[发明专利]一种可调控超瑞利散斑场的制作方法

摘要

一种可调控超瑞利散斑场的制作方法，包括一连续波激光器、计算机I及计算机II，在连续波激光器光束前进方向上依次设有可调激光衰减器、针孔滤波器、透镜、起偏器I以及分束镜，分束镜位于另外两个不同的光束前进方向上，其中一个光束前进方向上设有反射式空间光调制器，另一个光束前进方向上设有检偏器I、光阑I、起偏器II、透射式空间光调制器、检偏器II、光阑II、傅里叶透镜、CCD相机；其中，反射式空间光调制器和CCD相机与计算机I相连；透射式空间光调制器与计算机II相连。本发明通过改变指数因子S和角向指数m的数值，获得目标超瑞利散斑场，从而得到散斑大小、对比度值可调控的超瑞利散斑场。

主权项

一种可调控超瑞利散斑场的制作方法，包括一连续波激光器（100）、计算机I（1001）以及计算机II（1002），在该连续波激光器（100）的光束前进方向上依次设有可调激光衰减器（200）、针孔滤波器（300）、透镜（401）、起偏器I（501）以及分束镜（600），分束镜（600）位于另外两个不同的光束前进方向上，其中一个光束前进方向上设有反射式空间光调制器（701），另一个光束前进方向上设有检偏器I（502）、光阑I（801）、起偏器II（503）、透射式空间光调制器（702）、检偏器II（504）、光阑II（802）、傅里叶透镜（402）、CCD相机（900）；其中，反射式空间光调制器（701）和CCD相机（900）与计算机I（1001）相连，反射式空间光调制器（701）上的图像由计算机I（1001）写入；经过透射式空间光调制器（702）后产生的散斑场信息经CCD相机（900）成像后，存储到计算机I（1001）中；透射式空间光调制器（702）与计算机II（1002）相连；所述的透射式空间光调制器（702）位于傅里叶透镜（402）的前焦平面上，所述的CCD相机（900）位于傅里叶透镜（402）的后焦平面上，其特征在于：具体制作步骤为：步骤一、利用计算机II，采用波长为l的入射光透过漫射体，制作复振幅分布为ERay的瑞利散斑场，，其中，漫射体所在平面为αβ平面，目标所在平面为平面，平面与αβ平面间的距离为z0；P（α，β）为光瞳函数，，表示取矩形函数；φ（α，β）表示漫射体的复振幅透过率函数，其取值为在0~2p之间随机分布的相位矩阵；其中，a、b均为正数；j为虚数单位，k为波数；步骤二、对瑞利散斑场的复振幅分布加上一个指数因子S，得到超瑞利散斑场，超瑞利散斑场的复振幅分布为，S取大于1的整数；步骤三、对超瑞利散斑场的复振幅分布进行傅里叶逆变换，并取其相位矩阵，，其中，表示取傅里叶逆变换，表示取相位；步骤四、利用计算机II，将步骤三获得的相位矩阵输入透射式空间光调制器；步骤五、利用计算机I，生成拉盖尔‑高斯光束复振幅分布与闪耀光栅复振幅分布叠加后的相位图用表示，其中，，为缔合拉盖尔多项式；r、θ为极坐标；为光束束腰半径，单位为毫米；m为角向指数，m取整数；p为径向指数，P取非负整数；A0为振幅常数；；其中，j为虚数单位，k为波数；步骤六、利用计算机I，将步骤五生成的相位图输入到反射式空间光调制器中；步骤七、打开连续波激光器，连续波激光器射出的激光束依次经过可调激光衰减器、针孔滤波器、透镜、起偏器I、分束镜后，照射在反射式空间光调制器上，经过反射式空间光调制器反射后的光束为拉盖尔‑高斯涡旋光束，拉盖尔‑高斯涡旋光束依次经过分束镜、检偏器I、光阑I、起偏器II，照射在透射式空间光调制器上后，产生散斑光束，散斑光束依次经过检偏器II、光阑II、傅里叶透镜后，进入CCD相机成像，所成超瑞利散斑图像存储进计算机I，超瑞利散斑图像用Is表示；步骤八、利用散斑图像对比度定义公式计算出超瑞利散斑图像Is的对比度值，其中<…>表示取系综平均；步骤九、在xy二维坐标系中，利用散斑图像I s的自协方差函数，计算超瑞利散斑图像Is的散斑平均大小，其中，、分别表示傅里叶变换及傅里叶逆变换，表示取系综平均；步骤十、指数因子S 在2~10范围内取整数值时，利用计算机II，将不同S值对应获得的相位矩阵分别输入透射式空间光调制器，利用步骤七和步骤八，实现超瑞利散斑场的对比度值V在1~5范围内调节；同时，角向指数m在1~10范围内取整数值时，利用计算机I，将不同m值对应获得的相位图输入到反射式空间光调制器中，利用步骤七和步骤八，实现超瑞利散斑场中的散斑颗粒平均大小在3~30个像素尺寸范围内的调节。