利用DMD实现光束空间整形技术提升能量利用率

"本文介绍了数字微镜器件(DMD)在光束空间整形中的应用，通过误差扩散法优化DMD像素微镜的状态，实现了对1053nm脉冲光的主动、实时整形。实验结果显示，光束的填充因子(FF)和光场调制度(FM)得到显著改善，提高了高功率激光系统的能量利用率。" 数字微镜器件（DMD）是光学领域的一种关键元件，它基于微电子机械系统(MEMS)技术，由众多可独立翻转的小镜子组成，每个像素微镜可以固定在+12°或-12°，对应于透射率的0或1，从而实现对光束的二元光学调控。这种工作原理使得DMD成为光束整形的理想选择，尤其适用于高功率激光系统的应用。 在本文中，研究人员结合了二元面板的设计概念，利用误差扩散法来设计DMD的像素微镜状态。误差扩散法是一种图像处理技术，可以将像素级别的信息均匀分布到整个图像中，从而在DMD上实现更平滑的光学转换。通过这种方法，他们成功地对1053nm的脉冲光进行了空间整形，实现了光脉冲的空间动态控制。 填充因子(FF)和光场调制度(FM)是衡量光束质量的重要指标。在高功率激光系统中，这两个参数直接影响系统的能量利用率和光束质量。实验数据显示，经过DMD的空间整形，光束的填充因子从33%提升到了65%，意味着更多的光能被有效地分布在光斑内；同时，光场调制度从52%降低到28%，表明光束的不均匀性得到了显著改善。 此外，实验还对所使用的DMD进行了能量利用率和波前畸变稳定性的测试。这些测试结果验证了DMD在整形过程中的性能稳定性，确保了整形效果的可靠性和重复性。因此，DMD在高功率激光系统中的应用，不仅能够优化光束质量，提高系统的效率，还能够实现实时的光束调整，这对于科学研究和工业应用具有重要意义。