專(zhuān)利名稱(chēng)：空間光調(diào)制器面陣或線(xiàn)陣缺陷的容錯(cuò)方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空間光調(diào)制器，具體涉及存在缺陷的各種空間光調(diào)制器面 陣或線(xiàn)陣的容錯(cuò)方法以及采用這種方法的容錯(cuò)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
空間光調(diào)制器是一類(lèi)能將信息加載于一維或兩維的光學(xué)數(shù)據(jù)場(chǎng)上，以便有 效地利用光的固有速度、并行性和互連能力的器件。這類(lèi)器件可在隨時(shí)間變化 的電驅(qū)動(dòng)信號(hào)或其他外部信號(hào)的控制下，改變?nèi)肷涔庠诳臻g上分布的振幅或強(qiáng) 度、相位、偏振態(tài)以及波長(zhǎng)(頻率)，或者把非相干光轉(zhuǎn)化成相干光，使出射 光攜帶有某種信息。由于它的這種性質(zhì)，可作為實(shí)時(shí)光學(xué)信息處理、光計(jì)算和 光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)中的構(gòu)造單元或關(guān)鍵器件。目前，為了提高并行度，空間光調(diào)制器常常采用面陣或線(xiàn)陣的列陣形式，最常見(jiàn)的空間光調(diào)制器是液晶器 件，又稱(chēng)為液晶光閥(LCLV)，此外，還有半導(dǎo)體器件、以及基于數(shù)字微鏡 (MEMS)的空間光調(diào)制器。降低誤碼率是提高空間光調(diào)制器光信號(hào)處理能力的關(guān)鍵之一。由于受到制作工藝的影響，無(wú)論是液晶、半導(dǎo)體、還是MEMS光調(diào)制面陣或線(xiàn)陣中，往 往存在有不能正常工作的盲點(diǎn)，當(dāng)光照在上面時(shí)，不產(chǎn)生反射或透射，而形成 一個(gè)黑點(diǎn)，使其在信號(hào)處理的過(guò)程中產(chǎn)生誤碼，進(jìn)而影響了其在通信系統(tǒng)、微 加工系統(tǒng)等系統(tǒng)中的使用。由于每個(gè)空間光調(diào)制器件中產(chǎn)生的盲點(diǎn)是隨機(jī)分 布，通常無(wú)法通過(guò)優(yōu)化工藝的手段完全消除。因此，尋求一種合適的方法來(lái)解決空間光調(diào)制器面陣或線(xiàn)陣的缺陷造成的 影響，是降低誤碼率、提高空間光調(diào)制器光信號(hào)處理能力的關(guān)鍵。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是提供一種針對(duì)存在缺陷的各種空間光調(diào)制器面陣或線(xiàn)陣的 容錯(cuò)方法；同時(shí)提供一種利用該方法實(shí)現(xiàn)的容錯(cuò)系統(tǒng)，從而解決面陣或線(xiàn)陣缺陷的影響，以有效降低誤碼率，提高光信號(hào)處理能力。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 一種空間光調(diào)制器面陣或線(xiàn) 陣缺陷的容錯(cuò)方法，設(shè)置兩個(gè)互相垂直布置的空間光調(diào)制器，記錄每個(gè)空間光 調(diào)制器中的缺陷單元位置；根據(jù)調(diào)制信號(hào)控制空間光調(diào)制器中各個(gè)調(diào)制單元的 打開(kāi)或關(guān)閉，當(dāng)某一位置的調(diào)制單元需要打開(kāi)時(shí)，若兩個(gè)空間光調(diào)制器對(duì)應(yīng)位 置的調(diào)制單元中的一個(gè)存在缺陷，則打開(kāi)對(duì)應(yīng)的另一個(gè)調(diào)制單元，否則，任選 打開(kāi)其中的一個(gè)調(diào)制單元；用偏振分光鏡將入射光分成等量的相互垂直的兩束偏振光，分別照射在兩個(gè)空間光調(diào)制器上，并用偏振分光鏡將出射光合并，形 成所需的經(jīng)空間調(diào)制后的出射光。上述技術(shù)方案中，利用2個(gè)空間光調(diào)制器面陣或線(xiàn)陣的互補(bǔ)設(shè)置，消除器 件存在的缺陷的影響；在實(shí)際使用時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇參數(shù)相同的2個(gè)空間光調(diào)制器， 并對(duì)稱(chēng)布置光路，以避免引入其它誤差信號(hào)，影響空間光調(diào)制效果，同時(shí)，在 選擇空間光調(diào)制器時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意選擇缺陷單元位置不相同的2個(gè)空間光調(diào)制 器。