本發(fā)明涉及光學(xué)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于微納全息光波導(dǎo)的光學(xué)處理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

傅立葉光學(xué)是現(xiàn)代光學(xué)的一個分支，其中，空間濾波是傅里葉光學(xué)的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域?？臻g濾波器大致分為三類：振幅型、相位型和復(fù)數(shù)型?？臻g濾波器在反襯度增強、微分運算、匹配濾波、圖形相關(guān)、模糊圖像處理、像差平衡等方面廣泛應(yīng)用。

4f系統(tǒng)是傅立葉光學(xué)的一個經(jīng)典的空間濾波系統(tǒng)，圖1為典型的4f系統(tǒng)示意圖，如圖1所示，s為點光源，p1為入射面，p2為頻譜區(qū)，p3為出射面，透鏡l2和l3的焦距均為f。點光源s經(jīng)過準直鏡l1后得到平行光，在入射面p1上的輸入函數(shù)f(x,y)經(jīng)過透鏡l2實現(xiàn)光學(xué)傅立葉變換，在頻譜區(qū)p2得到它的頻譜f(μ,υ)，f(μ,υ)與頻譜區(qū)p2上的濾波函數(shù)f(μ,υ)相乘后經(jīng)過透鏡l3進行光學(xué)傅立葉反變換，在出射面p3上可以得到濾波函數(shù)g(x,y)，通過設(shè)計4f系統(tǒng)的合適的濾波函數(shù)，可以快速的實現(xiàn)預(yù)想的濾波效果。

圖2為等效于4f系統(tǒng)的光學(xué)濾波系統(tǒng)示意圖，如圖2所示，s為點光源，p1為入射面，p2為頻譜區(qū)，p3為出射面，透鏡l1的焦距為f1，l2的焦距為f2。以點光源s的發(fā)散光作為入射光，把入射面p1放置在透鏡l1的前焦距上，根據(jù)透鏡成像原理，在透鏡后兩倍焦距處是入射光的頻譜區(qū)p2，在這個區(qū)域進行濾波，并經(jīng)過透鏡l2把信息從頻率域還原到空間域，在出射面p3上得到濾波后的函數(shù)。

在上述兩種常用的濾波系統(tǒng)中，由于透鏡實際體積、重量、還有焦距長度的原因，使整個濾波系統(tǒng)的體積和重量都比較大，在實際的使用中非常的不方便，不利于相應(yīng)系統(tǒng)整體的小型化。此外，由于透鏡之間分離安裝，在環(huán)境中容易受各種噪聲的干擾，影響整個濾波系統(tǒng)的效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是提供一種基于微納全息光波導(dǎo)的光學(xué)處理方法及系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中光學(xué)處理系統(tǒng)的體積大，并且容易受各種噪聲干擾的問題。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，一方面，本發(fā)明提供一種基于微納全息光波導(dǎo)的光學(xué)處理方法，包括：

接收第一光束，利用入射光柵對所述第一光束做傅立葉變換形成第二光束，并將所述第二光束耦合輸入到光波導(dǎo)內(nèi)；

所述第二光束在所述光波導(dǎo)內(nèi)傳輸；

對所述第二光束進行處理，形成第三光束；

所述第三光束在所述光波導(dǎo)內(nèi)傳輸；

利用出射光柵對所述第三光束做傅立葉逆變換形成第四光束，并將所述第四光束耦合輸出到光波導(dǎo)外。

進一步地，所述對所述第二光束進行處理具體為：

對所述第二光束進行濾波處理或校正處理。

進一步地，所述方法還包括：

將光學(xué)處理元件設(shè)置于所述第二光束在所述光波導(dǎo)表面上形成的第一匯聚焦點上，將所述光學(xué)處理元件設(shè)置于所述第三光束在所述光波導(dǎo)表面上形成的第二匯聚焦點上，所述第一匯聚焦點與所述第二匯聚焦點重合。

另一方面，本發(fā)明提供一種基于微納全息光波導(dǎo)的光學(xué)處理系統(tǒng)，包括：

光波導(dǎo)、入射光柵、光學(xué)處理元件、出射光柵；其中，所述入射光柵設(shè)置于所述光波導(dǎo)表面，用于接收第一光束，對所述第一光束做傅立葉變換形成第二光束，并將所述第二光束耦合輸入到所述光波導(dǎo)內(nèi)；所述光學(xué)處理元件設(shè)置于所述光波導(dǎo)表面，用于處理所述第二光束形成第三光束；所述光波導(dǎo)是所述第二光束和所述第三光束傳輸?shù)慕橘|(zhì)；所述出射光柵設(shè)置于所述光波導(dǎo)表面，用于對所述第三光束做傅立葉逆變換形成第四光束，并將所述第四光束耦合輸出到所述光波導(dǎo)外。

進一步地，所述入射光柵為匯聚光柵，所述出射光柵為匯聚光柵。

進一步地，所述光學(xué)處理元件設(shè)置于所述第二光束在所述光波導(dǎo)表面上形成的第一匯聚焦點上，所述光學(xué)處理元件設(shè)置于所述第三光束在所述光波導(dǎo)表面上形成的第二匯聚焦點上，所述第一匯聚焦點與所述第二匯聚焦點重合。

進一步地，所述光學(xué)處理元件為濾波器。

進一步地，所述光學(xué)處理元件為校正器。

進一步地，所述入射光柵為透射式匯聚光柵或反射式匯聚光柵，所述出射光柵為透射式匯聚光柵或反射式匯聚光柵。

進一步地，所述系統(tǒng)還包括：

信息加載器和采集器，所述信息加載器設(shè)置于所述入射光柵的焦平面上，用于調(diào)制光源光束形成所述第一光束，使所述第一光束帶有光信息；所述采集器設(shè)置于所述出射光柵的焦平面上，用于采集處理后的光信息。

