光折变全息像散光学傅里叶变换成像处理器的制造方法
【专利摘要】一种光折变全息像散傅里叶变换成像处理器，包括照明激光光束，同光轴依次的数据接收系统、反射式相位型空间光调制器、光折变体全息器件和CCD摄像机，所述的数据接收系统的输出端通过数据线与所述的反射式空间光调制器的输入端相连，所述的CCD摄像机的输出端通过数据线与计算机的输入端相连，所述的反射式空间光调制器和光折变体全息器件依次紧靠设置，所述的CCD摄像机的接收面与所述的光折变体全息器件的焦平面重合。该实用新型采用铌酸锂非挥发光折变全息实现多性能集成化像散傅立叶变换透镜，可实现光速并行实时成像，且具有重量轻、低功耗、体积小的优势，较适合星上对体积、重量、功耗等约束条件。
【专利说明】光折变全息像散光学傅里叶变换成像处理器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光学成像处理器，特别是一种用于光学合成孔径激光成像雷达的光折变全息像散傅里叶变换成像处理器。
【背景技术】
[0002]合成孔径激光成像雷达(简称SAIL)，是能够在远距离获得厘米量级分辨率的唯一的光学成像观察手段。面对卫星所在的复杂太空环境，采用基于光学的专门化微波合成孔径雷达(简称SAR)成像处理系统可以有效的避免来自温度变化、宇宙射线和粒子翻转等方面的影响，降低源于功耗和体积等方面的制约。基于光学的成像处理系统将以结构简单、稳定性与鲁棒型强、抗辐照能力强、低功耗、处理速度快等优势胜任星载SAR在轨实时成像的应用场合。目前合成孔径激光成像雷达的研究已经发展出了充分体现光学特性的新体系结构，其基于光学波面变换原理而不再能够用微波实现[文献1L.Liu, Coherent andincoherent synthetic aperture imaging ladars and laboratory-space experimentaldemonstrat1ns [Invited], Applied Optics, 52 (4)，579-599，(2013)]。因此，光学 SAIL 成像系统可实现光速并行实时成像，且具有重量轻、低功耗、体积小的优势，较适合星上对体积、重量、功耗等约束条件。
[0003]国内外对于光折变铌酸锂晶体全息及其应用有着广泛和深入的研究，光折变机理和材料体系从单掺杂发展到双掺杂，主要应用方向为光存储和光显示。但是光折变铌酸锂相位体全息作为光学器件也具有重要应用价值，其研究一直延续至今[文献 2M.Bazzan, M.V.CiampoliIlo, A.Zaltron, N.Arg1las, C.Sada, N.Kokanian andM.D.Fontana, Fabricat1n and characterizat1n of photorefractive platforms inlithium n1bate for recording of integrated holographic devices, IEEE conferencepublicat1ns, 1-4, (2012).文献 3J.R.Park, J.Sierch1, M.Zaverton, Y.Kim, T.D.Milster, Characterizat1n of photoresist and simulat1n of a developed resistprofile for the fabricat1n of gray - scale diffractive optic elements, Optical Engineering, 51 (2)，023401, (2012).]。国内光折变铌酸锂全息的研究主要集中于光存储领域。本实用新型则集中于局域光折变全息元件和集成
[0004]从国内外整体情况看，合成孔径激光成像雷达(SAIL)的光学成像处理，特别是采用一体化的光折变体全息光学器件形成光学成像处理尚没有这方面工作的报道。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种用于光学合成孔径激光成像雷达的光折变全息像散傅里叶变换成像处理器，该装置采用铌酸锂非挥发光折变全息实现多性能集成化像散傅立叶变换透镜，可实现光速并行实时成像，且具有重量轻、低功耗、体积小的优势，较适合星上对体积、重量、功耗等约束条件。
