Mask相位法校准液晶空间光调制器的优化技术

"Mask相位法校准液晶空间光调制器的相位调制特性" 本文主要讨论了如何利用Mask相位法来校准液晶空间光调制器（LC-SLM）在非标定波长下的相位调制特性。LC-SLM是一种重要的光学元件，常用于光束整形、光学计算和自适应光学等领域。然而，其相位调制特性会随着波长的变化而变化，因此在实际应用中，特别是在非标定波长下使用时，需要进行校准。 首先，文章介绍了傅里叶光学模拟的概念，这是理解LC-SLM工作原理的关键。通过模拟，可以计算出棋盘型二维相位光栅的相位对比度与零级衍射光斑光强之间的关系。这种关系对于确定LC-SLM的相位调制至关重要，因为相位对比度直接影响到衍射光斑的强度分布。 接下来，作者搭建了一个实验光路，用以测量由计算机生成的灰度图对应零级衍射光斑的实际光强值。灰度图是控制LC-SLM相位调制的基础，其灰度等级与LC-SLM的相位延迟量成正比。通过比较模拟计算与实验测量的数据，可以建立相位延迟量与计算机灰度级之间的精确关系曲线，从而得到LC-SLM在特定波长（561 nm）的相位调制特性曲线。 实验结果显示，使用Mask相位法进行校准后，LC-SLM的调制性能显著提高。例如，通过4λ的离焦调制，光斑光强分布的偏差从110.4减少到45.7，降低了64.7%。同样，对于10λ的倾斜调制，校准后零级衍射光斑和二级衍射光斑的强度分别减小至校准前的32.3%和64.1%，这也显示出校准的有效性。 该研究提供了校准LC-SLM相位调制特性的实用方法，有助于确保在不同波长下的工作性能，扩大了LC-SLM的应用范围。这对于需要精确控制光场的实验和应用，如光学信息处理、激光加工和生物医学成像等，具有重要意义。此外，这项工作也表明了傅里叶光学和模拟计算在光学系统设计和优化中的重要作用。