(三)有益效果

本發(fā)明提供的基于微納全息光波導(dǎo)的光學(xué)處理方法及系統(tǒng)，通過將入射光柵、光學(xué)處理元件和出射光柵分別設(shè)置于光波導(dǎo)表面，用入射光柵對第一光束做傅立葉變換形成第二光束，并將第二光束耦合輸入到光波導(dǎo)內(nèi)，然后用光學(xué)處理元件處理第二光束形成第三光束，再用出射光柵對第三光束做傅立葉逆變換形成第四光束，并將第四光束耦合輸出到光波導(dǎo)外，從而實現(xiàn)對光信號的光學(xué)處理。依照本發(fā)明技術(shù)方案的光學(xué)處理系統(tǒng)設(shè)計緊湊，體積小，重量輕，不容易受環(huán)境噪聲的干擾。

附圖說明

圖1為典型的4f系統(tǒng)示意圖；

圖2為等效于4f系統(tǒng)的光學(xué)濾波系統(tǒng)示意圖；

圖3為依照本發(fā)明實施例的對光信息進行光學(xué)處理的方法示意圖；

圖4為依照本發(fā)明實施例的光學(xué)處理系統(tǒng)示意圖；

圖5為依照本發(fā)明另一實施例的光學(xué)處理系統(tǒng)示意圖；

圖6為依照本發(fā)明再一實施例的光學(xué)處理系統(tǒng)示意圖；

圖7為依照本發(fā)明又一實施例的光學(xué)處理系統(tǒng)示意圖；

圖8為依照本發(fā)明又一實施例的光學(xué)處理系統(tǒng)示意圖；

圖9為依照本發(fā)明又一實施例的光學(xué)處理系統(tǒng)示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例1：

圖3為依照本發(fā)明實施例的對光信息進行光學(xué)處理的方法示意圖，如圖3所示，本發(fā)明實施例提供一種基于微納全息光波導(dǎo)的光學(xué)處理方法，包括：

步驟s10、接收第一光束，利用入射光柵對所述第一光束做傅立葉變換形成第二光束，并將所述第二光束耦合輸入到光波導(dǎo)內(nèi)；

步驟s20、所述第二光束在所述光波導(dǎo)內(nèi)傳輸；

步驟s30、對所述第二光束進行處理，形成第三光束；

步驟s40、所述第三光束在所述光波導(dǎo)內(nèi)傳輸；

步驟s50、利用出射光柵對所述第三光束做傅立葉逆變換形成第四光束，并將所述第四光束耦合輸出到光波導(dǎo)外。

具體為，帶有信息的第一光束以預(yù)設(shè)的入射角照射到所述入射光柵上，所述入射光柵設(shè)置于所述光波導(dǎo)表面，所述預(yù)設(shè)的入射角為制作所述入射光柵時光柵所記錄的相干光的入射角。

所述入射光柵接收所述第一光束，所述第一光束經(jīng)過所述入射光柵后發(fā)生衍射形成第二光束，所述入射光柵是具有傅立葉變換性質(zhì)的光柵，即第二光束是第一光束經(jīng)過傅立葉變換所得。同時，入射光柵將所述第二光束耦合輸入到所述光波導(dǎo)內(nèi)，所述第二光束進入所述光波導(dǎo)后的衍射角大于所述光波導(dǎo)的臨界角，所述第二光束可以在所述光波導(dǎo)中以全反射的形式傳輸。

所述光學(xué)處理元件設(shè)置于所述光波導(dǎo)表面，所述光學(xué)處理元件對照射到其上的所述第二光束進行處理，處理之后形成第三光束，所述第三光束繼續(xù)在所述光波導(dǎo)中傳輸，并照射到所述出射光柵上，所述出射光柵也設(shè)置于所述光波導(dǎo)表面，所述第三光束照射到所述出射光柵上以后發(fā)生衍射形成所述第四光束，所述出射光柵也是具有傅立葉變換性質(zhì)的光柵，即，所述第四光束是對所述第三光束做傅立葉逆變換所得，同時，所述出射光柵將所述第四光束耦合輸出到所述光波導(dǎo)外。

例如，所述第一光束攜帶的信息用函數(shù)f(x,y)表示，則函數(shù)f(x,y)經(jīng)過入射光柵實現(xiàn)光學(xué)傅立葉變換，形成所述第二光束，所述第二光束在其第一匯聚焦點上的得到函數(shù)f(x,y)的頻譜f(μ,υ)，f(μ,υ)與在所述第一匯聚焦點上的所述光學(xué)處理元件上的處理函數(shù)h(μ,υ)做相乘處理，處理的目的是改變輸入函數(shù)頻譜f(μ,υ)的振幅和相位，形成所述第三光束，并傳輸所述第三光束，然后經(jīng)過所述出射光柵進行光學(xué)傅立葉逆變換，得到處理后的函數(shù)g(x,y)，形成所述第四光束。寫成關(guān)系式如下：

g(x,y)＝f^-1{f{f(x,y)}·h(μ,υ)}

進一步地，所述對所述第二光束進行處理具體為：

對所述第二光束進行濾波處理或校正處理。

具體為，帶有信息的第一光束以預(yù)設(shè)的入射角照射到所述入射光柵上，所述第一光束經(jīng)過所述入射光柵后發(fā)生衍射形成第二光束，所述入射光柵是具有傅立葉變換性質(zhì)的光柵，即第二光束是第一光束經(jīng)過傅立葉變換所得。同時，入射光柵將所述第二光束耦合輸入到所述光波導(dǎo)內(nèi)，所述第二光束可以在所述光波導(dǎo)中以全反射的形式傳輸。

所述光學(xué)處理元件為設(shè)置于所述光波導(dǎo)表面上的濾波器，所述濾波器對照射到其上的所述第二光束進行濾波處理，處理之后形成第三光束，所述第三光束繼續(xù)在所述光波導(dǎo)中傳輸，并照射到所述出射光柵上，所述第三光束照射到所述出射光柵上以后發(fā)生衍射形成所述第四光束，所述出射光柵也是具有傅立葉變換性質(zhì)的光柵，即，所述第四光束是對所述第三光束做傅立葉逆變換所得，同時，所述出射光柵將所述第四光束耦合輸出到所述光波導(dǎo)外。