[0006]本实用新型的技术解决方案如下:
[0007]—种光折变全息像散傅里叶变换成像处理器，特点在于其构成包括照明激光光束，同光轴依次的数据接收系统、反射式相位型空间光调制器、光折变体全息器件和CCD摄像机，所述的数据接收系统的输出端通过数据线与所述的反射式空间光调制器的输入端相连，所述的CCD摄像机的输出端通过数据线与计算机的输入端相连，所述的反射式空间光调制器和光折变体全息器件依次紧靠设置，所述的CCD摄像机的接收面与所述的光折变体全息器件的焦平面重合。
[0008]所述的光折变体全息器件包括激光器、偏振分束器、二分之一波片、两块全反镜、波前变换光学系统、敏化光、凸透镜、滤波器和LiNb03:Ce:Cu晶体,所述的激光器的光束经偏振分束器分成光强近乎相等的两束光:一束作为参考光经过二分之一波片、全反镜后入射到LiNb03:Ce:Cu晶体表面，另一束作为信号光经全反镜、波前变换光学系统后入射到LiNbO3:Ce:Cu晶体表面，所述的信号光束与参考光束在LiNbO3:Ce:Cu晶体表面满足布拉格衍射条件，所述的敏化光经凸透镜、滤波器后照射到LiNb03:Ce:Cu晶体表面，所述的波前变换光学系统为凸透镜和凹透镜组成的像散傅里叶变换透镜组。
[0009]所述的参考光和信号光的波长相同，所述的敏化光的波长短于所述的信号光的波长。
[0010]所述的照明激光光束与光折变全息器件制备用参考光束波长相同。
[0011]在敏化光照射的同时，参考光和信号光以布拉格角入射到LiNb03:Ce:Cu晶体表面，将由凸透镜和凹透镜组成的波前变换光学系统的波面记录到LiNb03:Ce:Cu晶体中，则波前变换光学系统的多种光学元件集成到一块LiNb03:Ce:Cu晶体中构成光折变全息器件，减小了系统的体积，降低了系统的重量。
[0012]数据接收系统将接收到的光学合成孔径激光成像雷达的二维数据输入所述的空间光调制器，该空间光调制器将时域二维信号变换到空间域，经光折变全息器件，通过照明光束照射，在CCD表面聚焦成像。
[0013]本实用新型的技术效果:
[0014]本实用新型采用非挥发光折变铌酸锂全息器件可以一体化集成多种光学元件，同时由于其非布拉格角的光束无变化直通的空变传输特性而能大大缩小处理器的长度，可实现光速并行实时成像，具有重量轻、低功耗、体积小的优势，较适合星上对体积、重量、功耗等约束条件。在光学合成孔径激光成像雷达目标回波数据聚焦成像处理上具有很大优势，同时也为探索全光学实现目标信息获取和成像处理的全光合成孔径激光成像雷达奠定基础。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型光折变全息像散傅里叶变换成像处理器的结构示意图。
[0016]图2是本实用新型中光折变体全息器件的结构图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本实用新型的光折变全息像散光学傅里叶变换成像处理器作进一步说明，但不应以此限制本实用新型的保护范围。
[0018]请参阅图1，图1为本实用新型实施例的结构示意图，由图可见，本实用新型的光折变全息像散光学傅里叶变换成像处理器的构成包括照明激光光束I和同光轴的器件依次为数据接收系统2、反射式空间光调制器3、光折变体全息器件4和CCD摄像机5，所述的数据接收系统2的输出端通过数据线与所述的反射式空间光调制器3的输入端相连，所述的CCD摄像机5的输出端通过数据线与计算机6的输入端相连，所述的反射式空间光调制器3和光折变体全息器件4依次紧靠设置，所述的CCD摄像机5的接收面与所述的光折变体全息器件4的焦平面重合。
