電控全息可變焦透鏡的變焦方法及焦點位置的獲得方法
【專利摘要】電控全息可變焦透鏡的變焦方法及焦點位置的獲得方法，屬于可變焦透鏡【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有可變焦透鏡的制作工藝要求高，電場分布調(diào)節(jié)復(fù)雜的問題。它通過全息的方法將順電相電控全息晶體制作成全息可變焦透鏡，通過改變外加電場來控制可變焦透鏡的焦距變化，利用電控全息晶體的二次電光性質(zhì)以及電控衍射性能，克服了現(xiàn)有變焦透鏡變焦工藝復(fù)雜以及響應(yīng)速度慢的缺陷；其焦點位置的獲得方法能夠得到變焦透鏡的變焦條件及規(guī)律。本發(fā)明用于電控全息可變焦透鏡的變焦及焦點位置的獲取。
【專利說明】電控全息可變焦透鏡的變焦方法及焦點位置的獲得方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電控全息可變焦透鏡的變焦方法及焦點位置的獲得方法，屬于可變焦透鏡【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，由于工業(yè)市場的需求，電控全息可變焦透鏡的研究一直備受國內(nèi)外眾多學(xué)者的關(guān)注。至今，在電控全息可變焦透鏡方面的研究工作主要集中在液體變焦透鏡、液晶變焦菲涅爾透鏡的設(shè)計、制作及性能調(diào)控方面。由于大部分可變焦透鏡的研究都是基于聚合物、液晶以及分散聚合物液晶等材料，運用光刻技術(shù)在材料內(nèi)制作菲涅爾波帶透鏡，其相當(dāng)于全息透鏡，然后再通過改變電場的大小及分布來達到調(diào)節(jié)焦距的目的，這對于透鏡的制作工藝要求比較高，而且電場分布較為復(fù)雜，增加了研究的難度。
[0003]順電相鉭鈮酸鉀鈉晶體KNTN的光折變性能，使其電控衍射形成的全息光柵不僅具有非常高的衍射效率，而且響應(yīng)速度也達到了納秒ns量級。目前還沒有采用鉭鈮酸鉀鈉晶體制作全息透鏡的工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有可變焦透鏡的制作工藝要求高，電場分布調(diào)節(jié)復(fù)雜的問題，提供了一種電控全息可變焦透鏡的變焦方法及焦點位置的獲得方法。
[0005]本發(fā)明所述電控全息可變焦透鏡的變焦方法，它利用兩束相干光相交入射到順電相電控全息晶體中，同時給順電相電控全息晶體施加直流電壓，使順電相電控全息晶體內(nèi)形成折射率光柵，調(diào)節(jié)所述直流電壓以實現(xiàn)對折射率光柵衍射的控制，從而實現(xiàn)變焦。
`[0006]所述順電相電控全息晶體為基于摻錳的鉭鈮酸鉀鈉晶體。
[0007]所述實現(xiàn)變焦的具體方法為:
[0008]利用波長為532nm的一束平面波和一束柱面波形成的相干光相交入射到順電相電控全息晶體的光輸入面，在順電相電控全息晶體的[001]軸方向的兩端之間施加直流電壓，產(chǎn)生直流電場，所述直流電場的場強為Etl, E0 Φ 0，使順電相電控全息晶體內(nèi)形成折射率光柵，該折射率光柵的波矢方向平行于該晶體的[001]軸，且其光柵面垂直于該晶體的
[100]軸；折射率光柵穩(wěn)定后，由平面波和柱面波的復(fù)振幅分布獲得兩束波干涉后的復(fù)振幅分布U為:
[0009]U=UJU2,
[0010]其中U1為平面波的復(fù)振幅分布=U1=A1,
[0011]A1為平面波的振幅，為常數(shù)；
[0012]U2 為柱面波的復(fù)振幅分布:f/2 =^~expf/+￥/.j , r 二 Vx2+ 22，
[0013]A2為柱面波的強度，為常量；r為坐標(biāo)系原點到柱面波波源的距離，λ為柱面波的波長；x為直角坐標(biāo)系在[001]軸方向的坐標(biāo)值,z為直角坐標(biāo)系在[100]軸方向的坐標(biāo)值；[0014]由此獲得
【權(quán)利要求】
1.一種電控全息可變焦透鏡的變焦方法，其特征在于，它利用兩束相干光相交入射到順電相電控全息晶體中，同時給順電相電控全息晶體施加直流電壓，使順電相電控全息晶體內(nèi)形成折射率光柵，調(diào)節(jié)所述直流電壓以實現(xiàn)對折射率光柵衍射的控制，從而實現(xiàn)變焦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電控全息可變焦透鏡的變焦方法，其特征在于，所述順電相電控全息晶體為基于摻錳的鉭鈮酸鉀鈉晶體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電控全息可變焦透鏡的變焦方法，其特征在于，所述實現(xiàn)變焦的具體方法為: 利用波長為532nm的一束平面波和一束柱面波形成的相干光相交入射到順電相電控全息晶體的光輸入面，在順電相電控全息晶體的[001]軸方向的兩端之間施加直流電壓，產(chǎn)生直流電場，所述直流電場的場強為Etl, E0 Φ 0，使順電相電控全息晶體內(nèi)形成折射率光柵，該折射率光柵的波矢方向平行于該晶體的[001]軸，且其光柵面垂直于該晶體的[100]軸；折射率光柵穩(wěn)定后，由平面波和柱面波的復(fù)振幅分布獲得兩束波干涉后的復(fù)振幅分布U為..U=UJU2, 其中U1為平面波的復(fù)振幅分布=U1=A1, A1為平面波的振幅，為常數(shù)； U2為柱面波的復(fù)振幅分布
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電控全息可變焦透鏡的變焦方法，其特征在于，所述波長為532nm的一束平面波和一束柱面波形成相干光的獲得方法為: 將波長為532nm的激光束經(jīng)由偏振片(P)調(diào)節(jié)偏振方向后，入射至擴束器(1)，擴束器(I)的出射光束經(jīng)第一分光棱鏡(BSl)分成兩束平面波，其中反射光束形成的平面波經(jīng)第一反射鏡(Ml)反射后依次通過第一光快門(2)和柱透鏡(L)后形成柱面波，該柱面波經(jīng)第二反射鏡(M2)反射后入射至第二分光棱鏡(BS2)，并經(jīng)第二分光棱鏡(BS2)反射后輸出； 其中透射光束形成的平面波經(jīng)第二光快門(3)后作為相干光的一束平面波入射至第二分光棱鏡(BS2)，并經(jīng)第二分光棱鏡(BS2)透射后輸出； 所述柱面波與平面波在第二分光棱鏡(BS2)內(nèi)形成相干光，經(jīng)由第二分光棱鏡(BS2)出射后入射至順電相電控全息晶體(4)的光輸入面。
5.一種基于權(quán)利要求3所述的電控全息可變焦透鏡的變焦方法的焦點位置的獲得方法，其特征在于: 使一束波長為532nm的平行光沿通光方向入射到順電相電控全息晶體的光輸入面，讀取順電相電控全息晶體內(nèi)的干涉信息； 首先，在順電相電控全息晶體的光輸入面讀取平行光入射的初始光強為I1，再讀取平行光通過順電相電控全息晶體后在光輸出面獲得的光強I為:
【文檔編號】G02B3/14GK103869463SQ201410143293
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】 田 浩, 賈潔姝, 周忠祥, 孟慶鑫 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)