Flüssigkristall-Raumlichtmodulatoren (Liquid-Crystal Spatial Light Modulators, LC-SLM) besitzen ein großes Entwicklungspotenzial im Bereich der Lichtfeldsteuerung. Jedoch ist die Ausgangsphase eines nicht kalibrierten SLM unregelmäßig und die Phasenmodulationsgenauigkeit lässt sich aufgrund experimenteller Bedingungen und Umweltfaktoren schwer kontrollieren. Daher wird in diesem Artikel der Modulator präzise getestet und kalibriert, um eine stabile und präzise Anwendung in verwandten Bereichen zu gewährleisten. Die Studie basiert auf dem Fermatschen Prinzip und dem Huygens-Fresnel-Prinzip, wobei ein Gitter und eine Beugungslinse zu einem Beugungsoptischen Element (Diffractive Optical Element, DOE) kombiniert werden. Zunächst wird ein Paar Gitter verwendet, um drei Fokuspaare zu erzeugen, wobei der mittlere überlappende Fokus Interferenzstreifen erzeugt und die übrigen Strahlen ein absolutes Koordinatensystem zum Bestimmen des Bewegungsreferenzpunkts der Streifen bilden. Anschließend wird ein U-Net-Neuronales Netzwerk zur Vorverarbeitung der Interferenzstreifenbilder eingesetzt; durch Konturenerkennung und Schwerpunktalgorithmen werden kritische Schwerpunkte extrahiert. Die Phasenverzögerung wird durch Berechnung der Streifenverschiebung und -periode bestimmt. Schließlich wird ein Phasenkalibriersystem aufgebaut, das eine hochkohärente Lichtquelle, einen Strahlteiler, LC-SLM, ein Teilungsgitter und eine CCD-Kamera umfasst, um Experimente durchzuführen. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass sich die Interferenzstreifen bei der Beladung verschiedener Graustufenmodulationssequenzen mit dem Grauwert spürbar verschieben. Es konnte erfolgreich die Phasen-Grauwert-Charakteristikskurve erhalten werden. Die Anpassungsergebnisse stimmen hoch mit der Theorie überein, der Bestimmtheitskoeffizient R² beträgt 0,9851, der mittlere quadratische Fehler (Root Mean Square Error, RMSE) liegt bei 0,2411 Rad. Selbst bei Störungen durch einen Ventilator bleibt R²>0,95 erhalten, und der RMSE erhöht sich nur um 0,14 Rad, was die Robustheit und Störfestigkeit der Methode bestätigt. Die vorgeschlagene Methode zur hochpräzisen Phasenkalibrierung des LC-SLM durch Konstruktion eines absoluten raumlichen Koordinatensystems mit Doppeltgittern überwindet die Nachteile traditioneller SLM-Kalibrierung, die hohe Geräte-Stabilität erfordern, störanfällig sind und geringe Genauigkeit haben, und bietet eine verlässliche Lösung für die präzise Kalibrierung des LC-SLM.

Flüssigkristall-Raumlichtmodulator;absolute Interferenzkalibrierung;Gitterbeugung;Vibrationsbeständigkeit;U-Net-Neuronales Netzwerk