تحقيق معايرة تداخل مطلقة لموديل الضوء المكاني باستخدام السائل الكريستالي عبر شبكتين

ZHANG Guofeng ,  

ZHANG Junyong ,  

WANG Chi ,  

摘要

يتمتع الموديلات الضوئية المكانية باستخدام السائل الكريستالي (Liquid-Crystal Spatial Light Modulators، LC-SLM) بإمكانات كبيرة في مجالات التحكم في مجال الضوء، ولكن إخراج الطور غير المعاير لـ SLM غير منتظم ويتأثر بظروف التجربة والعوامل البيئية، مما يصعب ضبط دقة تعديل الطور. لذلك، تقوم هذه الورقة باختبار ومعايرة دقيقة لهذا الموديل لضمان تطبيق مستقر ودقيق في المجالات ذات الصلة. بناءً على مبدأ فيرما ومبدأ هويرينجز-فريشل، تم دمج الشبكات مع العدسات الحيادية لتكوين عنصر بصري مشتت (Diffractive Optical Element، DOE). باستخدام زوج من الشبكات، تم إنشاء ثلاث نقاط تركيز، حيث ينتج النقطة المحورية الوسطى نمط التداخل، في حين تبني الأشعة الأخرى نظام إحداثيات مطلق لتحديد نقطة مرجعية لحركة النمط. باستخدام شبكة U-Net العصبية لمعالجة صور نمط التداخل، وتم استخراج الكتلة الحرجة عن طريق الكشف عن المحيطات وخوارزمية مركز الكتلة، وتم تحديد تأخير الطور من خلال حساب تحركات ونمط التداخل. في النهاية، تم بناء نظام معايرة الطور الذي يشمل مصدر ضوء عالي التماسك، مقسم شعاع، LC-SLM، شبكة تقسيم الأشعة وكاميرا CCD لإجراء التجارب. تظهر النتائج التجريبية أن أنماط التداخل تتحرك بشكل ملحوظ مع تغييرات قيمة الرمادي في تسلسلات التعديل الرمادية المختلفة، وتم الحصول بنجاح على منحنى الاستجابة للطور-الرمادي. كانت نتائج المطابقة متوافقة مع النظرية بدرجة تحديد R²=0.9851، وخطأ جذر المتوسط التربيعي (Root Mean Square Error، RMSE) بلغ 0.2411 راديان، وحتى تحت اضطرابات المروحة، بقي R²>0.95 وزاد RMSE فقط بمقدار 0.14 راديان، مما يؤكد متانة الطريقة وقدرتها على مقاومة التداخل. تستخدم طريقة المعايرة عالية الدقة لـ LC-SLM بنظام إحداثيات فضائية مطلقة مبني على شبكتين لتجاوز العيوب في طرق المعايرة التقليدية التي تحتاج إلى استقرار عالي للأجهزة، وحساسة للتداخل، وتفتقر إلى الدقة، مما يوفر حلاً موثوقًا للمعايرة الدقيقة لـ LC-SLM.

关键词

موديل الضوء المكاني بالسائل الكريستالي;معايرة تداخل مطلقة;شق شبكي مشتت;مقاومة الاهتزاز;شبكة U-Net العصبية

阅读全文