Calibration d'interférence absolue du modulateur spatial de lumière à cristaux liquides réalisée par double réseau
ZHANG Guofeng
,
ZHANG Junyong
,
WANG Chi
,
DOI:
摘要
Les modulateurs spatiaux de lumière à cristaux liquides (Liquid-Crystal Spatial Light Modulators, LC-SLM) ont un fort potentiel de développement dans le domaine du contrôle des champs lumineux, mais la phase de sortie non calibrée du SLM est irrégulière et la précision de la modulation de phase est difficile à contrôler en raison des conditions expérimentales et des facteurs environnementaux. Par conséquent, cet article effectue un test et une calibration précis de ce modulateur afin d'assurer une application stable et précise dans les domaines concernés. Cette étude est basée sur le principe de Fermat et le principe de Huygens-Fresnel, associant un réseau et une lentille à diffraction pour former un élément optique diffractif (Diffractive Optical Element, DOE). Tout d'abord, une paire de réseaux est utilisée pour générer trois paires de foyers, le foyer central produisant des franges d'interférence, les autres faisceaux construisant un système de coordonnées absolues pour déterminer le point de référence du mouvement des franges. Ensuite, un réseau neuronal U-Net est utilisé pour prétraiter les images des franges d'interférence; les centroïdes clés sont extraits via la détection de contours et un algorithme de centroïde, et le déplacement et la période des franges sont calculés pour déterminer le retard de phase. Enfin, un système de calibration de phase intégrant une source lumineuse haute cohérence, un diviseur de faisceau, un LC-SLM, un réseau diviseur et une caméra CCD est mis en place pour réaliser l'expérience. Les résultats montrent qu'en chargeant différentes séquences de modulation en niveaux de gris, les franges d'interférence se déplacent de manière observable avec la valeur en niveaux de gris, permettant d'obtenir avec succès la courbe de réponse phase-niveaux de gris. La courbe ajustée correspond étroitement à la théorie, le coefficient de détermination R² atteint 0,9851, l'erreur quadratique moyenne (Root Mean Square Error, RMSE) est de 0,2411 rad, et même sous perturbation par ventilateur, il maintient R²>0,95 avec une augmentation du RMSE de seulement 0,14 rad, validant la robustesse et la capacité anti-interférence de la méthode. La méthode proposée utilisant une double grille pour construire un système de coordonnées spatiales absolues pour la calibration de phase haute précision du LC-SLM surmonte les défauts des méthodes traditionnelles qui exigent une haute stabilité des dispositifs, sont sensibles aux interférences et manquent de précision, offrant une solution fiable pour la calibration précise du LC-SLM.
关键词
modulateur spatial de lumière à cristaux liquides;calibration d'interférence absolue;diffraction par réseau;résistance aux vibrations;réseau neuronal U-Net