为了实现对激光束的准直变倍扩束, 提出了一种基于液晶空间光调制器(Liquid Crystal Spatial Light Modulator, LC-SLM)实现数字变焦透镜的方法, 并利用这种方法搭建了基于LC-SLM的变焦扩束系统。首先根据透镜相位变换原理和LC-SLM的相位调制特性由计算机编程生成不同焦距的数字透镜相位调制图, 实现不同焦距的数字透镜功能, 通过凸透镜对平行光束的汇聚作用, 验证该功能的有效性, 平均误差为095%。上述结果说明LC-SLM能够实现变焦透镜功能。接下来, 通过与汇聚透镜组合实现对激光束的连续变倍率准直扩束。该系统的扩束倍率为2×~5×, 均方根误差为0539 7 mm, 峰谷值为099 mm。实验结果表明, 本文提出的方法可以实现对激光束不同倍率的扩束且扩束比连续可变。该系统解决了传统变焦系统无法满足多变的激光扩束需求的问题, 且结构简单, 精度高, 在激光扩束应用方面具有广泛应用前景。

由于激光器发出的光束通常在毫米量级，然而在激光测距、激光通信、激光全息等领域中需要较宽的光束，因此需要对激光束进行准直扩束。本文提供了一种基于LC-SLM的变倍率激光扩束方法，利用LC-SLM产生透镜的波阵面。由计算机数值模拟出焦距不同的变焦透镜相位调制图，将其加载到LC-SLM上，利用焦距不同的变焦透镜相位调制图的灰度信号来控制LC-SLM外加电压变化，实现了基于LC-SLM的变焦透镜功能。根据伽利略望远镜形式的扩束系统，本文利用LC-SLM的变焦透镜功能与匹配透镜配合，搭建了基于LC-SLM的变倍率激光扩束系统，实现对激光束的变倍扩束。实验结果表明，该系统实现了2×~10×连续变倍率激光扩束。系统结构简单、精度高、响应速度快，具有很大的实用价值。

介绍了采用液晶空间光调制器产生部分相干光的基本理论和方法；用分离变量的方式对算法进行了并行优化，对部分相干光生成线程进行了并行序列优化并测试了生成速度；设计了双孔干涉实验检测本方法所产生的部分相干光相干长度的准确性.实验结果表明：针对256×256像素的液晶空间光调制器，生成相干长度为0.15 mm、0.9 mm以及1.5 mm的相位屏，图形处理器所用时间分别为0.9 ms、1.75 ms以及2.4 ms，相比于采用中央处理器所用的计算时间16.5 ms、37.8 ms以及52.4 ms，效率提升明显；考虑中央处理器读取、发送数据及液晶响应的时间，采用图形处理器并行加速的部分相干光实时生成方法的频率可达312Hz.实验生成相干长度为0.15 mm和1.5 mm的部分相干光束，光束相干度均方根误差分别为0.022 011和0.020 883，峰谷值分别为0.0743 25和0.072 998.