空間光調(diào)制器是一種可以調(diào)制光波空間分布的裝置。一般來說,空間光調(diào)制器由許多獨立單元組成,這些單元在空間中排列成一維或二維陣列結(jié)構(gòu)。每個單元獨立接收光信號或電信號的控制,并改變空間接收光的振幅或強度、相位和偏振。
由于液晶的優(yōu)良特性,液晶空間光調(diào)制器(LC-SLM)被廣泛應(yīng)用于自適應(yīng)光學(xué)、衍射光學(xué)元件、光學(xué)測試等領(lǐng)域。近年來,由于液晶顯示和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展以及液晶材料的豐富,電尋址液晶空間光調(diào)制器作為波前校正器件在自適應(yīng)光學(xué)中的應(yīng)用受到越來越多的關(guān)注。因此,電尋址 LC-SLM 在實現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的高分辨率波前控制方面具有巨大潛力。
反射式 LC-SLM 的典型結(jié)構(gòu)
LC-SLM 提供了一種靈活的方法,可借助加載在其上的灰度圖案調(diào)制光的相位。然而,由于SLM中液晶層的非線性和不均勻響應(yīng),調(diào)制相位曲線的精度相對較低。為了提高LC-SLM 在波前生成方面的性能,需要對非線性和非均勻相位響應(yīng)進行有效的校準和補償。相位響應(yīng)校準是測量相對于施加電壓(灰度)的相位調(diào)制曲線。
基于衍射的方法示意圖
一般來說,相位調(diào)制特性的測量方法可分為干涉法和衍射法兩類。干涉測量的相位調(diào)制特性的測量主要取決于條紋圖案的位移,但兩個光束在干涉之前必須在空氣中行進很長的路徑,機械振動、空氣湍流等環(huán)境因素會引起其光程差的變化,導(dǎo)致條紋圖案的采集波動較大。衍射方法主要基于由相全息圖在其焦平面上產(chǎn)生的衍射圖的輻照度測量.強度傳輸可以很好地抑制環(huán)境振動和空氣湍流的影響,但從相位提取的角度來看,相位估計的操作過程更為復(fù)雜。
雙縫干涉測量的光學(xué)設(shè)置
一般來說,與透射型 LC-SLM 相比,反射型 LC-SLM 在純相位調(diào)制中的應(yīng)用更為廣泛。原因在于反射式結(jié)構(gòu)允許入射光束在 LC 層上移動兩次,從而獲得雙倍調(diào)制深度。然而,由于硅代工廠拋光工藝的限制,反射型硅襯底或背板會產(chǎn)生靜態(tài)像差,導(dǎo)致 SLM 的空間響應(yīng)不均勻。要解決這一問題并確保反射式 LC-SLM 的相位調(diào)制精度,就必須精確測量和補償靜態(tài)像差。近年來,人們提出了多種方法來完成這項任務(wù)。這些方法也可分為兩類--基于衍射的方法和基于干涉測量的方法。
基于迭代相位檢索的靜態(tài)像差測量的光學(xué)設(shè)置
本期推送論文詳細介紹了測量LC-SLM相位調(diào)制曲線的新方法。該測量LC-SLM背板引起的靜態(tài)像差的方法對非線性響應(yīng)和靜態(tài)像差這兩個因素進行了全面研究,同時,也介紹了一種基于LC-SLM自生成光柵的相位校準方法。此外,還引入了隨機移相干涉測量法來測量反射式SLM的靜態(tài)像差。在相位校準和靜態(tài)像差補償?shù)膸椭拢琇C-SLM 重建波面的質(zhì)量大大提高。該論文研究基于SLM型號為UPOLabs的液晶空間光調(diào)制器HDSLM80R,作者為西安交通大學(xué)趙自新老師。
審核編輯:劉清
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原文標題:標定方法:利用液晶空間光調(diào)制器(LC-SLM)生成高精度光波面
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