Realização de calibração interferométrica absoluta de moduladores espaciais de luz por cristal líquido utilizando rede dupla

ZHANG Guofeng ,  

ZHANG Junyong ,  

WANG Chi ,  

摘要

Os moduladores espaciais de luz por cristal líquido (Liquid-Crystal Spatial Light Modulators, LC-SLM) possuem grande potencial de desenvolvimento em áreas como controle do campo de luz, mas a fase de saída não calibrada do SLM é irregular e afetada por condições experimentais e fatores ambientais, dificultando o controle preciso da modulação de fase. Portanto, este artigo realiza testes precisos e calibração deste modulador para garantir uma aplicação estável e precisa nos campos relacionados. Com base no princípio de Fermat e no princípio de Huygens-Fresnel, a rede e a lente de difração foram combinadas para formar um elemento óptico difrativo (Diffractive Optical Element, DOE). Utilizando um par de redes para gerar três pontos focais, o ponto focal central produz franjas de interferência, enquanto os demais feixes constroem um sistema de coordenadas absoluto para determinar o ponto de referência do movimento das franjas. Uma rede neural U-Net foi empregada para o pré-processamento das imagens das franjas de interferência, extraindo os centróides-chave por meio da detecção de contornos e algoritmo de centróides, e o atraso de fase foi determinado calculando-se o deslocamento e o período das franjas. Por fim, foi montado um sistema de calibração de fase que inclui uma fonte de luz altamente coerente, divisor de feixe, LC-SLM, rede divisora de feixe e câmera CCD para realizar o experimento. Os resultados experimentais mostram que durante o carregamento de diferentes sequências de modulação de cinza, as franjas de interferência deslocaram-se observavelmente com o valor do cinza, obtendo-se com sucesso a curva de resposta fase-cinza. Os resultados do ajuste estão basicamente em conformidade com a teoria, com coeficiente de determinação R² de 0,9851, erro quadrático médio (RMSE) de 0,2411 rad, e sob perturbação de ventilador, o R² ainda se mantém >0,95, e o RMSE aumentou apenas 0,14 rad, o que comprova a robustez e a resistência à interferência do método. O método de calibração de fase de alta precisão do LC-SLM utilizando redes duplas para construir um sistema absoluto de coordenadas espaciais supera as desvantagens dos métodos tradicionais de calibração do SLM que exigem alta estabilidade do dispositivo, são suscetíveis a interferências e têm precisão insuficiente, proporcionando uma solução confiável para a calibração precisa do LC-SLM.

关键词

moduladores espaciais de luz por cristal líquido;calibração interferométrica absoluta;difração de rede;resistência a vibrações;rede neural U-Net

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