拉曼-纳斯衍射光都比较模糊，很难形成清晰的拉曼-纳斯衍射图像，因此对其进行光学信息处理的理论和实验研究很少。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种图像处理速度快，结构简单，成本低的利用不同波长光波读光折变光栅实现光学信息处理的方法。

本发明的目的是这样实现的：步骤一、制备体全息光栅：从第一激光器1出射的激光束经过半透半反镜2分束后，被反射镜3、4反射后成为两束相干的光束，其中一束经过空间光滤波器5，第一傅里叶透镜6，空间光调制器7，第二傅里叶透镜8后被加载上待处理的图像信息，成为信号光，另一束是不携带任何信息的参考光，它们相交在光折变体9内形成光强分布不均匀的干涉条纹，并利用光折变效应在光折变体9中记录下相位体全息光栅，等待光栅稳定后，由光折变体9得到存储有光学图像信息的元件，所述两束具有相干性的光束在相交时的夹角应使这时发生的衍射为拉曼-纳斯衍射；步骤二、图像处理过程：将步骤一制备的光栅元件(即光折变体9)放在从不同波长第二激光器10直接出射的光路中，使其出射的光束直接输入到元件的光输入端，利用拉曼-纳斯衍射在元件的光输出端即可获得多个衍射图像，衍射图像的大小与激光器的波长成比例。

本发明还有这样一些技术特征：

1、步骤一中所述两束具有相干性的光束的光程差小于所述光束的相干长度；

2、步骤一中所述光折变体9选用能够产生光折变效应并有清晰拉曼-纳斯衍射图像的有机材料或无机材料；

3、步骤二中所述第二激光器10的波长决定于步骤一中所述第一激光器1的波长以及最终需要实现的图像信息的放大或缩小倍数，图像信息的放大或缩小倍数正比于第二激光器10的波长与第一激光器1的波长的比值；