[發明專利]液晶光柵干涉測量空間光調制器相位調制特性的裝置及方法

有效

• 申請號: 201710100607.0
• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號: CN106950035B
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 趙自新;肖昭賢;張航瑛;趙宏
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王萌

本發明公開了一種液晶光柵干涉測量空間光調制器相位調制特性的裝置及方法，該方法操作簡單，具有良好的魯棒性。加載到空間光調制器的灰度圖由三部分組成，一半屏幕是二元衍射光柵灰度圖，另一半屏幕分為上下兩部分，其中作為參考的區域加載零灰度級，而測量區域從零灰度級遞增至255。隨著灰度值增加，經過相位調制的反射光束與光柵產生的+1級衍射光干涉生成一整幅錯位條紋圖，通過測量同一幅干涉條紋的周期和錯位條紋之間的相對移動量來計算SLM的相位調制量大小，消除了環境振動或空氣湍流引起的條紋抖動對測量的影響，提高了測量精度。該方法不需要復雜的光學裝置，且具有優良的機械穩定性，反應快速更易實施。

【技術領域】

本發明屬于光電測試技術領域，涉及液晶空間光調制器(LC-SLM)相位調制特性的測量，特別涉及一種液晶光柵干涉測量空間光調制器相位調制特性的方法。

【背景技術】

基于LC-SLM空間分辨率高、可編程控制、質量輕等優點，在眾多領域得到廣泛應用。許多應用對波前相位控制的高精度和相位調制深度范圍的線性化提出了要求，這就需要準確評價空間光調制器的性能，甚至校正廠家預設的相位響應參數。

目前研究LC-SLM相位調制特性的方法很多，傳統的檢測方法主要分為兩類：干涉法和衍射法。其中干涉法的相位測量依賴條紋圖的位移，而雙光束在干涉之前都要行進較長的路徑，機械振動、空氣湍流等環境因素都會引起它們光程差的變化，導致采集的條紋圖不穩定。而衍射法基于強度傳輸對于振動和空氣湍流具有較高的魯棒性，但就相位計算的角度來看，強度圖像用有效相位差的余弦值來表征，使得相位估計的運算過程更復雜。

傳統干涉法均是入射偏振光垂直入射空間光調制器，在光路中采用分光器件將入射光和出射光在空間上分離，這樣會引起光強的損失，影響測量的準確性。而北京工業大學Panezai和中國科學院大學魯強等人研究證明小角度入射的情況和垂直入射得到的結果沒有太大差別。所以測量SLM相位調制特性時可用小角度斜入射來代替垂直入射。

【發明內容】

本發明提出了一種液晶光柵干涉測量空間光調制器相位調制特性的裝置及方法。實驗簡單，所需儀器成本低，不需要復雜的光學裝置，克服了干涉法入射光和出射光空間分離和衍射法相位估計復雜的問題，且具有良好的魯棒性和機械穩定性。

本發明采用以下技術方案：

液晶光柵干涉測量空間光調制器相位調制特性的方法，以消除環境振動或空氣湍流引起的條紋抖動對測量的影響，包括以下步驟：

(1)設計空間光調制器的組合灰度圖，其中，在空間光調制器上加載的灰度圖分為三部分，其中一半屏幕加載二元垂直的衍射光柵，另一半屏幕分為上下兩部分，均加載均勻的灰度級，上下兩部分分別為測量區域和參考區域，其中，參考區域加載零灰度級，測量區域從零灰度級逐步增加至255；

(2)采集光束：將從激光中發出的激光光束經擴束、濾波、準直為平行光束后，經偏振器得到振動方向平行于液晶分子的線偏振光，偏振光入射到空間光調制器，由CCD相機采集：由液晶光柵衍射的+1級光、經過相位調制的出射光束，以及沒有經過相位調制的出射光束相互干涉產生的干涉條紋圖像；

(3)計算空間光調制器的相位調制量

根據以下公式采用相對條紋移動法在錯位條紋圖上計算測量區域的相位調制量δ：

δ＝2π(Δ/Λ)

其中，Δ和Λ分別為條紋相對移動量和條紋周期寬度。