所述空間光調(diào)制器，既可以是面陣，也可以是線(xiàn)陣；既可以是反射型，也 可以是透射型。當(dāng)采用透射型時(shí)，出射的兩束偏振光需要經(jīng)過(guò)反射光路，由另 一個(gè)偏振分光鏡合并形成所需的出射光；因而，優(yōu)選的技術(shù)方案是采用反射型 空間光調(diào)制器，由此，只需要采用四分之一波片改變反射光的偏振方向，即可 利用同一個(gè)偏振分光鏡，實(shí)現(xiàn)出射偏振光的合并。實(shí)現(xiàn)這種利用反射型空間光調(diào)制器的容錯(cuò)方法的系統(tǒng)如下 一種空間光調(diào)制器面陣或線(xiàn)陣缺陷的容錯(cuò)系統(tǒng)，包括空間光調(diào)制器面陣或 線(xiàn)陣，設(shè)有偏振分光鏡和2個(gè)反射型的所述空間光調(diào)制器，每一空間光調(diào)制器 位于入射光經(jīng)所述偏振分光鏡形成的兩個(gè)分光光路上，其反射面與分光光路垂 直布置，在偏振分光鏡和每一空間光調(diào)制器之間，分別設(shè)有一個(gè)四分之一波片； 設(shè)有容錯(cuò)控制電路，所述容錯(cuò)控制電路包括調(diào)制信號(hào)輸入電路、缺陷單元位置 存貯器、控制器及驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路分別連接控制所述的2個(gè)空間光調(diào) 制器。上述技術(shù)方案的工作原理是非偏振態(tài)的光源產(chǎn)生入射光，經(jīng)偏振分光鏡 分成兩束等量的相互垂直的偏振光，其中一束是p光，另一束是S光；假設(shè)p 光反射，S光透射，反射的p光經(jīng)過(guò)四分之一波片，偏振方向發(fā)生45度的旋轉(zhuǎn)，照射到第一空間光調(diào)制器上，反射光帶有第一空間光調(diào)制器的調(diào)制信息， 再次經(jīng)過(guò)四分之一波片，偏振方向發(fā)生同向45度旋轉(zhuǎn)后射入偏振分光鏡，由 于兩次經(jīng)過(guò)四分之一波片，偏振方向旋轉(zhuǎn)了90度，此時(shí)，p光已轉(zhuǎn)變?yōu)閟光， 自偏振分光鏡透射；同理，入射時(shí)透射的s光經(jīng)過(guò)四分之一波片，偏振方向發(fā) 生45度的旋轉(zhuǎn)，照射到第二空間光調(diào)制器上，反射光帶有第二空間光調(diào)制器 的調(diào)制信息，再次經(jīng)過(guò)四分之一波片，偏振方向發(fā)生同向45度旋轉(zhuǎn)后射入偏 振分光鏡，由于兩次經(jīng)過(guò)四分之一波片，偏振方向旋轉(zhuǎn)了 90度，此時(shí)，s光 已轉(zhuǎn)變?yōu)閜光，自偏振分光鏡反射；兩束出射光合并，形成空間調(diào)制后的出射 光，第一空間光調(diào)制器和第二空間光調(diào)制器上的調(diào)制信息疊加。因此，只要通 過(guò)容錯(cuò)控制電路控制對(duì)調(diào)制信息中打開(kāi)的單元，只打開(kāi)兩個(gè)空間光調(diào)制器中的 一個(gè)，并避開(kāi)存在缺陷的單元，即可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的缺陷容錯(cuò)。對(duì)于空間光調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)控制，是現(xiàn)有技術(shù)，因而，上述容錯(cuò)控制電路， 實(shí)際上只需在輸入控制信號(hào)與原有的驅(qū)動(dòng)控制電路之間，增加缺陷數(shù)據(jù)的存 貯、讀取、及調(diào)制單元的選擇，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠根據(jù)通常的控制電路知識(shí) 得知如何實(shí)現(xiàn)上述容錯(cuò)控制電路。其中，調(diào)制單元的選擇，即是對(duì)輸入控制信 號(hào)中要求打開(kāi)的單元，根據(jù)是否存在缺陷單元選擇打開(kāi)哪一個(gè)空間光調(diào)制器中 的對(duì)應(yīng)單元，如果其中一個(gè)空間光調(diào)制器上對(duì)應(yīng)是缺陷單元位置，則打開(kāi)另一 個(gè)空間光調(diào)制器上的對(duì)應(yīng)位置，如果兩個(gè)空間光調(diào)制器上均不存在缺陷，則任 意打開(kāi)其中一個(gè)空間光調(diào)制器上的對(duì)應(yīng)位置。