角分复用参考光脉冲分束方法及分束系统

摘要

本发明涉及一种角分复用参考光脉冲分束方法及分束系统。主要针对角分复用全息成像技术中全息记录过程中的参考光脉冲的产生。本发明采用分波面的思路，利用棱镜阵列将一个超短脉冲分割成等间隔的不同方向上的多个脉冲，为多脉冲角分复用技术提供了参考光一侧的解决方案。该方法是将参考光脉冲入射到分束系统，依次经光阑、双楔形棱镜、基板和偏转棱镜，最后汇聚到CCD靶面上。具体包括：确定参考光角度的空间约束、确定各参考光角度的具体分布进而推导出双楔形棱镜和偏折棱镜在基板上的分布、以及双楔形棱镜和偏折棱镜尺寸的确定，最后按照系统设计的要求组装起来就能实现所需参考光脉冲的分束。本发明有结构紧凑、易嵌入、可调节的优点。

主权项

1.一种角分复用参考光脉冲分束方法，其特征在于，参考光脉冲光束入射到分束系统，依次经过光阑、双楔形棱镜、基板和偏转棱镜，光阑起到截取可利用波面的作用，双楔形棱镜起到调节光程差的作用，基板起到固定双楔形棱镜和偏转棱镜的作用，偏转棱镜起到将光束汇聚到CCD靶面上同时产生我们所需要的角度的作用，该分束方法的具体步骤是：第一、确定参考光角度的空间约束：根据全息成像的原理，在离轴全息中，参考光和物光的夹角θ必须满足下列条件：sinθ＜λ/Δp，其中，λ是入射光的波长，Δp为记录介质的像素间隔，即所有参考光的角度必须分布在(0，θ)这个区间范围之内；第二、确定各参考光角度的具体分布：(一)对于在频谱面上的位置坐标是(f_ψ)的一个全息像，所成像对应的参考光和记录介质面所在坐标系中的X轴和Y轴的夹角分别为和ψ，则有：(二)采用分波面的方法，则双楔形棱镜和对应的偏折棱镜在基板上的分布和全息像在频谱面上的分布是相同的，只是相差一个常量因子，推导过程如下：x-y平面是入射参考光的中心所在基准平面，其上点的坐标用(x，y)表示；X-Y是CCD靶面，其上点的坐标用(X，Y)表示；(三)确定各再现像在频谱面上的分布：具体由可以利用的频谱空间的大小和再现像的频谱带宽k决定；频谱空间的大小是由再现像的空间频率所决定的，频谱空间的可利用范围是以零级中心为圆点，半径为2k至半径为的环形区域；(四)根据参考光所分脉冲的数目m和每一个再现像的频谱带宽k，在第一步确定的参考光角度的空间约束下，采用尽量占用频谱空间、每一个频谱尽量彼此分离的原则，来设计再现像在频谱面上的分布，进而推导出双楔形棱镜和对应的偏折棱镜在基准平面上的分布，光阑的通光孔径的分布与双楔形棱镜和对应的偏折棱镜在基准平面亦即基板上的分布相同；第三、偏转角度和可调光程的实现：根据第二步推导得到的入射参考光的中心在基准平面上的坐标(x，y)分布，进而得到光阑的通光孔径的分布，光阑的作用为根据通光孔径的分布选取确定的投射光束，然后对每一个所分的脉冲，利用固定在基板上的一对双楔形棱镜调节其光程差，利用与双楔形棱镜对应的偏折棱镜产生光的偏折角度；(一)偏折棱镜的偏折角度确定：根据偏折棱镜所处的空间位置：即入射参考光中心距基板中心的距离H和偏折棱镜到CCD靶面的距离在z轴方向上的投影L，利用折射定律确定偏折棱镜的倾斜角度β应满足：n为偏折棱镜玻璃的折射率，θ为参考光和物光的夹角且满足：$\tan \left(\theta \right)=\frac{H}{L};$(二)双楔形棱镜的确定：根据光程差改变量的调节范围s，依据公式：s＝(n-1)*Δt*cot(Φ)确定双楔形棱镜，其中，n为双楔形棱镜玻璃的折射率，Δt为双楔形棱镜之一在纵向上的移动距离，Φ角为棱镜的楔形角；第四、将第三步确定的偏折棱镜和双楔形棱镜按照第二步确定的双楔形棱镜和对应的偏折棱镜在基准平面即基板上的分布，将偏折棱镜和双楔形棱镜固定在基板上，同时将第二步确定的光阑放置在基板前面，则在CCD靶面即可获得所分的m个连续脉冲。