液晶空间光调制器相移特性与静态畸变补偿研究

本文详细探讨了液晶空间光调制器（LC-SLM）的相移特性和静态畸变的测量及补偿方法。液晶空间光调制器作为一种重要的光学元件，广泛应用于动态衍射光学元件、波前产生以及高分辨率、高精度的波前校正等领域。在反射式256 pixel × 256 pixel纯相位LC-SLM的研究中，作者通过建立泰曼格林(Twyman-Green)干涉仪和移相点衍射干涉仪来分析其性能。 首先，LC-SLM的相移特性是其核心性能之一，它决定了光波前的调制能力。通过Twyman-Green干涉仪，可以精确测量LC-SLM的相位响应，即输入的灰度值如何转化为相位变化。这对于理解LC-SLM的工作原理和优化其在特定应用中的表现至关重要。 其次，LC-SLM的静态畸变是指在无外部激励时，调制器自身存在的波前失真。这种失真可能会影响其在光学系统中的使用效果。文中使用移相点衍射干涉仪来检测和量化这种静态畸变，这是确保SLM能有效校正其他光学元件波前失真的前提。 为了改善SLM的性能，研究人员采用了自我补偿的方法，即利用SLM本身来调整其自身的波前畸变。通过应用合适的相位灰度值映射，结合静态畸变的测量数据，可以减少SLM的波前像差。实验结果显示，经过补偿后，波前像差的峰谷(PV)值从0.39λ降低到0.23λ，均方根(RMS)值从0.08λ减少到0.03λ，其中λ=632.8 nm。这些改进显著提高了SLM的光学质量，使得斯特雷尔比从0.82提升至0.98，表明SLM的光学性能得到了显著提升。 这项工作提供了LC-SLM性能评估和优化的重要方法，对于提高基于SLM的光学系统的整体性能具有重要意义。通过精确测量和补偿LC-SLM的相移特性及静态畸变，可以更有效地利用这些器件在复杂光学系统中的潜力，尤其是在高精度的波前校正应用中。这不仅有助于提升光学成像的质量，也有助于推动相关领域的技术创新和发展。