在選通位置確定之后，直接驅(qū)動(dòng) 對(duì)應(yīng)的空間光調(diào)制器即可。上述技術(shù)方案中，缺陷單元位置的記錄可以采用以下任一方法-其一，靜態(tài)記錄針對(duì)強(qiáng)度(振幅)、相位、偏振態(tài)以及波長(zhǎng)(頻率)調(diào)制 器，可以采用其它輔助手段對(duì)空間光調(diào)制器進(jìn)行檢測(cè)，以獲知缺陷所在的位置 信息，在安裝采用本容錯(cuò)方法的系統(tǒng)時(shí)，即將所獲知的缺陷單元位置信息存入 對(duì)應(yīng)的容錯(cuò)控制電路中的缺陷單元位置存貯器中；其二，動(dòng)態(tài)記錄針對(duì)強(qiáng)度(振幅)調(diào)制的空間光調(diào)制器，對(duì)裝置進(jìn)行初始 化，即采用一束均勻的入射光，將2個(gè)空間光調(diào)制器的各個(gè)調(diào)制單元全部打開(kāi)， 按測(cè)試程序要求，針對(duì)實(shí)際應(yīng)用中用戶(hù)采用的不同系統(tǒng)中的探測(cè)部分檢測(cè)出射 光。針對(duì)強(qiáng)度(振幅)調(diào)制的空間光調(diào)制器，在有盲點(diǎn)的地方，強(qiáng)度約為沒(méi)有盲點(diǎn)的地方的一半，記錄該位置為缺陷單元位置，動(dòng)態(tài)返回容錯(cuò)控制電路，將缺 陷位關(guān)閉，若兩個(gè)點(diǎn)都是好點(diǎn)，則隨機(jī)選取一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行打開(kāi)。針對(duì)強(qiáng)度(振幅)、 相位、偏振態(tài)以及波長(zhǎng)(頻率)調(diào)制器，在光路的出射部分可以增加一個(gè)偏振 分光鏡。在探測(cè)前端將p光和S光進(jìn)行再次分離，進(jìn)行分別探測(cè)，發(fā)現(xiàn)盲點(diǎn)即 動(dòng)態(tài)返回容錯(cuò)控制電路，對(duì)盲點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)關(guān)斷(如圖4所示)；同理，若兩個(gè)點(diǎn) 都是好點(diǎn)，則隨機(jī)選取一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行打開(kāi)。動(dòng)態(tài)容錯(cuò)電路的好處在于，若初時(shí)同 一位置為兩個(gè)好點(diǎn)，而在使用過(guò)程中有一點(diǎn)發(fā)生問(wèn)題，則系統(tǒng)亦可正常工作。 由于上述技術(shù)方案的使用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有下列優(yōu)點(diǎn)-1. 由于本發(fā)明設(shè)置了 2個(gè)空間光調(diào)制器，利用偏振分光鏡將入射光分為 垂直的兩束偏振光，分別進(jìn)行空間調(diào)制后再合并，因而，可以通過(guò)容錯(cuò)控制電路選擇2個(gè)空間光調(diào)制器中各單元的通斷，克服了缺陷單元位置的影響，降低了誤碼率，提高了調(diào)制器光信號(hào)處理能力，特別適合于在通信系統(tǒng)、微加工系 統(tǒng)等場(chǎng)合應(yīng)用。2. 本發(fā)明采用的是一種互補(bǔ)容錯(cuò)技術(shù)，理論上，只要2個(gè)空間光調(diào)制器 面陣或線(xiàn)陣中無(wú)盲點(diǎn)重合即可，因而系統(tǒng)允許的光調(diào)制器缺陷最高可以達(dá)到 50%,由此，可大大減少空間光調(diào)制器產(chǎn)品的不合格率，即大大降低了空間光 調(diào)制器的生產(chǎn)成本。3. 采用本發(fā)明的方法，還可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)容錯(cuò)，當(dāng)使用過(guò)程中發(fā)生空間光 調(diào)制器部分單元故障時(shí)，只要不是兩個(gè)空間光調(diào)制器對(duì)應(yīng)的同一位置故障，即 不需要返修，只需采用動(dòng)態(tài)記錄方式處理，從而大大延長(zhǎng)了空間光調(diào)制器的使 用壽命。