本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域，具體來(lái)講涉及一種測(cè)量硅基液晶相位分辨率的裝置及方法。

背景技術(shù)：

目前，測(cè)量硅基液晶相位分辨率普遍采用邁克爾遜干涉儀的方法，需要測(cè)量干涉條紋的移動(dòng)，由于搭建邁克爾遜干涉儀光路復(fù)雜，而且還要開(kāi)發(fā)測(cè)量干涉條紋移動(dòng)的算法；另外，由于檢測(cè)干涉條紋移動(dòng)的精度有限，而干涉條紋移動(dòng)的精度決定了相位分辨率精度，綜上所述，現(xiàn)有測(cè)量硅基液晶相位分辨率的方法較為復(fù)雜，且測(cè)量精度不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種測(cè)量硅基液晶相位分辨率的裝置及方法，能夠降低測(cè)量的復(fù)雜程度，且測(cè)量精度高。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取測(cè)量硅基液晶相位分辨率的裝置，包括環(huán)形器、單光纖準(zhǔn)直器、透鏡、硅基液晶和功率計(jì)，所述環(huán)形器的一號(hào)端口用于接收光信號(hào)，二號(hào)端口用于發(fā)送光信號(hào)至所述單光纖準(zhǔn)直器，所述單光纖準(zhǔn)直器和硅基液晶分別位于透鏡的前后焦面上，所述硅基液晶用于接收單光纖準(zhǔn)直器發(fā)來(lái)且穿過(guò)透鏡的空間光，并反射回去，所述單光纖準(zhǔn)直器用于接收硅基液晶反射的反射光，并發(fā)送給環(huán)形器的第三端口，所述功率計(jì)用于檢測(cè)所述第三端口的功率。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述硅基液晶等效為衍射光柵結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明還提供一種測(cè)量硅基液晶相位分辨率的方法，包括：光信號(hào)從環(huán)形器的一號(hào)端口輸入，從二號(hào)端口輸出后進(jìn)入單光纖準(zhǔn)直器，經(jīng)準(zhǔn)直后的空間光通過(guò)透鏡后入射到硅基液晶上，硅基液晶的反射光通過(guò)透鏡耦合到單光纖準(zhǔn)直器，再經(jīng)過(guò)環(huán)形器第三端口輸出至功率計(jì)；調(diào)節(jié)硅基液晶相鄰像素間的相位差，同時(shí)觀察功率計(jì)，當(dāng)功率計(jì)的測(cè)量值不變時(shí)，此時(shí)硅基液晶相鄰像素間的相位差，即為硅基液晶的相位分辨率。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述功率計(jì)的測(cè)量值＝10*logT，其中T表示單光纖準(zhǔn)直器的耦合效率。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述單光纖準(zhǔn)直器的耦合效率T為

其中ζ和ω₁²(Z)為參數(shù)，

ω₁為入射光光束的束腰半徑、ω₂為反射光光束的束腰半徑、λ為入射光的波長(zhǎng)、Z₀為入射光與反射光束腰之間的軸向間距、μ為入射光與反射光束腰之間的徑向間距。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述徑向匹配參數(shù)μ受硅基液晶上空間光的反射角γ的影響，μ＝f·tan(γ)，其中f為透鏡的焦距。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述反射角γ通過(guò)以下公式求取，

其中α、β分別為參數(shù)，

α表示硅基液晶的液晶部分邊長(zhǎng)大小，d表示硅基液晶的像素大小，γ₀表示空間光到硅基液晶的入射角，I表示空間光在硅基液晶上的反射光強(qiáng)，I₀表示空間光在硅基液晶的入射光強(qiáng)，δ表示硅基液晶相鄰像素間的相位差，λ表示入射光的波長(zhǎng)。

本發(fā)明的有益效果在于：測(cè)量硅基液晶相位分辨率時(shí)，不用搭建復(fù)雜的裝置，也不用開(kāi)發(fā)算法，根據(jù)功率計(jì)測(cè)量值的變化，一步步可以反推出硅基液晶相位分辨率，簡(jiǎn)潔實(shí)用，降低測(cè)量的復(fù)雜程度，且精度高。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例測(cè)量硅基液晶相位分辨率的裝置示意圖；

圖2為圖1中硅基液晶的等效光柵示意圖；

圖3為圖1中單光纖準(zhǔn)直器耦合效率模型示意圖。

附圖標(biāo)記：

環(huán)形器1，單光纖準(zhǔn)直器2，透鏡3，硅基液晶4，功率計(jì)5。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明測(cè)量硅基液晶相位分辨率的裝置，包括環(huán)形器1、單光纖準(zhǔn)直器2、透鏡3、硅基液晶4和功率計(jì)5，所述環(huán)形器1的一號(hào)端口用于接收光信號(hào)，環(huán)形器1的二號(hào)端口用于發(fā)送所述光信號(hào)至單光纖準(zhǔn)直器2，由單光纖準(zhǔn)直器2準(zhǔn)直后發(fā)出空間光。單光纖準(zhǔn)直器2和硅基液晶4分別位于透鏡3的前、后焦面上，所述硅基液晶4用于接收單光纖準(zhǔn)直器2發(fā)來(lái)的、且穿過(guò)透鏡3的空間光，并將所述空間光反射回去。所述單光纖準(zhǔn)直器2用于接收硅基液晶4的反射光，并發(fā)送給環(huán)形器1的三號(hào)端口，所述功率計(jì)5用于檢所述三號(hào)端口的功率。