[0019]数据接收系统2将接收到的时间域二维数据输入空间光调制器3，空间光调制器3将时间域数据变换到空间域，将数据调制成光信号反射输出，输出的光信号以布拉格衍射条件入射到紧靠着所述的空间光调制器的光折变体全息器件4，同时照明激光光束I以非布拉格衍射条件照射到光折变体全息器件4上，则信号光经过光折变体全息器件4的二次项相位补偿和二维快速傅里叶变换同时在方位向和距离向聚焦，聚焦的衍射光在焦平面上成像，所述的CCD摄像机5将焦平面上接收到的像传输到计算机6中，计算机上呈现目标的像。
[0020]请参阅图2，图2为本实用新型的光折变体全息器件的结构图，由图可见，本实用新型的光折变体全息器件4的结构包括激光器7，偏振分束器8，二分之一波片9，两块全反镜10，波前变换系统11，LiNb03:Ce:Cu晶体12，敏化光13和凸透镜14。
[0021]激光器7发出的光经偏振分束器8分成光强相等的两束光,一束作为参考光束经二分之一波片9、全反镜10入射到LiNb03:Ce:Cu晶体12表面，另一束作为信号光束经全反镜10、波前变换系统11入射到LiNb03:Ce:Cu晶体12表面。参考光束和信号光束在LiNbO3:Ce:Cu晶体12表面满足布拉格衍射条件。敏化光13发出的光经凸透镜14形成平行光照射到LiNb03:Ce:Cu晶体12表面。敏化光13照射的同时，信号光和参考光以布拉格角入射到LiNb03:Ce:Cu晶体12表面,形成干涉条纹并记录成体全息。由凸透镜和凹透镜构成的波前变换系统11集成到LiNbO3:Ce:Cu晶体12中构成光折变体全息器件4。
[0022]本实用新型拟采用的反射式相位型空间光调制器3的数据为:通光尺寸15.36X8.64mm，像素数1920X 1080，像素尺度8 μ m。因此处理器的光学通道孔径大约为16X16mm。铌酸锂光折变体全息器件的尺寸应当大于16X 16_，因此所需晶体棒料的直径应当为30_左右。本实用新型利用空间光调制器3的反射式加载的特点，将照明激光光束I以非布拉格衍射条件通过光折变体全息器件4，而空间光调制器3的数据加载反射光束以布拉格衍射条件入射光折变体全息器件4，因此能够有效缩小处理器尺度，实现结构紧凑化。
【权利要求】
1.一种光折变全息像散傅里叶变换成像处理器，特征在于其构成包括照明激光光束，同光轴依次的数据接收系统、反射式相位型空间光调制器、光折变体全息器件和CCD摄像机，所述的数据接收系统的输出端通过数据线与所述的反射式空间光调制器的输入端相连，所述的CCD摄像机的输出端通过数据线与计算机的输入端相连，所述的反射式空间光调制器和光折变体全息器件依次紧靠设置，所述的CCD摄像机的接收面与所述的光折变体全息器件的焦平面重合。
2.根据权利要求1所述的光折变全息像散傅里叶变换成像处理器，特征在于所述的光折变体全息器件包括激光器、偏振分束器、二分之一波片、两块全反镜、波前变换光学系统、敏化光、凸透镜、滤波器和LiNb03:Ce:Cu晶体，所述的激光器的光束经偏振分束器分成光强近乎相等的两束光:一束作为参考光经过二分之一波片、全反镜后入射到LiNb03:Ce:Cu晶体表面，另一束作为信号光经全反镜、波前变换光学系统后入射到LiNbO3 = Ce = Cu晶体表面，所述的信号光束与参考光束在LiNbO3:Ce:Cu晶体表面满足布拉格衍射条件，所述的敏化光经凸透镜、滤波器后照射到LiNb03:Ce:Cu晶体表面，所述的波前变换光学系统为凸透镜和凹透镜组成的像散傅里叶变换透镜组。
3.根据权利要求2所述的光折变全息像散傅里叶变换成像处理器，特征在于所述的参考光和信号光的波长相同，所述的敏化光的波长短于所述的信号光的波长。
4.根据权利要求1所述的光折变全息像散傅里叶变换成像处理器，特征在于所述的照明激光光束与光折变全息器件制备用参考光束波长相同。
【文档编号】G01S7/48GK204028362SQ201420407478
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年7月23日 优先权日:2014年7月23日
【发明者】侯培培, 刘立人, 孙建锋, 周煜, 鲁伟, 王利娟, 栾竹 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所