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的光路結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是實(shí)施例一中使用的空間光調(diào)制器面陣示意圖； 圖3是實(shí)施例一中使用的空間光調(diào)制器線(xiàn)陣示意圖； 圖4是實(shí)施例二中對(duì)容錯(cuò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)容錯(cuò)的結(jié)構(gòu)示意圖。 其中1、入射光；2、偏振分光鏡；3、四分之一波片；4、第一空間光調(diào) 制器；5、第二空間光調(diào)制器；6、容錯(cuò)控制電路；7、出射光；8、缺陷單元；9、第二偏振分光鏡；10、探測(cè)器。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述 實(shí)施例一參見(jiàn)附圖1所示， 一種針對(duì)存在缺陷的各種空間光調(diào)制器面陣或線(xiàn)陣的容 錯(cuò)系統(tǒng)包括一個(gè)偏振分光鏡2、 二個(gè)四分之一波片3、第一空間光調(diào)制器4、 第二空間光調(diào)制器5和容錯(cuò)控制電路；其中，偏振分光鏡2用于將非偏振態(tài)的 入射光1分成等量的相互垂直的兩束偏振光，反射的一束偏振光經(jīng)一個(gè)四分之 一波片入射到第一空間光調(diào)制器上，透射的一束偏振光經(jīng)另一個(gè)四分之一波片 入射到第二空間光調(diào)制器上，兩個(gè)空間光調(diào)制器的缺陷單元8位置互不重合； 所述容錯(cuò)控制電路6，包括調(diào)制信號(hào)輸入電路、缺陷單元位置存貯器、控制器及驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路分別連接控制所述的2個(gè)空間光調(diào)制器。圖1中，空間光調(diào)制器的單元僅作了示意性表示。本實(shí)施例的空間光調(diào)制器可以采用圖2所示的空間光調(diào)制器面陣，也可以采用圖3所示的空間光調(diào)制器線(xiàn)陣，但在 一個(gè)系統(tǒng)中，應(yīng)當(dāng)選用相同參數(shù)的空間光調(diào)制器，如圖2、圖3中所示，存在 缺陷單元8。使用時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)在缺陷單元位置存貯器中存貯兩個(gè)空間光調(diào)制器的缺陷 單元位置，以偏振分光鏡使p偏振光反射，s偏振光透射為例，非偏振態(tài)的入 射光1從偏振分光鏡2的A面射入，分離為p光與s光，其中p光反射，經(jīng) 分光鏡的B面射出，經(jīng)過(guò)四分之一波片旋轉(zhuǎn)45度后到達(dá)第一空間光調(diào)制器4， 被第一空間光調(diào)制器信息調(diào)制后反射，反射光再次經(jīng)過(guò)四分之一波片同向旋轉(zhuǎn) 45度后，成為s光，從B面射入偏振分光鏡2，發(fā)生透射，從偏振分光鏡的D 面射出；s光則發(fā)生透射，經(jīng)分光鏡的C面射出，經(jīng)過(guò)另一個(gè)四分之一波片旋 轉(zhuǎn)45度后到達(dá)第二空間光調(diào)制器5，被第二空間光調(diào)制器信息調(diào)制后反射， 反射光再次經(jīng)過(guò)四分之一波片同向旋轉(zhuǎn)45度后，成為p光，從C面射入偏振 分光鏡2，發(fā)生反射，從偏振分光鏡的D面射出。從而，p光與s光在D面出 射時(shí)合并，形成出射光7。進(jìn)行空間光調(diào)制時(shí)，調(diào)制信號(hào)進(jìn)入容錯(cuò)控制電路， 控制器根據(jù)缺陷單元位置判斷需要調(diào)制的單元是否存在缺陷單元，如存在缺陷單元，則打開(kāi)另一個(gè)非缺陷的空間調(diào)制器，如不存在缺陷單元，則任選一個(gè)空 間調(diào)制器的對(duì)應(yīng)單元打開(kāi)，由此，入射光在經(jīng)過(guò)上述過(guò)程中，空間上部分被第 一空間光調(diào)制器調(diào)制，部分被第二空間光調(diào)制器調(diào)制，最終合并成為調(diào)制后的 出射光。