[发明专利]一种基于正交移相共轭干涉仪方法的液晶型光学器件相位检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及液晶型光学器件相位检测领域，具体涉及一种基于正交移相共轭干涉仪方法的液晶型光学器件相位检测方法。

背景技术

在液晶的众多特性中，液晶电控双折射效应是非常重要的一个特征。电控双折射效应可在液晶分子长轴方向对入射偏振光相位进行控制，利用此性质可将液晶用于显示、光通讯、光信息处理以及波前校正、光学相控阵等方面。其具有的独特优点使得可应用光谱范围宽、调谐电压低、双折射率连续可调、损耗低、重复性好、用液晶制作各种器件体积小且成本较低。因此国内外学者基于液晶的电控双折射特性研制并制备了多种液晶光学器件，如液晶空间光调制器、液晶相位延迟器、液晶透镜、液晶光栅等器件。此类光学器件的快速发展使自适应光学、空间光通讯等系统的小型化、低成本化成为可能。然而该类液晶光学器件的光学相位调制准确性是其有效应用的关键，受测量方法的限制，其相位调制性能很难准确测量与标定，所以针对液晶光学器件相位调制性能的检测是器件研制过程中一个极为重要的关键环节。

目前对于液晶空间光调制器和液晶透镜器件，可采用双缝干涉法和Mach-Zehnder干涉仪进行测量，但这两种方法各有一定局限性。利用双缝干涉，一次只能测量在双缝中的一条缝所处位置的相位调制情况，而难以对整个液晶面上的情况进行测量。Mach-Zehnder干涉仪则可以获得整个平面的相位变化情况，但该干涉仪的信号臂和参考臂不共光路，因此对检测装置的稳定性和采用光学元件的加工质量均有较高的要求。使系统是共光路或准共光路的，但相位恢复算法复杂、迭代运算缓慢、检测精度和速度低，共光路的径向剪切干涉法、横向剪切干涉法、径向剪切干涉仪的方案就是这类方法的几种典型代表。而基于共轭移相的干涉技术由于为Mach-Zehnder结构，检测系统同样面临外界环境干扰的这一问题。这些方法一般相位恢复算法复杂、抗振性能能力差。

发明内容

针对现有技术存在的问题，提供一种基于正交移相共轭干涉仪方法的液晶型光学器件相位检测方法。

本发明采用的技术方案为：

一种基于正交移相共轭干涉仪方法的液晶型光学器件相位检测方法，在移相干涉技术中将入射光正交偏振分解为一路移相参考臂和一路信号臂从而共光路入射进入液晶光学器件进行液晶调制相位的检测，并采用共轭光学系统将液晶光学器件出射端与面阵探测器成相面共轭。

作为本发明的优选实施方式，偏振方向由半波片控制的线偏振激光器发出的激光，经偏振分光棱镜分束，透射出p光和s光，所述透射的p光经快轴与x轴夹角为45°的第一1/4波片后为左旋圆偏振光，经反射镜反射回第一1/4波片后为s光，再次经所述偏振分光棱镜后反射出的该路光束为信号臂；所述透射的s光经快轴与X轴夹角为45°的第二1/4波片后，压电陶瓷反射镜反射并再次穿过第二1/4波片后成为p光，透射过所述偏振分光棱镜后该路光束为参考臂。

作为本发明的优选实施方式，所述参考臂上的压电陶瓷反射镜产生精确的亚微米级的移动，从而在两个臂上产生正交线偏振的相移。

作为本发明的优选实施方式，对于透射式液晶光学器件的检测，让液晶分子长轴方向或偏振方向与s光偏振方向平行，当液晶驱动器施加电压给透射式液晶光学器件后，液晶分子长轴将沿电场方向转动，从而在入射s光上引入附加相移，而对于入射到所述透射式液晶光学器件的p光则不会引入附加相移，由此实现了正交偏振信号光与参考光的非等效的相位调制。

作为本发明的优选实施方式，对于强衍射器件，采用共轭光学系统将透射式液晶光学器件出射端与面阵探测器成相面共轭，使从透射式液晶光学器件出射端衍射的各级光束经所述共轭光学系统后再次在面阵探测器感光面上复现，而对于没有相位调制的p偏振光，同样经过所述共轭光学系统后入射到面阵探测器感光面上，在面阵探测器前设置偏振方向与X轴成一定夹角的检偏器，从而使s光和p光在检偏器起偏方向上实现干涉，面阵探测器对该干涉条纹进行采集，利用移相干涉技术可复原液晶的调制相位。

作为本发明的优选实施方式，对于反射式液晶光学器件的调制相位检测，与透射式液晶光学器件的调制相位检测的不同之处在于：在所述反射式液晶光学器件前面放入分束器。

作为本发明的优选实施方式，为提高干涉图提取效果，对所述分束器入射面镀增透膜，所述分束器透射面为分光膜。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：