[发明专利]一种基于矢量旋涡光束的距离探测系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于矢量旋涡光束的距离探测系统及方法。该系统包括：光束生成器，用于生成矢量涡旋光束，矢量涡旋光束的偏振态是角向变化的；非局域非线性介质，设置在光束生成器的出射光路上；尺寸控制器，与非局域非线性介质连接，用于改变非局域非线性介质的尺寸；小孔径光阑，设置在非局域非线性介质的输出光路上，用于形成小孔径矢量涡旋光束；线偏振片，设置在小孔径光阑的输出光路上；图像传感器，设置在线偏振片的输出光路上；处理器，与图像传感器连接，用于生成线偏振态分布图，并依据线偏振态分布图确定矢量涡旋光在非局域非线性介质中传播距离的改变量。本发明测量精度高，结构简单，安装方便，价格低廉，适用范围广。

技术领域

本发明涉及光电技术领域，特别是涉及一种基于矢量旋涡光束的距离探测系统及方法。

背景技术

众所周知，从十九世纪八十年代液晶材料被首次发现到今天液晶材料作为平板显示的重要材料，以及现阶段液晶平板显示行业的大规模扩展，已经经历了一百多年历史。一方面，它的力学性质、电学性质、磁学性质和光学性质都呈现与排列有关的类似于晶体的各项异性；另一方面，它又具有与普通液晶类似的流动性。随着人们对液晶材料的深入，并将其应用到显示器件，液晶材料的研究逐渐转化为应用，液晶显示已经与我们的生活和工作息息相关，密不可分。二十世纪七十年代以后，由于TN型液晶的率先发展，使液晶材料和液晶显示器在小尺寸方面得到广泛的应用，例如手表、计算器、仪器仪表、汽车加油站等领域。当然与之配套的相关电路也非常简单。在数十年的发展过程中，液晶面板制造技术大大改善和提高，使其在大尺寸显示领域得到发展。例如液晶显示器、液晶电视、以及各种移动式电子产品。于是，如何测量液晶显示面板厚度也成为现阶段一项重要研究课题。

在液晶面板制造的过程中，商家产品合格率或者产品效率无法提高往往是由于液晶盒厚度没有控制准确，或是控制的不均匀。液晶盒的厚度对该液晶显示器的响应时间和光强度透过率等特性有重要的影响。现阶段液晶显示器响应时间大约为毫秒量级，最快的液晶显示器件的响应时间为2毫秒。同时研究发现液晶盒的厚度越大，响应时间也越长。不均匀的液晶盒厚度造成液晶的响应时间和对比度等特性也不均匀。同时，液晶盒厚度对TN型液晶显示、STN型液晶显示、铁电液晶显示有重要影响。因此，如何快速准确测量液晶面板厚度就变得越来越重要。

随着现代各种测绘测量技术的发展，在距离的测量上，激光的使用将测距的发展领入了一个新的阶段，它在测距技术上优势的日益突出，近些年在测量领域备受关注。与其他测距技术相比，激光良好的相干性、单色性、准直性等优点，使得激光测距仪在高空间分辨率、抗干扰能力、测量精度、测量距离和工作时间的长短上有很大的优势，并且结构轻巧、方便安装携带，更重要的是，还可以在人工无法到达或者危险的地方使用，因此在测距领域迅速受到青睐，成为最受欢迎的高精度测距仪器之一。因此，对激光测距方法、测距手段以及测试精度的研究具有积极的意义。

目前，常用的激光测距方法有脉冲式激光测距、三角法激光测距、反馈法激光测距、干涉法激光测距和相位式激光测距等。但是以上测量方法和装置由于测量特性的过程复杂性、计算复杂性、手段复杂性，导致这些测量方法在国内很少没有产品化并投入市场使用。而国外现有的测试装置费用也往往高的让人无法承受。

发明内容

基于此，有必要提供一种测量精度高，结构简单，安装方便，价格低廉，适用范围广的基于矢量旋涡光束的距离探测系统及方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于矢量旋涡光束的距离探测系统，包括：

光束生成器，用于生成矢量涡旋光束，所述矢量涡旋光束的偏振态是角向变化的；

非局域非线性介质，设置在所述光束生成器的出射光路上，用于将所述矢量涡旋光束稳定地传输出去；

尺寸控制器，与所述非局域非线性介质连接，用于改变所述非局域非线性介质的尺寸；