實(shí)施例二針對(duì)存在缺陷的各種空間光調(diào)制器面陣或線(xiàn)陣的容錯(cuò)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)記錄方 法，參見(jiàn)附圖4所示，在實(shí)施例一的容錯(cuò)系統(tǒng)的光路的出射部分設(shè)置第二偏振 分光鏡9，采用一束均勻的入射光，將2個(gè)空間光調(diào)制器的各個(gè)調(diào)制單元全部 打開(kāi)，出射光經(jīng)第二偏振分光鏡9再次分離為p光和S光，分別由兩個(gè)探測(cè)器 10進(jìn)行探測(cè)，發(fā)現(xiàn)盲點(diǎn)即動(dòng)態(tài)返回容錯(cuò)控制電路，對(duì)盲點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)關(guān)斷；同 理，若兩個(gè)點(diǎn)都是好點(diǎn)，則隨機(jī)選取一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行打開(kāi)。動(dòng)態(tài)容錯(cuò)電路的好處在 于，若初時(shí)同一位置為兩個(gè)好點(diǎn)，而在使用過(guò)程中有一點(diǎn)發(fā)生問(wèn)題，則系統(tǒng)亦 可正常工作。
權(quán)利要求
1.一種空間光調(diào)制器面陣或線(xiàn)陣缺陷的容錯(cuò)方法，其特征在于設(shè)置兩個(gè)互相垂直布置的空間光調(diào)制器，記錄每個(gè)空間光調(diào)制器中的缺陷單元位置；根據(jù)調(diào)制信號(hào)控制空間光調(diào)制器中各個(gè)調(diào)制單元的打開(kāi)或關(guān)閉，當(dāng)某一位置的調(diào)制單元需要打開(kāi)時(shí)，若兩個(gè)空間光調(diào)制器對(duì)應(yīng)位置的調(diào)制單元中的一個(gè)存在缺陷，則打開(kāi)對(duì)應(yīng)的另一個(gè)調(diào)制單元，否則，任選打開(kāi)其中的一個(gè)調(diào)制單元；用偏振分光鏡將入射光分成等量的相互垂直的兩束偏振光，分別照射在兩個(gè)空間光調(diào)制器上，并用偏振分光鏡將出射光合并，形成所需的經(jīng)空間調(diào)制后的出射光。
2. —種空間光調(diào)制器面陣或線(xiàn)陣缺陷的容錯(cuò)系統(tǒng)，包括空間光調(diào)制器面 陣或線(xiàn)陣，其特征在于設(shè)有偏振分光鏡(2)和2個(gè)反射型的所述空間光調(diào)制 器(4、 5)，每一空間光調(diào)制器位于入射光(1)經(jīng)所述偏振分光鏡(2)形成的兩個(gè) 分光光路上，其反射面與分光光路垂直布置，在偏振分光鏡(2)和每一空間光 調(diào)制器之間，分別設(shè)有一個(gè)四分之一波片(3);設(shè)有容錯(cuò)控制電路(6)，所述容 錯(cuò)控制電路(6)包括調(diào)制信號(hào)輸入電路、缺陷單元位置存貯器、控制器及驅(qū)動(dòng) 電路，所述驅(qū)動(dòng)電路分別連接控制所述的2個(gè)空間光調(diào)制器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種列陣空間光調(diào)制器的容錯(cuò)系統(tǒng)，包括光源、分光鏡、四分之一波片、空間光調(diào)制器和容錯(cuò)控制電路，所述四分之一波片為2個(gè)，分別位于所述分光鏡的兩個(gè)相鄰側(cè)面之后，所述空間光調(diào)制器為2個(gè)，且無(wú)盲點(diǎn)重合，分別位于2個(gè)四分之一波片之后，所述容錯(cuò)控制電路控制所述空間光調(diào)制器。本發(fā)明可利用容錯(cuò)控制電路關(guān)閉空間光調(diào)制器中的相關(guān)好點(diǎn)，使得二個(gè)空間光調(diào)制器對(duì)應(yīng)的兩個(gè)相元中只有一個(gè)是好點(diǎn)，使入射光的強(qiáng)度調(diào)制相同，因而平衡了出射光強(qiáng)度，進(jìn)一步降低了誤碼率，提高了調(diào)制器光信號(hào)處理能力。
文檔編號(hào)G02F1/01GK101216614SQ200810019118
公開(kāi)日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2008年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月10日
發(fā)明者偉 劉, 張耀輝, 晨 楊, 馬文龍, 黃寓洋 申請(qǐng)人:蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所