[发明专利]一种对比度值可调控的散斑产生装置及其产生方法

摘要

一种对比度值可调控的散斑产生装置及其产生方法，包括一连续波激光器，在该连续波激光器的光束前进方向上依次设有光束缩放器、起偏器、光阑、空间光调制器、检偏器、傅里叶透镜、CCD相机，经空间光调制器后产生的散斑场信息经CCD相机成像后，存储进计算机；所述的空间光调制器和CCD相机分别与计算机相连，所述的空间光调制器上的图像由计算机写入；所述的光束缩放器用于控制照射在空间光调制器上的激光束束腰尺寸；所述的空间光调制器位于傅里叶透镜的前焦平面上，所述的CCD相机位于傅里叶透镜的后焦平面上。并且具有原理简洁、装置简单、可在线调控的优点；本发明可广泛应用于激光散斑照明显微技术和散斑对比度值测试技术等领域。

主权项

一种对比度值可调控的散斑产生方法，其特征在于：该散斑产生方法所用的装置包括一连续波激光器，在该连续波激光器的光束前进方向上依次设有光束缩放器、起偏器、光阑、空间光调制器、检偏器、傅里叶透镜、CCD相机，经空间光调制器后产生的散斑场信息经CCD相机成像后，存储进计算机；所述的空间光调制器和CCD相机分别与计算机相连，所述的空间光调制器上的图像由计算机写入；所述的光束缩放器用于控制照射在空间光调制器上的激光束束腰尺寸；所述的空间光调制器位于傅里叶透镜的前焦平面上，所述的CCD相机位于傅里叶透镜的后焦平面上；步骤如下：步骤一、利用计算机生成在区间[0 1]内均匀分布的随机矩阵P，得到其对应的随机相位分布矩阵：，其中，为虚数单位；步骤二、对相位分布矩阵进行傅里叶变换，得到符合瑞利统计的散斑场复振幅分布，，其中FFT表示傅里叶变换；步骤三、利用非线性变换对瑞利散斑的光强进行重新分布，使其傅里叶频谱面的复振幅分布变为；以空间光调制器平面作为输入平面，夫琅禾费衍射平面为目标平面；输入平面的光束为高斯光束，其复振幅分布为，目标平面的复振幅为；步骤四、为在实际光路中实现目标平面的光强分布，利用Gershberg‑Saxton迭代算法，生成写入空间光调制器的衍射光学元件的相位图；G‑S算法具体计算过程为：由于输入平面与目标平面是傅里叶变换关系，在输入平面和目标平面间不断利用傅里叶变换和傅里叶逆变换进行迭代计算；每个迭代过程中，在输入平面和目标平面其相位利用变换后的相位，振幅分别用输入平面振幅和目标平面振幅Ao替换；经过n次迭代运算后得到衍射光学元件的相位图；步骤五、利用计算机将相位图输入空间光调制器；步骤六、打开连续波激光器，出射激光束依次经过光束缩放器、起偏器、光阑后照射在空间光调制器显示屏的正中心位置；步骤七、经过空间光调制器出射的散斑光束经检偏器、傅里叶透镜后，进入CCD相机成像，所成图像I存储进计算机进行分析；步骤八、所述的空间光调制器置于傅里叶透镜前焦平面上，所述的CCD相机置于傅里叶透镜的后焦平面上；步骤九、利用图像对比度定义公式计算出目标平面散斑图I的对比度值，其中表示光强图的系综平均；步骤十、目标平面散斑场对比度值C与入射在空间光调制器上的束腰存在如下关系，，其中，束腰的单位为毫米，调节光束缩放器，改变照射在空间光调制器上的激光束的束腰尺寸，得到对比度值C在0.7~2.0之间自由调控的的散斑场。