例如，所述第一光束攜帶的信息用函數(shù)f(x,y)表示，則函數(shù)f(x,y)經(jīng)過入射光柵實現(xiàn)光學(xué)傅立葉變換，形成所述第二光束，所述第二光束在其所述第一匯聚焦點上的得到函數(shù)f(x,y)的頻譜f(μ,υ)，f(μ,υ)與在所述第一匯聚焦點上的所述濾波器上的濾波函數(shù)l(μ,υ)做相乘處理，處理的目的是改變輸入函數(shù)頻譜f(μ,υ)的振幅和相位，形成所述第三光束，然后經(jīng)過所述出射光柵進行光學(xué)傅立葉逆變換，得到濾波后的函數(shù)g(x,y)，形成所述第四光束。寫成關(guān)系式如下：

g(x,y)＝f^-1{^f{f(x,y)}·l(μ,υ)}

要說明的是，上述示例性方法中所述光學(xué)處理元件選用的是濾波器，而在實際應(yīng)用中不限于此，可以根據(jù)需要視情況而定。

進一步地，所述方法還包括：

將光學(xué)處理元件設(shè)置于所述第二光束在所述光波導(dǎo)表面上形成的第一匯聚焦點上，將所述光學(xué)處理元件設(shè)置于所述第三光束在所述光波導(dǎo)表面上形成的第二匯聚焦點上，所述第一匯聚焦點與所述第二匯聚焦點重合。

具體為，所述第二光束為匯聚光束，在所述光波導(dǎo)中傳輸，并匯聚在所述光波導(dǎo)的表面上的第一匯聚焦點上，將光學(xué)處理元件設(shè)置于第一匯聚焦點上對所述第二光束進行處理，形成第三光束，所述第三光束為發(fā)散光束，并且以全反射的形式繼續(xù)在所述光波導(dǎo)中傳輸，所述第三光束照射到所述出射光柵上以后發(fā)生衍射形成所述第四光束。

根據(jù)光路的可逆性原理，所述第三光束為發(fā)散光束照射到所述出射光柵上，經(jīng)過衍射后形成所述第四光束，并耦合輸出到所述光波導(dǎo)外。所述出射光柵為匯聚光柵，并且所述第三光束在所述光波導(dǎo)表面上形成的第二匯聚焦點與所述第一匯聚焦點重合。

本發(fā)明實施例提供的基于微納全息光波導(dǎo)的光學(xué)處理方法，通過將入射光柵、光學(xué)處理元件和出射光柵分別設(shè)置于光波導(dǎo)表面，用入射光柵對第一光束做傅立葉變換形成第二光束，并將第二光束耦合輸入到光波導(dǎo)內(nèi)，然后用光學(xué)處理元件處理第二光束形成第三光束，再用出射光柵對第三光束做傅立葉逆變換形成第四光束，并將第四光束耦合輸出到光波導(dǎo)外，從而實現(xiàn)對光信號的光學(xué)處理。依照本發(fā)明實施例的方法設(shè)計的光學(xué)處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，不容易受環(huán)境噪聲的干擾。

實施例2：

本實施例與實施例1基本相同，為了描述的簡要，在本實施例的描述過程中，不再描述與實施例1相同的技術(shù)特征，僅說明本實施例與實施例1不同之處：

所述光學(xué)處理元件為校正器，用于對所述第二光束進行校正處理。

具體為，帶有信息的第一光束以預(yù)設(shè)的入射角照射到所述入射光柵上，所述第一光束經(jīng)過所述入射光柵后發(fā)生衍射形成第二光束，所述入射光柵是具有傅立葉變換性質(zhì)的光柵，即第二光束是第一光束經(jīng)過傅立葉變換所得。同時，入射光柵將所述第二光束耦合輸入到所述光波導(dǎo)內(nèi)，所述第二光束可以在所述光波導(dǎo)中以全反射的形式傳輸。

所述光學(xué)處理元件為設(shè)置于所述光波導(dǎo)表面上的校正器，所述校正器對照射到其上的所述第二光束進行校正處理，處理之后形成第三光束，所述第三光束繼續(xù)在所述光波導(dǎo)中傳輸，并照射到所述出射光柵上，所述第三光束照射到所述出射光柵上以后發(fā)生衍射形成所述第四光束，所述出射光柵也是具有傅立葉變換性質(zhì)的光柵，即，所述第四光束是對所述第三光束做傅立葉逆變換所得，同時，所述出射光柵將所述第四光束耦合輸出到所述光波導(dǎo)外。

例如，所述第一光束攜帶的信息用函數(shù)f(x,y)表示，則函數(shù)f(x,y)經(jīng)過入射光柵實現(xiàn)光學(xué)傅立葉變換，形成所述第二光束，所述第二光束在其所述第一匯聚焦點上的得到函數(shù)f(x,y)的頻譜f(μ,υ)，f(μ,υ)與在所述第一匯聚焦點上的所述校正器上的校正函數(shù)j(μ,υ)相乘做處理，處理的目的是改變輸入函數(shù)頻譜f(μ,υ)的振幅和相位，形成所述第三光束，然后經(jīng)過所述出射光柵進行光學(xué)傅立葉逆變換，得到校正后的函數(shù)g(x,y)，形成所述第四光束。寫成關(guān)系式如下：

g(x,y)＝f^-1{f{f(x,y)}·j(μ,υ)}

本發(fā)明實施例提供的基于微納全息光波導(dǎo)的光學(xué)處理方法，通過將入射光柵、光學(xué)處理元件和出射光柵分別設(shè)置于光波導(dǎo)表面，用入射光柵對第一光束做傅立葉變換形成第二光束，并將第二光束耦合輸入到光波導(dǎo)內(nèi)，然后用光學(xué)處理元件處理第二光束形成第三光束，再用出射光柵對第三光束做傅立葉逆變換形成第四光束，并將第四光束耦合輸出到光波導(dǎo)外，從而實現(xiàn)對光信號的光學(xué)處理。依照本發(fā)明實施例的方法設(shè)計的光學(xué)處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，不容易受環(huán)境噪聲的干擾。

實施例3：

圖4為依照本發(fā)明實施例的光學(xué)處理系統(tǒng)示意圖，如圖4所示，本發(fā)明實施例提供一種基于微納全息光波導(dǎo)的光學(xué)處理系統(tǒng)，包括光波導(dǎo)3、入射光柵101、光學(xué)處理元件2、出射光柵102。

