液晶空間光調制器常用的校準測量方式

液晶空間光調制器常用的校準測量方式

不同的LCOS所能調制的范圍不同，因此在使用之前，需要對每個LCOS都進行調制性能的標定。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，激光經準直擴束后照射在非偏振分束片上，其中透射光經LCOS調制后反射，反射光經反射鏡反射后作為參考光，與待測的 LCOS調制后的光發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wan全均勻，導致測量結果精度不高，而且得到的相位調制特性結果為整個LCOS液晶層表面的平均結果，無法通過該方法得到液晶層特定表面的調制結果。

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制器發生調制后，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制器的相位調制量。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制器的相位調制情況。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制器調制后的波面與本身錯位后放大和縮小的波面產生干涉條紋，通過迭代算法分析得到干涉條紋，以得到液晶空間光調制器的相位調制特性。

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，保持了系統的穩定性，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，不利于后續的實驗結果處理。

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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公司已經開發了基于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空間光調制器波前像差（波前畸變）變得很低。

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