我們(men) 提出了一種簡單而穩健的方法來確定僅(jin) 相位空間光調製器 (SLM) 的校準函數。所提出的方法基於(yu) 將二元相位菲涅耳透鏡 (BPFL) 編碼到 SLM 上。在 BPFL 的主焦平麵上，焦輻照度是由一個(ge) 能夠測量強度相關(guan) 信號的設備收集的，例如 CCD 相機、光電二J管、功率計等。根據理論模型，很容易從(cong) 實驗數據的數值處理中提取所需的校準函數。缺少幹涉式光學裝置以及使用較少的光學組件可以快速對齊設置，這實際上很少依賴於(yu) 環境波動。此外，通常在基於(yu) 衍射的方法中出現的零級效應會(hui) 大大降低，因為(wei) 測量僅(jin) 在焦點附近進行，其中主要光貢獻來自 BPFL 處的衍射光。此外，由於(yu) 該方法的簡單性，在大多數實際情況下，無需將 SLM 從(cong) 給定国产成人在线观看免费网站的原始位置移動即可完成完全校準。
具有二元相位菲涅耳透鏡的空間光調製器的基於(yu) 衍射的相位校準
摘要
我們(men) 提出了一種簡單而穩健的方法來確定僅(jin) 相位空間光調製器 (SLM) 的校準函數。所提出的方法基於(yu) 將二元相位菲涅耳透鏡 (BPFL) 編碼到 SLM 上。在 BPFL 的主焦平麵上，焦輻照度是由一個(ge) 能夠測量強度相關(guan) 信號的設備收集的，例如 ccd 相機、光電二J管、功率計等。根據理論模型，很容易從(cong) 實驗數據的數值處理中提取所需的校準函數。缺少幹涉式光學裝置以及使用較少的光學組件可以快速對齊設置，這實際上很少依賴於(yu) 環境波動。此外，通常在基於(yu) 衍射的方法中出現的零級效應會(hui) 大大降低，因為(wei) 測量僅(jin) 在焦點附近進行，其中主要光貢獻來自 BPFL 處的衍射光。此外，由於(yu) 該方法的簡單性，在大多數實際情況下，無需將 SLM 從(cong) 給定国产成人在线观看免费网站的原始位置移動即可完成完全校準。
介紹
液晶光調製器 (SLM) 可以被視為(wei) 隨意操縱激光束的幅度和相位的較佳工具。它們(men) 已被廣泛用於(yu) 編碼衍射光學元件 (DOE) 和操縱各種光特性，在線性/非線性顯微鏡 、材料微加工 、空間光束整形和光學鑷子 、波前傳(chuan) 感器和自適應光學，或脈衝(chong) 整形，以及許多其他国产成人在线观看免费网站。
目前，可以借助不同的器件進行空間光調製。例如，通過使用平行排列的矽上液晶 (LCoS) SLM，刷新率在幾十赫茲(zi) 的數量級和僅(jin) 相位調製模式，可以達到大多數国产成人在线观看免费网站所需的動態範圍。其他設備，例如數字微鏡設備 (DMD)，具有高達數十 kHz 的刷新率和幅度調製模式，可能接近實時響應。
此外，可變形反射鏡提供了校正光束波前的可能性。本文提出的校準方法將国产成人在线观看免费网站於(yu) 僅(jin) 相位 SLM。
以前的設備通常需要複雜的校準程序。在液晶 SLM 的情況下，完全校準可以將自己的 SLM 視為(wei) 相位延遲器 - 旋轉器係統，它通常表現出耦合的相位和偏振調製。在這種情況下，作為(wei) 扭曲角和雙折射函數的扭曲向列液晶顯示器的特征值和特征向量的理論表達式已被推導出 。在這份手稿中，作者還討論了實現僅(jin) 幅度調製以及耦合幅度和相位調製的技術。使用瓊斯矩陣描述其偏振的另一種技術，還進行了反射 Holoeye LC-R 2500 SLM 的表征 [10]，並国产成人在线观看免费网站於(yu) 全息光鑷裝置。此外，針對相位主要調製的 LCoS SLM 的完整表征已經完成，表明穆勒矩陣的J性分解決(jue) 定了器件的J化特性。
校準過程將液晶 SLM 的相位響應確定為(wei) 某個(ge) 控製參數的函數，例如，施加到設備每個(ge) 像素的電壓信號。 輸出相位值和輸入信號之間的關(guan) 係，例如顯示圖像中包含的 256 個(ge) 灰度級，就是所謂的校準曲線/函數。 在光學係統中執行 SLM 的之前，校準過程是一項強製性任務。 現在，已經報道了幾種校準方法。 一般來說，它們(men) 可以分為(wei) 兩(liang) 大類。 其中之一是幹涉方法，而另一方麵，我們(men) 可以找到基於(yu) 衍射的方法。 然而，還有一組校準方法不能包含在上述組中，但不那麽(me) 普遍。