其中，所述入射光柵101設(shè)置于所述光波導(dǎo)3表面，用于接收第一光束6，對所述第一光束6做傅立葉變換形成第二光束7，并將所述第二光束7耦合輸入到所述光波導(dǎo)3內(nèi)；所述光學(xué)處理元件2設(shè)置于所述光波導(dǎo)3表面，用于處理所述第二光束7形成第三光束8；所述光波導(dǎo)3是所述第二光束7和所述第三光束8傳輸?shù)慕橘|(zhì)；所述出射光柵102設(shè)置于所述光波導(dǎo)3表面，用于對所述第三光束8做傅立葉逆變換形成第四光束9，并將所述第四光束9耦合輸出到所述光波導(dǎo)3外。

基于微納全息光波導(dǎo)的光學(xué)處理系統(tǒng)對光信號進行處理的工作過程具體如下：

帶有信息的第一光束6以預(yù)設(shè)的入射角照射到所述入射光柵101上，所述入射光柵101設(shè)置于所述光波導(dǎo)3表面，所述第一光束6為平行光束，所述預(yù)設(shè)的入射角為制作所述入射光柵101時光柵所記錄的相干光的入射角。

所述第一光束6經(jīng)過所述入射光柵101后發(fā)生衍射形成第二光束7，所述入射光柵101是具有傅立葉變換性質(zhì)的光柵，即第二光束7是第一光束6經(jīng)過傅立葉變換所得。同時，入射光柵101將所述第二光束7耦合輸入到所述光波導(dǎo)3內(nèi)，所述第二光束7進入所述光波導(dǎo)3后在波導(dǎo)界面處的入射角大于或等于所述第二光束7在所述光波導(dǎo)3介質(zhì)中的全反射臨界角，所述第二光束7可以在所述光波導(dǎo)3中以全反射的形式傳輸。

所述光學(xué)處理元件2設(shè)置于所述光波導(dǎo)3表面，所述光學(xué)處理元件2對照射到其上的所述第二光束7進行處理，處理之后形成第三光束8，所述第三光束8繼續(xù)在所述光波導(dǎo)3中以全反射的形式傳輸，并照射到所述出射光柵102上，所述出射光柵102也設(shè)置于所述光波導(dǎo)3表面，所述第三光束8照射到所述出射光柵102上以后發(fā)生衍射形成所述第四光束9，所述出射光柵102也是具有傅立葉變換性質(zhì)的光柵，即，所述第四光束9是對所述第三光束8做傅立葉逆變換所得，同時，所述出射光柵102將所述第四光束9耦合輸出到所述光波導(dǎo)3外。

要說明的是，上述示例性方法中所述第一光束為平行光束，而在實際應(yīng)用中不限于此，第一光束具體為平行光束還是發(fā)散光束可以視情況而定。

進一步地，所述入射光柵為匯聚光柵，所述出射光柵為匯聚光柵。

具體為，所述入射光柵101為匯聚光柵，使所述第一光束6經(jīng)過所述入射光柵101后發(fā)生衍射形成的第二光束7為匯聚光束，同時，入射光柵101將所述第二光束7耦合輸入到所述光波導(dǎo)3內(nèi)，所述第二光束7進入所述光波導(dǎo)3后在界面處的入射角大于或等于所述第二光束7在所述光波導(dǎo)3介質(zhì)中的全反射臨界角，所述第二光束7可以在所述光波導(dǎo)3中以全反射的形式傳輸，并匯聚在所述光波導(dǎo)3的表面上的第一匯聚焦點上。

所述第二光束7經(jīng)過所述光學(xué)處理元件2的處理后形成所述第三光束8，所述第三光束8為發(fā)散光束，并且以全反射的形式繼續(xù)在所述光波導(dǎo)3中傳輸。

所述第三光束8照射到所述出射光柵102上以后發(fā)生衍射形成所述第四光束9，同時，所述出射光柵102將所述第四光束9耦合輸出到所述光波導(dǎo)3外。

根據(jù)光路的可逆性原理，所述第三光束8為發(fā)散光束照射到所述出射光柵102上，經(jīng)過衍射后形成所述第四光束9，并耦合輸出到所述光波導(dǎo)3外。所述出射光柵102為匯聚光柵，并且所述第三光束8在所述光波導(dǎo)3表面上形成的第二匯聚焦點與所述第一匯聚焦點重合。

進一步地，所述光學(xué)處理元件設(shè)置于所述第二光束在所述光波導(dǎo)表面上形成的第一匯聚焦點上，所述光學(xué)處理元件設(shè)置于所述第三光束在所述光波導(dǎo)表面上形成的第二匯聚焦點上，所述第一匯聚焦點與所述第二匯聚焦點重合。

具體為，所述光學(xué)處理元件2設(shè)置于所述第二光束7在所述光波導(dǎo)3表面上形成的第一匯聚焦點上，在所述第一匯聚焦點上對所述第二光束7進行處理，所述第一匯聚焦點也是所述第三光束在所述光波導(dǎo)表面上形成的第二匯聚焦點，所述第一匯聚焦點與所述第二匯聚焦點重合。

例如，所述第一光束6攜帶的信息用函數(shù)f(x,y)表示，則函數(shù)f(x,y)經(jīng)過入射光柵101實現(xiàn)光學(xué)傅立葉變換，形成所述第二光束7，所述第二光束7在其所述第一匯聚焦點上的得到函數(shù)f(x,y)的頻譜f(μ,υ)，f(μ,υ)與在所述第一匯聚焦點上的所述光學(xué)處理元件2上的處理函數(shù)h(μ,υ)做相乘處理，處理的目的是改變輸入函數(shù)頻譜f(μ,υ)的振幅和相位，形成所述第三光束8，然后經(jīng)過所述出射光柵102進行光學(xué)傅立葉逆變換，得到處理后的函數(shù)g(x,y)，形成所述第四光束9。寫成關(guān)系式如下：

g(x,y)＝f^-1{f{f(x,y)}·h(μ,υ)}

進一步地，所述光學(xué)處理元件為濾波器。

具體為，帶有信息的第一光束6以預(yù)設(shè)的入射角照射到所述入射光柵101上，所述第一光束6經(jīng)過所述入射光柵101后發(fā)生衍射形成第二光束7，所述入射光柵101是具有傅立葉變換性質(zhì)的光柵，即第二光束7是第一光束6經(jīng)過傅立葉變換所得。同時，入射光柵101將所述第二光束7耦合輸入到所述光波導(dǎo)3內(nèi)，所述第二光束7可以在所述光波導(dǎo)3中以全反射的形式傳輸。

