تحقيق المعايرة التداخلية المطلقة لجهاز تعديل الضوء الفضائي الكريستالي السائل باستخدام زوج من الشبكات

ZHANG Guofeng ,  

ZHANG Junyong ,  

WANG Chi ,  

摘要

يتمتع جهاز تعديل الضوء الفضائي الكريستالي السائل (Liquid-Crystal Spatial Light Modulators، LC-SLM) بإمكانات تطوير كبيرة في مجالات التحكم في حقل الضوء، لكن خرج الطور غير المعاير لـ SLM غير منتظم، ويتأثر بدقة تعديل الطور بشروط التجربة والعوامل البيئية، مما يصعب التحكم في دقة التعديل. بناءً عليه، تقوم هذه الورقة باختبار ومعايرة دقيقة لهذا المعدل لضمان تطبيقات مستقرة ودقيقة في المجالات ذات الصلة. تعتمد الدراسة على مبدأ فيرما ومبدأ هويجنز-فرينل، حيث تم دمج شبكات الضوئية وعدسات الحيود لتشكيل مكون بصري حيودي (Diffractive Optical Element، DOE). أولاً، استخدمت زوجًا من الشبكات لإنتاج ثلاثة أزواج من النقاط البؤرية، حيث ينتج عن نقطة البؤرة المتوسطة المتداخلة خطوط تداخل، وتستخدم الحزم الأخرى لبناء نظام إحداثيات مطلقة لتحديد نقاط مرجعية لحركة الخطوط. ثم تم استخدام شبكة الأعصاب U-Net لمعالجة صور خطوط التداخل، ومن خلال كشف الحدود وخوارزمية مركز الكتلة تم استخراج النقاط المركزية الرئيسية، تم حساب إزاحة الخطوط والفترة لتحديد تأخير الطور. أخيرًا، تم بناء نظام معايرة الطور الذي يشمل مصدر ضوء متماسك عالي، مقسم ضوء، LC-SLM، شبكة تقسيم ضوئية وكاميرا CCD لإجراء التجارب. أظهرت النتائج أنه خلال تحميل تسلسل التعديل الرمادي المختلف، تحركت خطوط التداخل بشكل ملحوظ مع قيمة الرمادي، وتم الحصول بنجاح على منحنى استجابة الطور-رمادي. كانت النتائج المتطابقة عالية من حيث النظرية، حيث بلغ معامل التحديد R² 0.9851، وخطأ الجذر التربيعي المتوسط (Root Mean Square Error، RMSE) 0.2411 راديان، وحتى تحت تأثير اضطراب المروحة حافظ النظام على R²>0.95 وزاد RMSE فقط بـ 0.14 راديان، مما يؤكد متانة الطريقة ومقاومتها للتداخل. طرحت هذه الورقة طريقة معايرة طور عالية الدقة تعتمد على بناء نظام إحداثيات فضائية مطلقة باستخدام زوج من الشبكات لـ LC-SLM، متغلبة على عيوب طرق المعايرة التقليدية التي تتطلب استقرارًا عاليًا للأجهزة، تتأثر بسهولة بالتداخل ودقة منخفضة، مما يوفر حلاً موثوقًا لمعايرة دقيقة لـ LC-SLM.

关键词

جهاز تعديل الضوء الفضائي الكريستالي السائل;المعايرة التداخلية المطلقة;حيود الشبكة;مقاومة الاهتزاز;شبكة الأعصاب U-Net

阅读全文