液晶空間光調(diào)制器常用的校準測量方式

不同的LCOS所能調(diào)制的范圍不同，因此在使用之前，需要對每個LCOS都進行調(diào)制性能的標定。主要測量方法有功率計探測法、馬赫—曾德干涉方法、徑向剪切干涉方法、泰曼格林干涉方法、雙孔干涉方法等。下面簡單介紹幾種。

功率計直接探測法

圖1

功率計直接探測法的原理圖如圖1所示，激光經(jīng)準直擴束后照射在非偏振分束片上，其中透射光經(jīng)LCOS調(diào)制后反射，反射光經(jīng)反射鏡反射后作為參考光，與待測的 LCOS調(diào)制后的光發(fā)生干涉后被功率計接收，記錄光強的變化。測試方法非常簡單，但是由于照射光不是嚴格的平行光，干涉后的光強較難保證完全均勻，導致測量結(jié)果精度不高，而且得到的相位調(diào)制特性結(jié)果為整個LCOS液晶層表面的平均結(jié)果，無法通過該方法得到液晶層特定表面的調(diào)制結(jié)果。

馬赫-曾德干涉方法

圖2

馬赫-曾德干涉方法原理圖如圖2所示。激光經(jīng)過第一個BS后將光分成兩路，一路光由反射鏡反射到第二個BS，另一路光透過液晶空間光調(diào)制器發(fā)生調(diào)制后，與參考光干涉。得到的干涉條紋的相對移動量即為液晶空間光調(diào)制器的相位調(diào)制量。馬赫-曾德干涉儀通過計算干涉圖的相對移動來得到液晶空間光調(diào)制器的相位調(diào)制情況。馬赫-曾德干涉基于干涉原理進行測量，但是由于裝置需要的參考光為嚴格的平面波，對實驗裝置的穩(wěn)定性要求較高，此外該方法適用于測量透射式液晶空間光調(diào)制器。

徑向剪切干涉方法

徑向剪切干涉方法工作原理圖如圖3所示，該方法通過對液晶空間光調(diào)制器調(diào)制后的波面與本身錯位后放大和縮小的波面產(chǎn)生干涉條紋，通過迭代算法分析得到干涉條紋，以得到液晶空間光調(diào)制器的相位調(diào)制特性。

圖3

在剪切干涉光路中，將放大的波面作為參考光，避免了引入額外參考光所帶來的誤差，保持了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，具有較高的精度。在記錄干涉條紋的過程中， 針對整個波面進行記錄，只需要一幅干涉圖即可。但缺點是若放大的波面畸變比較大時，將無法被視為平面波，干涉條紋將較為復雜，不利于后續(xù)的實驗結(jié)果處理。

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許多用于表征和校正像差的算法都基于Zernike多項式。然而，對圓形孔徑的依賴不適用于描述正方形或矩形陣列的像差。美國Meadowlark Optics公司已經(jīng)開發(fā)了基于SLM的干涉子孔徑的替代方案，以確保SLM的有效通光區(qū)域上的像差可以被校正到λ/ 40或更好。如下圖所示， 矯正后的MLO空間光調(diào)制器波前像差（波前畸變）變得很低。

a）原始的1920 x 1200像素SLM波前（λ/ 7 RMS）（b）應用了像差校正的波前（λ/ 20 RMS）（c）未應用校正的像差曲面圖。（d）應用校正后的像差曲面圖。

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