第①組包括但不限於(yu) 楊氏條紋衍生相位表征方法等方法。在這種情況下，幹涉圖案是通過在 SLM 平麵上使用具有兩(liang) 個(ge) 針孔的掩模來實現的，這是傅裏葉平麵上條紋的平移，受每個(ge) 針孔處的相位調製影響。此外，條紋圖案的對比度取決(jue) 於(yu) 兩(liang) 個(ge) 針孔之間的相似程度。當 SLM 在其相位電壓曲線中顯示出不均勻的空間響應時，為(wei) 了校準目的，會(hui) 国产成人在线观看免费网站相對複雜的幹涉設置。這是 [13] 中所示的光學設置的情況，其中 Michelson 架構由兩(liang) 個(ge) 偏振器、一個(ge) 壓電鏡、一個(ge) 分束器和一個(ge) CCD 相機等元素組成。透射式 SLM 的位置相關(guan) 相位響應在 中使用 Mach-Zehnder 幹涉儀(yi) 進行測量和校正，包括偏振分束器或雙透鏡開普勒型成像光學元件等光學元件。中展示了一種基於(yu) 剪切幹涉儀(yi) 的方法，該方法能夠以相對簡單的方式同時測量扭曲液晶顯示器的幅度和相位調製。在這裏，應該注意的是，除了與(yu) 幹涉儀(yi) 對準相關(guan) 的固有缺陷，以及它們(men) 對機械振動或空氣湍流的高靈敏度外，上述校準設置還需要大量的光學元件。
代替幹涉測量，可以替代地實施基於(yu) 衍射的方法來獲得校準曲線。 一般來說，這些方法依賴於(yu) 對衍射場的分析，這是由於(yu) 光與(yu) 某些多相 DOE 的相互作用，這些 DOE 以前被編碼到 SLM 中。 為(wei) 了獲得校準曲線，他們(men) 采用相位檢索算法。 其他方法隻是量化遠場中相應 DOE 的參數之一，例如由兩(liang) 級光柵產(chan) 生的衍射級強度或菲涅耳圖像圖案的可見性 。基於(yu) 衍射 方法原則上對環境幹擾不太敏感，但相反，它們(men) 可能會(hui) 受到殘餘(yu) 強度調製和/或與(yu) 非衍射光相關(guan) 的零級衍射引入的差異的影響。
未包含在上述組中的其他類型的校準方法使用偏振設置。 基本上，為(wei) 了獲得校準功能，沿交叉偏振器進行強度測量。 第①偏振器將輸入光束偏振相對於(yu) 液晶分子的對齊軸旋轉 45°。 然後，將第②偏振器設置為(wei) 相對於(yu) 輸入偏振平麵為(wei) -45°。 由於(yu) 出於(yu) 校準目的將相位變化轉換為(wei) 強度波動/相移，因此上述配置稱為(wei) 強度調製。 液晶 SLM 的完整特性可以通過包含附加偏振元件的係統進行。
在這一點上，重要的是要提到大多數相位表征方法的準確性可能會(hui) 受到與(yu) SLM 性能相關(guan) 的有害物理現象的顯著影響。例如，眾(zhong) 所周知，液晶分子取向作為(wei) 時間函數的時間波動會(hui) 導致去偏振效應，從(cong) 而降低 SLM 的衍射效率。事實上，當發生時間波動時，測量時間期間恒定相位的假設不再有效。另一個(ge) 應該源於(yu) 非線性相位調製或耦合幅度調製的有害影響與(yu) 液晶器件的本征層結構產(chan) 生的法布裏-珀羅多光束幹涉有關(guan) 。在這項工作中，作者指出，在非正入射角或/和高於(yu) 2π 的相位調製方案下照射 LCoS SLM 的情況下，多重反射幹擾會(hui) 增加。這些缺點以及許多其他問題，包括背板中的不均勻性 或邊緣場效應 ，應根據給定国产成人在线观看免费网站所需的準確測量，或多或少地加以考慮。此外，已經報道了它們(men) 對某些幹涉或基於(yu) 衍射的相位校準技術的影響的詳細研究。因此，對上述影響的研究超出了本工作的範圍。
在這份手稿中，我們(men) 介紹了一種非常簡單且緊湊的基於(yu) 衍射的方法，用於(yu) 校準純液晶相位 SLM 的相位響應。它基於(yu) 對編碼為(wei) 僅(jin) 相位 SLM 的二元相位菲涅耳透鏡 (BPFL) 的焦點輻照度的測量。由於(yu) BPFL 的圓對稱性，焦點輻照度的測量是在軸上進行的，這通常非常方便。此外，由於(yu) 所收集光的主要衍射性質，零級對焦點輻照度測量的影響被大大減輕。請注意，與(yu) 使用透鏡聚焦整個(ge) 入射光（調製或未調製）的傅裏葉全息圖相比，BPFL 給出的菲涅耳全息圖源自衍射級，其中非調製光的貢獻可以忽略不計。另一方麵，與(yu) 用於(yu) 相同目的的其他雙臂幹涉裝置相比，所提出的基於(yu) 衍射的光學裝置受環境波動的影響較小，但基於(yu) 不受振動影響的在線幹涉裝置的方法除外.由於(yu) 我們(men) 的方法隻需要記錄一個(ge) 很好的空間定位焦點的輻照度，原則上不需要使用具有空間分辨率的測量設備。也就是說，可以使用單像素檢測器（例如光電二J管、功率計甚至普通光譜儀(yi) ）收集焦點處的光強度變化。因此，除了 SLM 本身之外，光學係統僅(jin) 由分束器和依賴於(yu) 光強的測量裝置組成。此外，由於(yu) 強度測量是相對的，我們(men) 的校準方法通常對不均勻的輻照度分布非常寬容，尤其是緩慢變化的變化。
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