所述光學(xué)處理元件2為設(shè)置于所述光波導(dǎo)3表面上的濾波器，所述濾波器對照射到其上的所述第二光束7進行濾波處理，處理之后形成第三光束8，所述第三光束8繼續(xù)在所述光波導(dǎo)3中傳輸，并照射到所述出射光柵102上，所述第三光束8照射到所述出射光柵102上以后發(fā)生衍射形成所述第四光束9，所述出射光柵102也是具有傅立葉變換性質(zhì)的光柵，即，所述第四光束9是對所述第三光束8做傅立葉逆變換所得，同時，所述出射光柵102將所述第四光束9耦合輸出到所述光波導(dǎo)3外。

例如，所述第一光束6攜帶的信息用函數(shù)f(x,y)表示，則函數(shù)f(x,y)經(jīng)過入射光柵101實現(xiàn)光學(xué)傅立葉變換，形成所述第二光束7，所述第二光束7在其所述第一匯聚焦點上的得到函數(shù)f(x,y)的頻譜f(μ,υ)，f(μ,υ)與在所述第一匯聚焦點上的所述濾波器上的濾波函數(shù)l(μ,υ)做相乘處理，處理的目的是改變輸入函數(shù)頻譜f(μ,υ)的振幅和相位，形成所述第三光束8，然后經(jīng)過所述出射光柵102進行光學(xué)傅立葉逆變換，得到濾波后的函數(shù)g(x,y)，形成所述第四光束9。寫成關(guān)系式如下：

g(x,y)＝f^-1{f{f(x,y)}·l(μ,υ)}

進一步地，所述入射光柵為透射式匯聚光柵或反射式匯聚光柵，所述出射光柵為透射式匯聚光柵或反射式匯聚光柵。

具體為，如圖3所示，帶有信息的第一光束6以預(yù)設(shè)的入射角照射到所述入射光柵101上，所述入射光柵101為透射式匯聚光柵，所述第一光束6經(jīng)過所述入射光柵101后發(fā)生衍射形成第二光束7，同時，入射光柵101將所述第二光束7以透射的形式耦合輸入到所述光波導(dǎo)3內(nèi)，所述第二光束7可以在所述光波導(dǎo)3中以全反射的形式傳輸，并匯聚在所述光波導(dǎo)3的表面上的第一匯聚焦點上。

所述光學(xué)處理元件2設(shè)置于所述光波導(dǎo)3表面，所述光學(xué)處理元件2對照射到其上的所述第二光束7進行處理，處理之后形成第三光束8，所述第三光束8繼續(xù)在所述光波導(dǎo)3中傳輸，并照射到所述出射光柵102上，所述出射光柵102為透射式匯聚光柵，所述第三光束8照射到所述出射光柵102上以后發(fā)生衍射形成所述第四光束9，同時，所述出射光柵102將所述第四光束9以透射的形式耦合輸出到所述光波導(dǎo)3外。

要說明的是，上述示例性方法中所述入射光柵為透射式匯聚光柵，所述出射光柵為透射式匯聚光柵，而在實際應(yīng)用中不限于此，所述入射光柵和所述出射光柵具體為透射式匯聚光柵還是反射式匯聚光柵可以視情況而定。

進一步地，所述系統(tǒng)還包括：

信息加載器和采集器，所述信息加載器設(shè)置于所述入射光柵的焦平面上，用于調(diào)制光源光束形成所述第一光束，使所述第一光束帶有光信息；所述采集器設(shè)置于所述出射光柵的焦平面上，用于采集處理后的光信息。

具體的，如圖3所示，平行光源照射到信息加載器4上，所述信息加載器4設(shè)置于所述入射光柵的焦平面上，經(jīng)過所述信息加載器4調(diào)制后形成第一光束6，其中所述平行光源在圖3中未畫出，所述平行光源不攜帶信息，經(jīng)過所述信息加載器4調(diào)制后形成的第一光束6為攜帶信息的光束。所述信息加載器4用于給光源加載信息，形成帶有信息的第一光束6，例如，空間光調(diào)制器，物體透明片等。

帶有信息的第一光束6以預(yù)設(shè)的入射角照射到所述入射光柵101上，所述第一光束6經(jīng)過所述入射光柵101后發(fā)生衍射形成第二光束7，同時，入射光柵101將所述第二光束7耦合輸入到所述光波導(dǎo)3內(nèi)，所述第二光束7可以在所述光波導(dǎo)3中以全反射的形式傳輸。

所述光學(xué)處理元件2設(shè)置于所述光波導(dǎo)3表面，所述光學(xué)處理元件2對照射到其上的所述第二光束7進行處理，處理之后形成第三光束8，所述第三光束8繼續(xù)在所述光波導(dǎo)3中傳輸，并照射到所述出射光柵102上，所述第三光束8照射到所述出射光柵102上以后發(fā)生衍射形成所述第四光束9，同時，所述出射光柵102將所述第四光束9耦合輸出到所述光波導(dǎo)3外。

所述第四光束9耦合輸出到所述光波導(dǎo)3外以后，以平行光的形式照射到采集器5上，所述采集器5設(shè)置于所述出射光柵的焦平面上，所述采集器5可以為投影板，所述第四光束9投射到所述投影板上顯示光信息，以供人眼觀看。所述采集器5也可以為電荷耦合元件(charge-coupleddevice，簡稱ccd)采集器，所述ccd采集器采集到所述第四光束9中的信息，通過其他顯示設(shè)備顯示，以供人眼觀看。

