1 西安工业大学光电工程学院,陕西 西安 710021
2 中国科学院西安光学精密机械研究所光子制造系统与应用研究中心,陕西 西安 710119
液晶空间光调制器(LCSLM)加载计算全息图实现激光分束时,会在焦平面处产生零级光干扰,为了解决这一情况,提出一种加载达曼光栅灰度图至液晶空间光调制器的方法,利用相消干涉,从而消除零级光干扰。基于模拟退火算法,求解出相位转折点集,在VirtualLab中进行仿真模拟,利用MATLAB软件编写生成达曼光栅灰度图的脚本文件,搭建基于硅基液晶空间光调制器(LCOSSLM)的验证系统,对调制效果进行测验。结果表明:通过加载达曼光栅灰度图进行激光分束,在CCD视场内明显去除了零级光干扰,且实际分束效果与仿真模拟结果相近,在一维五分束下的分束均匀度达97.190%,优于GSW算法生成的光栅形式全息图的调制效果。以大光点间距进行一维二、七分束的效果观测,分束均匀度分别达98.453%、96.820%,又进行二维分束观测,测量分束均匀度可达95.436%,且均未在CCD视场内观测到零级光。
液晶空间光调制器 飞秒激光 纯相位调制 达曼光栅 衍射结构 激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0411008
1 西安工业大学光电工程学院,陕西 西安 710021
2 电磁空间安全全国重点实验室,天津 300308
针对液晶空间光调制器(LC-SLM)全息再现结果受零级衍射光斑和本身黑栅效应影响,导致再现像光能利用率低和均匀性较差的问题,本文提出一种利用数字闪耀光栅对再现像进行偏离并结合全息再现域模型的相位补偿法,有效提高了再现像的均匀性。其主要原理为:在设计的相位全息图上加载一定周期的数字闪耀光栅后,根据再现区域的光强分布情况反推出补偿量,并将其和原物光波进行合成,重新计算相位全息图实现对再现结果的调整,在避免了零级衍射光斑影响的同时,提高了全息像的再现效果。通过对相位补偿量进行优化计算和仿真验证,并搭建全息再现光路,将补偿计算后的相位加载到空间光调制器(SLM)上进行再现实验验证和测试,实验结果表明,补偿后的再现像均匀性提高为原来的2倍,且光能利用率也有一定的提高。研究结果表明,本文所提出的再现域模型相位补偿法能有效提高SLM全息再现像的均匀性和光能利用率。因此该方法对基于SLM的全息再现或光场调控质量的提高具有一定的应用价值。
全息 液晶空间光调制器 全息再现 再现域 相位补偿 光学学报
2023, 43(19): 1909001
1 西安工业大学光电工程学院, 陕西 西安 710021
2 光电信息控制和安全技术重点实验室, 天津 300308
为了使空间光调制器实时产生大景深的再现像, 运用GS算法计算出不同参数下的全息图。通过计算全息重建算法仿真得到不同傅里叶全息图下的再现像。在无傅里叶变换透镜的情况下, 利用计算机将不同参数下的傅里叶全息图输出到空间光调制器, 通过分析二维实时动态显示的再现像表明, 当傅里叶全息图的采样点数为1 024×768, 采样间隔为18 μm时, 再现像景深为275 cm, 该参数下再现像景深最大; 通过分析不同参数的傅里叶全息图再现像, 实验结果表明相位图像元尺寸越小再现像景深越大, 并且在相同参数下有傅里叶变换透镜时的再现像景深小于无傅里叶变换透镜时的再现像景深。
计算全息 液晶空间光调制器 GS算法 实时再现 景深 computational holography liquid crystal spatial light modulator GS algorithm real-time reproduction depth of field
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072
2 天津工业大学生命科学学院,天津 300387
为提高液晶空间光调制器(LC-SLM)在波前相位调制中的精度,提出了一种能对LC-SLM实现快速标定的数字全息测量方法。该方法仅需在成像面上采集单幅数字全息图像,就能实时测量LC-SLM在特定波长下的相位调制特性,系统结构简单,且无需经过复杂的衍射传播计算,测量效率较高。在不改变光路结构的情况下利用Twyman-Green干涉法开展对比实验,进一步验证了数字全息法在测量精度方面的优势。实验结果表明,LC-SLM在标准光波波长(633 nm)下的相位调制范围为0~6.185 rad,利用反插值法校正相位响应的非线性特性使得非线性误差降低到2.45%,有效提升了器件的线性驱动精度。最后,针对LC-SLM的波长响应特性,建立了相位-波长调制修正系数模型,对LC-SLM在非标准光波波长(670 nm)下的实际相位调制范围进行了修正,探究了该器件在双波长干涉测量系统中用于相位校正的可行性。
测量 液晶空间光调制器 相位调制 数字全息 非线性校正 波长响应
红外与激光工程
2022, 51(9): 20210827
红外与激光工程
2022, 51(7): 20210743
西安工业大学大学光电工程学院,陕西 西安 710021
基于夫琅禾费远场衍射理论和达曼(Dammann)光栅设计原理,利用液晶空间光调制器(LCSLM)的相位调制特性设计了产生55点阵结构光的相位型光栅。以显示二维Dammann光栅为例,采用模拟退火算法根据预期的光能利用率和光强不均匀性对光栅一个周期内的相位分布值进行优化,设计了55点阵Dammann光栅分束结构。然后利用Matlab进行远场衍射仿真,光能利用率可达到79.94%,光强不均匀性可达到13.28%。将光栅结构加载到LCSLM上,得到了光强不均匀性为27.53%、零级衍射光强均匀分布的55点阵,且光能利用率达到71.06%。数值模拟及光学实验结果证明了LCSLM可以在结构光再现光学系统中清晰地再现点阵结构光。与传统的结构光相比,设计的结构光在衍射距离发生变化的时候,其点与点之间的间距不发生改变。
衍射与光栅 Dammann光栅 液晶空间光调制器 结构光再现 衍射结构 激光与光电子学进展
2022, 59(13): 1305002