[发明专利]液晶空间光调制光谱仪及其测量方法

权利要求书

1.一种液晶空间光调制光谱仪，其特征在于，包括：光源系统、液晶相位调控阵列、液晶光开关阵列和探测器系统；

所述光源系统用于发出一束线偏振光束入射至所述液晶相位调控阵列，所述线偏振光束经过所述液晶相位调控阵列的透射后得到具有预设的光程差的光场阵列，所述液晶光开关阵列用于对所述光场阵列进行选通，使所述光场阵列中至少两个不同光场单元所对应的光束入射至所述探测器系统中发生干涉形成干涉光束，得到干涉图序列，获取所述线偏振光束的光谱信息。

2.根据权利要求1所述的液晶空间光调制光谱仪，其特征在于，所述光源系统包括：光源、准直镜和起偏器；

所述光源用于发出一束发散光束，所述发散光束经过所述准直镜的准直后形成平行光束入射至所述起偏器；所述起偏器将平行光束转化为线偏振光入射至液晶相位调控阵列。

3.根据权利要求2所述的液晶空间光调制光谱仪，其特征在于，所述液晶相位调控阵列包括从上到下依次包括：上透明基板、上透明电极、上取向膜、液晶层、下取向膜、透明电极阵列和下透明基板。

所述上透明基板与所述下透明基板共同构成液晶盒，对所述液晶层进行固定；

所述上透明基板和所述下透明基板的上、下表面镀有增透膜。

所述上透明电极与所述透明电极阵列共同构成所述液晶层的驱动电极，对所述液晶层加载电压进行驱动；

所述液晶层的液晶材料为向列相液晶，所述上取向膜与所述下取向膜使所述液晶层中的向列相液晶分子进行取向排列。

4.根据权利要求3所述的液晶空间光调制光谱仪，其特征在于，所述液晶相位调控阵列由N×N个液晶相位调控单元组成；所述透明电极阵列由N×N个电极单元组成；所述液晶相位调控阵列中的液晶相位调控单元对应所述透明电极阵列中的一个电极单元。

5.根据权利要求4所述的液晶空间光调制光谱仪，其特征在于，通过控制所述透明电极阵列中每个电极单元上加载的驱动电压，实现对所述液晶相位调控单元中向列相液晶分子的长轴指向倾角的调制，进而实现对所述液晶相位调控单元的等效折射率的调制；

在所述液晶相位调控单元对应的电极单元上加载不同的驱动电压，设第(i,j)个液晶相位调控单元对应的电极单元上加载的驱动电压为V(i,j)，则第(i,j)个液晶相位调控单元的液晶分子的长轴指向倾角为θ(i,j)；

因此第(i,j)个液晶相位调控单元对应的非寻常光折射率为：

等效折射率为

其中，i＝0,1,…N-1；j＝0,1,…N-1；n_o、n_e分别为无电压时向列相液晶中寻常光和非寻常光的折射率。

6.根据权利要求5所述的液晶空间光调制光谱仪，其特征在于，所述线偏振光束在不同液晶相位调控单元中进行传输时走过不同的光程，所述线偏振光束在第(i，j)个液晶相位调控单元中传输时走过的光程为：

OP(i,j)＝n(i,j)L

其中，L为所述液晶层的厚度。

7.根据权利要求6所述的液晶空间光调制光谱仪，其特征在于，所述液晶光开关阵列由N×N个液晶光开关单元组成；

通过驱动电压控制所述每个液晶光开关单元的开启或关闭，从而实现对所述线偏振光束中不同光场单元的选通；

保持液晶相位调控单元(i,j)＝(0,0)的光场单元对应的液晶光开关单元处于开启状态，也就是将液晶光开关单元(i,j)＝(0,0)处于开启状态，同时保持其余的液晶光开关单元处于关闭状态。

然后依次沿着逐行逐列的方向开启其余的液晶光开关单元，每一个时刻只保持非(i,j)＝(0,0)的一个液晶光开关单元处于开启状态。

在i≠0，j≠0时：控制第(0,0)个液晶光开关单元和第(i,j)个液晶光开关单元处于开启状态，在同一时刻内，则只有两束不同光场单元的光束入射至探测器系统。