本發(fā)明測(cè)量硅基液晶相位分辨率的方法，包括：

光信號(hào)從環(huán)形器1的一號(hào)端口輸入，從二號(hào)端口輸出后，進(jìn)入單光纖準(zhǔn)直器2，經(jīng)單光纖準(zhǔn)直器2準(zhǔn)直后的空間光通過(guò)透鏡3后，入射到硅基液晶4上。硅基液晶4的反射光通過(guò)透鏡3耦合到單光纖準(zhǔn)直器2，再經(jīng)過(guò)環(huán)形器1的三號(hào)端口輸出至功率計(jì)5進(jìn)行功率檢測(cè)；

調(diào)節(jié)硅基液晶4相鄰像素間的相位差δ，同時(shí)觀察功率計(jì)5，當(dāng)功率計(jì)5的測(cè)量值不變時(shí)，此時(shí)硅基液晶4相鄰像素間的相位差δ，即為硅基液晶4的相位分辨率。

本發(fā)明的原理如下：

硅基液晶4等效為衍射光柵結(jié)構(gòu)，如圖2所示，入射到硅基液晶4的空間光經(jīng)過(guò)反射后，反射光強(qiáng)I表示為

其中α、β分別為參數(shù)，α表示硅基液晶4的液晶部分邊長(zhǎng)大小(硅基液晶部分是正方形)，d表示硅基液晶4的像素大小，本實(shí)施例取值d＝8μm，a＝87％·d＝6.96μm；N表示硅基液晶4的縱向像素個(gè)數(shù)，γ₀表示空間光到硅基液晶4的入射角，I₀表示空間光在硅基液晶4的入射光強(qiáng)，λ表示入射光的波長(zhǎng)，δ表示硅基液晶4相鄰像素間的相位差，最小相位差即本發(fā)明要測(cè)量的硅基液晶4的相位分辨率。

對(duì)(1)式作歸一化處理，得到

式(2)中，R是反射系數(shù)，表示反射光強(qiáng)I與入射光強(qiáng)I₀的比值。通過(guò)改變基液晶4相鄰像素間的相位差δ，就能夠改變反射光的反射角γ，最小反射角就對(duì)應(yīng)硅基液晶4相鄰像素間的最小相位差，即硅基液晶的相位分辨率。所以只需要測(cè)量硅基液晶4的最小反射角就能得到硅基液晶4的相位分辨率。

如圖1所示，改變硅基液晶4相鄰像素間的相位差δ后，硅基液晶4的不同反射角導(dǎo)致返回到單光纖準(zhǔn)直器2的耦合效率變化，從功率計(jì)5由三號(hào)端口測(cè)量到的功率就會(huì)有變化。

如圖3所示，X為入射光坐標(biāo)系的徑向方向，Z為入射光坐標(biāo)系的軸向方向；X′為反射光坐標(biāo)系的徑向方向，Z′為反射光坐標(biāo)系的軸向方向；

單光纖準(zhǔn)直器2的耦合效率T表示為

其中ζ和ω₁²(Z)為參數(shù)，

ω₁為入射光光束的束腰半徑、ω₂為反射光光束的束腰半徑、λ為入射光的波長(zhǎng)、Z₀為入射光與反射光束腰之間的軸向間距、μ為入射光與反射光束腰之間的徑向間距。

影響單光纖準(zhǔn)直器2的耦合效率的因素包括：

模場(chǎng)匹配，對(duì)應(yīng)參數(shù)ω₁和ω₂；

軸向匹配，對(duì)應(yīng)參數(shù)Z₀；

徑向匹配，對(duì)應(yīng)參數(shù)μ；

角度匹配，分別對(duì)應(yīng)參數(shù)θ；

結(jié)合圖1，由于單光纖準(zhǔn)直器2和硅基液晶4位于透鏡3的前后焦面上，硅基液晶4反射角γ的角度改變，僅影響圖3中的徑向匹配參數(shù)μ，即μ＝f·tan()γ，其中f為透鏡3的焦距。單光纖準(zhǔn)直器2的耦合效率變化時(shí)，功率計(jì)5的測(cè)量值也隨之變化，且，功率計(jì)5的測(cè)量值＝10*logT，其中T表示單光纖準(zhǔn)直器的耦合效率。因此，調(diào)節(jié)硅基液晶4相鄰像素間的相位差δ，同時(shí)觀察功率計(jì)5，當(dāng)功率計(jì)5的測(cè)量值不變時(shí)，此時(shí)硅基液晶4相鄰像素間的相位差δ，即為硅基液晶4的相位分辨率。

本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。