本發(fā)明實施例提供的基于微納全息光波導(dǎo)的光學(xué)處理系統(tǒng)，通過將入射光柵、光學(xué)處理元件和出射光柵分別設(shè)置于光波導(dǎo)表面，用入射光柵對第一光束做傅立葉變換形成第二光束，并將第二光束耦合輸入到光波導(dǎo)內(nèi)，然后用光學(xué)處理元件處理第二光束形成第三光束，再用出射光柵對第三光束做傅立葉逆變換形成第四光束，并將第四光束耦合輸出到光波導(dǎo)外，從而實現(xiàn)對光信號的光學(xué)處理。依照本發(fā)明實施例的光學(xué)處理系統(tǒng)設(shè)計緊湊，體積小，重量輕，不容易受環(huán)境噪聲的干擾。

實施例4：

本實施例與實施例3基本相同，為了描述的簡要，在本實施例的描述過程中，不再描述與實施例3相同的技術(shù)特征，僅說明本實施例與實施例3不同之處：

進一步地，所述光學(xué)處理元件為校正器。

具體為，如圖4所示，帶有信息的第一光束6以預(yù)設(shè)的入射角照射到所述入射光柵101上，所述第一光束6經(jīng)過所述入射光柵101后發(fā)生衍射形成第二光束7，所述入射光柵101是具有傅立葉變換性質(zhì)的光柵，即第二光束7是第一光束6經(jīng)過傅立葉變換所得。同時，入射光柵101將所述第二光束7耦合輸入到所述光波導(dǎo)3內(nèi)，所述第二光束7可以在所述光波導(dǎo)3中以全反射的形式傳輸。

所述光學(xué)處理元件2為設(shè)置于所述光波導(dǎo)3表面上的校正器，所述校正器對照射到其上的所述第二光束7進行校正處理，處理之后形成第三光束8，所述第三光束8繼續(xù)在所述光波導(dǎo)3中傳輸，并照射到所述出射光柵102上，所述第三光束8照射到所述出射光柵102上以后發(fā)生衍射形成所述第四光束9，所述出射光柵102也是具有傅立葉變換性質(zhì)的光柵，即，所述第四光束9是對所述第三光束8做傅立葉逆變換所得，同時，所述出射光柵102將所述第四光束9耦合輸出到所述光波導(dǎo)3外。

例如，所述第一光束6攜帶的信息用函數(shù)f(x,y)表示，則函數(shù)f(x,y)經(jīng)過入射光柵101實現(xiàn)光學(xué)傅立葉變換，形成所述第二光束7，所述第二光束7在其所述第一匯聚焦點上的得到函數(shù)f(x,y)的頻譜f(μ,υ)，f(μ,υ)與在所述第一匯聚焦點上的所述校正器上的校正函數(shù)j(μ,υ)在相乘處理，處理的目的是改變輸入函數(shù)頻譜f(μ,υ)的振幅和相位，形成所述第三光束8，然后經(jīng)過所述出射光柵102進行光學(xué)傅立葉逆變換，得到校正后的函數(shù)g(x,y)，形成所述第四光束9。寫成關(guān)系式如下：

g(x,y)＝f^-1{f{f(x,y)}·j(μ,υ)}

本發(fā)明實施例提供的基于微納全息光波導(dǎo)的光學(xué)處理系統(tǒng)，通過將入射光柵、光學(xué)處理元件和出射光柵分別設(shè)置于光波導(dǎo)表面，用入射光柵對第一光束做傅立葉變換形成第二光束，并將第二光束耦合輸入到光波導(dǎo)內(nèi)，然后用光學(xué)處理元件處理第二光束形成第三光束，再用出射光柵對第三光束做傅立葉逆變換形成第四光束，并將第四光束耦合輸出到光波導(dǎo)外，從而實現(xiàn)對光信號的光學(xué)處理。依照本發(fā)明實施例的光學(xué)處理系統(tǒng)設(shè)計緊湊，體積小，重量輕，不容易受環(huán)境噪聲的干擾。

實施例5：

本實施例與實施例3基本相同，為了描述的簡要，在本實施例的描述過程中，不再描述與實施例3相同的技術(shù)特征，僅說明本實施例與實施例3不同之處：

圖5為依照本發(fā)明另一實施例的光學(xué)處理系統(tǒng)示意圖，如圖5所示，光源為發(fā)散光源，入射光柵101為透射式匯聚光柵，出射光柵102為透射式匯聚光柵，所述入射光柵101和所述出射光柵分別位于所述光波導(dǎo)3的兩側(cè)。

發(fā)散光源照射到信息加載器4上，所述信息加載器4設(shè)置于所述入射光柵的焦平面上，經(jīng)過所述信息加載器4調(diào)制后形成第一光束6，所述發(fā)散光源不攜帶信息，經(jīng)過所述信息加載器4調(diào)制后形成的第一光束6為攜帶信息的光束。

帶有信息的第一光束6以預(yù)設(shè)的入射角照射到所述入射光柵101上，所述第一光束6經(jīng)過所述入射光柵101后發(fā)生衍射形成第二光束7，同時，入射光柵101將所述第二光束7以透射的方式耦合輸入到所述光波導(dǎo)3內(nèi)，所述第二光束7可以在所述光波導(dǎo)3中以全反射的形式傳輸。

所述光學(xué)處理元件2設(shè)置于所述光波導(dǎo)3表面，所述光學(xué)處理元件2對照射到其上的所述第二光束7進行處理，處理之后形成第三光束8，所述第三光束8繼續(xù)在所述光波導(dǎo)3中傳輸，并照射到所述出射光柵102上，所述第三光束8照射到所述出射光柵102上以后發(fā)生衍射形成所述第四光束9，同時，所述出射光柵102將所述第四光束9以透射的形式耦合輸出到所述光波導(dǎo)3外。

所述第四光束9耦合輸出到所述光波導(dǎo)3外以后，以平行光的形式照射到采集器5上，所述采集器5設(shè)置于所述出射光柵的焦平面上，所述采集器5顯示光信息。

