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超強激光科學卓越創新簡報

(第一百零三期)

2020年5月7日

上海光機所在空間光調制器定標方面取得新進展

  中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光物理聯合實驗室張軍勇課題組聯合上海瑞立柯信息技術有限公司,國際首次采用化零級背景為信號光的新理念,針對空間光調制器提出了一類全新的單光路絕對定標方法,該方法簡潔有效,具有較高精度,并且該理念可以推廣應用于其他測量方案。相關成果發表于《工程光學與激光》(Optics and lasers in Engineering)。

  空間光調制器的定標通常利用干涉場的條紋移動來量化驅動電壓和位相調制能力之間的關系,然而干涉需要多光路實現記錄。多光路干涉系統抗外界環境干擾的能力較差,易造成較大的測量誤差,低的定標精度制約了空間光調制器在高端應用場景的功能發揮。規避多光路干涉的另一個方案是共光路的自干涉結構,通過加載多個波面實現在探測面上的自干涉記錄,與此同時保留了傳統定標中對條紋圖的處理算法。但空間光調制器作為一類衍射元件,天然存在的零級背景光會降低自干涉圖的信噪比,依然會降低空間光調制器的定標精度。

  針對以上問題,課題組巧妙地將零級背景光轉化成信號光使用,這一新理念不僅保留了標準條紋法的優點,同時又實現了自干涉單光路結構的光學功能,評審專家認為該方法簡單易實施。定標方案一方面利用了大小圓的衍射斑差異,另一方面規避了自干涉光路低信噪比的缺點。課題組基于該方法對公司提供的位相型空間光調制器實施了標定操作,同時和其它常規的標定方法進行了多輪對比驗證,結果表明,該空間光調制器定標方案相比于現有方法更加簡潔有效,并且精度更高。此外,該理念可以推廣應用于其他測量方案,為光學測量領域拓展新思路開辟新方法。

  該項研究得到了中科院青年創新促進會和國家自然科學基金的支持。

  原文鏈接

圖1 空間光調制器定標實驗結果。(a)絕對坐標,,(b)相對坐標,(c)定標曲線。

圖2 不同狀態下SLM加載渦旋位相后的衍射場。(a)未標定,(b)傳統標定, (c)本文新方案。

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