本發(fā)明實施例提供的基于微納全息光波導(dǎo)的光學(xué)處理系統(tǒng)，通過將入射光柵、光學(xué)處理元件和出射光柵分別設(shè)置于光波導(dǎo)表面，用入射光柵對第一光束做傅立葉變換形成第二光束，并將第二光束耦合輸入到光波導(dǎo)內(nèi)，然后用光學(xué)處理元件處理第二光束形成第三光束，再用出射光柵對第三光束做傅立葉逆變換形成第四光束，并將第四光束耦合輸出到光波導(dǎo)外，從而實現(xiàn)對光信號的光學(xué)處理。依照本發(fā)明實施例的光學(xué)處理系統(tǒng)設(shè)計緊湊，體積小，重量輕，不容易受環(huán)境噪聲的干擾。

實施例6：

本實施例與實施例3基本相同，為了描述的簡要，在本實施例的描述過程中，不再描述與實施例3相同的技術(shù)特征，僅說明本實施例與實施例3不同之處：

圖6為依照本發(fā)明再一實施例的光學(xué)處理系統(tǒng)示意圖，如圖6所示，光源為發(fā)散光源，入射光柵101為透射式匯聚光柵，出射光柵102為反射式匯聚光柵，所述入射光柵101和所述出射光柵分別位于所述光波導(dǎo)3的兩側(cè)。

發(fā)散光源照射到信息加載器4上，所述信息加載器4設(shè)置于所述入射光柵的焦平面上，經(jīng)過所述信息加載器4調(diào)制后形成第一光束6，所述發(fā)散光源不攜帶信息，經(jīng)過所述信息加載器4調(diào)制后形成的第一光束6為攜帶信息的光束。

帶有信息的第一光束6以預(yù)設(shè)的入射角照射到所述入射光柵101上，所述第一光束6經(jīng)過所述入射光柵101后發(fā)生衍射形成第二光束7，同時，入射光柵101將所述第二光束7以透射的方式耦合輸入到所述光波導(dǎo)3內(nèi)，所述第二光束7可以在所述光波導(dǎo)3中以全反射的形式傳輸。

所述光學(xué)處理元件2設(shè)置于所述光波導(dǎo)3表面，所述光學(xué)處理元件2對照射到其上的所述第二光束7進行處理，處理之后形成第三光束8，所述第三光束8繼續(xù)在所述光波導(dǎo)3中傳輸，并照射到所述出射光柵102上，所述第三光束8照射到所述出射光柵102上以后發(fā)生衍射形成所述第四光束9，同時，所述出射光柵102將所述第四光束9以反射的形式耦合輸出到所述光波導(dǎo)3外。

所述第四光束9耦合輸出到所述光波導(dǎo)3外以后，以平行光的形式照射到采集器5上，所述采集器5設(shè)置于所述出射光柵的焦平面上，所述采集器5顯示光信息。

本發(fā)明實施例提供的基于微納全息光波導(dǎo)的光學(xué)處理系統(tǒng)，通過將入射光柵、光學(xué)處理元件和出射光柵分別設(shè)置于光波導(dǎo)表面，用入射光柵對第一光束做傅立葉變換形成第二光束，并將第二光束耦合輸入到光波導(dǎo)內(nèi)，然后用光學(xué)處理元件處理第二光束形成第三光束，再用出射光柵對第三光束做傅立葉逆變換形成第四光束，并將第四光束耦合輸出到光波導(dǎo)外，從而實現(xiàn)對光信號的光學(xué)處理。依照本發(fā)明實施例的光學(xué)處理系統(tǒng)設(shè)計緊湊，體積小，重量輕，不容易受環(huán)境噪聲的干擾。

實施例7：

本實施例與實施例3基本相同，為了描述的簡要，在本實施例的描述過程中，不再描述與實施例3相同的技術(shù)特征，僅說明本實施例與實施例3不同之處：

圖7為依照本發(fā)明又一實施例的光學(xué)處理系統(tǒng)示意圖，如圖7所示，光源為發(fā)散光源，入射光柵101為反射式匯聚光柵，出射光柵102為透射式匯聚光柵，所述入射光柵101和所述出射光柵分別位于所述光波導(dǎo)3的兩側(cè)。

發(fā)散光源照射到信息加載器4上，所述信息加載器4設(shè)置于所述入射光柵的焦平面上，經(jīng)過所述信息加載器4調(diào)制后形成第一光束6，所述發(fā)散光源不攜帶信息，經(jīng)過所述信息加載器4調(diào)制后形成的第一光束6為攜帶信息的光束。

帶有信息的第一光束6以預(yù)設(shè)的入射角照射到所述入射光柵101上，所述第一光束6經(jīng)過所述入射光柵101后發(fā)生衍射形成第二光束7，同時，入射光柵101將所述第二光束7以反射的方式耦合輸入到所述光波導(dǎo)3內(nèi)，所述第二光束7可以在所述光波導(dǎo)3中以全反射的形式傳輸。

所述光學(xué)處理元件2設(shè)置于所述光波導(dǎo)3表面，所述光學(xué)處理元件2對照射到其上的所述第二光束7進行處理，處理之后形成第三光束8，所述第三光束8繼續(xù)在所述光波導(dǎo)3中傳輸，并照射到所述出射光柵102上，所述第三光束8照射到所述出射光柵102上以后發(fā)生衍射形成所述第四光束9，同時，所述出射光柵102將所述第四光束9以透射的形式耦合輸出到所述光波導(dǎo)3外。

所述第四光束9耦合輸出到所述光波導(dǎo)3外以后，以平行光的形式照射到采集器5上，所述采集器5設(shè)置于所述出射光柵的焦平面上，所述采集器5顯示光信息。

本發(fā)明實施例提供的基于微納全息光波導(dǎo)的光學(xué)處理系統(tǒng)，通過將入射光柵、光學(xué)處理元件和出射光柵分別設(shè)置于光波導(dǎo)表面，用入射光柵對第一光束做傅立葉變換形成第二光束，并將第二光束耦合輸入到光波導(dǎo)內(nèi)，然后用光學(xué)處理元件處理第二光束形成第三光束，再用出射光柵對第三光束做傅立葉逆變換形成第四光束，并將第四光束耦合輸出到光波導(dǎo)外，從而實現(xiàn)對光信號的光學(xué)處理。依照本發(fā)明實施例的光學(xué)處理系統(tǒng)設(shè)計緊湊，體積小，重量輕，不容易受環(huán)境噪聲的干擾。

實施例8：

本實施例與實施例3基本相同，為了描述的簡要，在本實施例的描述過程中，不再描述與實施例3相同的技術(shù)特征，僅說明本實施例與實施例3不同之處：

圖8為依照本發(fā)明又一實施例的光學(xué)處理系統(tǒng)示意圖，如圖8所示，光源為平行光源，入射光柵101為反射式匯聚光柵，出射光柵102為反射式匯聚光柵，所述入射光柵101和所述出射光柵102分別位于所述光波導(dǎo)3的兩端，所述入射光柵101和所述出射光柵102不平行。

平行光源照射到信息加載器4上，平行光源在圖中未畫出，所述信息加載器4設(shè)置于所述入射光柵的焦平面上，經(jīng)過所述信息加載器4調(diào)制后形成第一光束6，所述平行光源不攜帶信息，經(jīng)過所述信息加載器4調(diào)制后形成的第一光束6為攜帶信息的光束。

帶有信息的第一光束6以預(yù)設(shè)的入射角照射到所述入射光柵101上，所述第一光束6經(jīng)過所述入射光柵101后發(fā)生衍射形成第二光束7，同時，入射光柵101將所述第二光束7以反射的方式耦合輸入到所述光波導(dǎo)3內(nèi)，所述第二光束7可以在所述光波導(dǎo)3中以全反射的形式傳輸。

所述光學(xué)處理元件2設(shè)置于所述光波導(dǎo)3表面，所述光學(xué)處理元件2對照射到其上的所述第二光束7進行處理，處理之后形成第三光束8，所述第三光束8繼續(xù)在所述光波導(dǎo)3中傳輸，并照射到所述出射光柵102上，所述第三光束8照射到所述出射光柵102上以后發(fā)生衍射形成所述第四光束9，同時，所述出射光柵102將所述第四光束9以反射的形式耦合輸出到所述光波導(dǎo)3外。

所述第四光束9耦合輸出到所述光波導(dǎo)3外以后，以平行光的形式照射到采集器5上，所述采集器5設(shè)置于所述出射光柵的焦平面上，所述采集器5顯示光信息。

本發(fā)明實施例提供的基于微納全息光波導(dǎo)的光學(xué)處理系統(tǒng)，通過將入射光柵、光學(xué)處理元件和出射光柵分別設(shè)置于光波導(dǎo)表面，用入射光柵對第一光束做傅立葉變換形成第二光束，并將第二光束耦合輸入到光波導(dǎo)內(nèi)，然后用光學(xué)處理元件處理第二光束形成第三光束，再用出射光柵對第三光束做傅立葉逆變換形成第四光束，并將第四光束耦合輸出到光波導(dǎo)外，從而實現(xiàn)對光信號的光學(xué)處理。依照本發(fā)明實施例的光學(xué)處理系統(tǒng)設(shè)計緊湊，體積小，重量輕，不容易受環(huán)境噪聲的干擾。

實施例9：

本實施例與實施例3基本相同，為了描述的簡要，在本實施例的描述過程中，不再描述與實施例3相同的技術(shù)特征，僅說明本實施例與實施例3不同之處：

圖9為依照本發(fā)明又一實施例的光學(xué)處理系統(tǒng)示意圖，如圖9所示，光源為平行光源，入射光柵101為透射式匯聚光柵，出射光柵102為透射式匯聚光柵，所述入射光柵101和所述出射光柵102分別位于所述光波導(dǎo)3的兩端，所述入射光柵101和所述出射光柵102不平行。

平行光源照射到信息加載器4上，平行光源在圖中未畫出，所述信息加載器4設(shè)置于所述入射光柵的焦平面上，經(jīng)過所述信息加載器4調(diào)制后形成第一光束6，所述平行光源不攜帶信息，經(jīng)過所述信息加載器4調(diào)制后形成的第一光束6為攜帶信息的光束。

帶有信息的第一光束6以預(yù)設(shè)的入射角照射到所述入射光柵101上，所述第一光束6經(jīng)過所述入射光柵101后發(fā)生衍射形成第二光束7，同時，入射光柵101將所述第二光束7以透射的方式耦合輸入到所述光波導(dǎo)3內(nèi)，所述第二光束7可以在所述光波導(dǎo)3中以全反射的形式傳輸。

所述光學(xué)處理元件2設(shè)置于所述光波導(dǎo)3表面，所述光學(xué)處理元件2對照射到其上的所述第二光束7進行處理，處理之后形成第三光束8，所述第三光束8繼續(xù)在所述光波導(dǎo)3中傳輸，并照射到所述出射光柵102上，所述第三光束8照射到所述出射光柵102上以后發(fā)生衍射形成所述第四光束9，同時，所述出射光柵102將所述第四光束9以透射的形式耦合輸出到所述光波導(dǎo)3外。

所述第四光束9耦合輸出到所述光波導(dǎo)3外以后，以平行光的形式照射到采集器5上，所述采集器5設(shè)置于所述出射光柵的焦平面上，所述采集器5顯示光信息。

本發(fā)明實施例提供的基于微納全息光波導(dǎo)的光學(xué)處理系統(tǒng)，通過將入射光柵、光學(xué)處理元件和出射光柵分別設(shè)置于光波導(dǎo)表面，用入射光柵對第一光束做傅立葉變換形成第二光束，并將第二光束耦合輸入到光波導(dǎo)內(nèi)，然后用光學(xué)處理元件處理第二光束形成第三光束，再用出射光柵對第三光束做傅立葉逆變換形成第四光束，并將第四光束耦合輸出到光波導(dǎo)外，從而實現(xiàn)對光信號的光學(xué)處理。依照本發(fā)明實施例的光學(xué)處理系統(tǒng)設(shè)計緊湊，體積小，重量輕，不容易受環(huán)境噪聲的干擾。

最后應(yīng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。