Calibración de interferencia absoluta del modulador espacial de luz de cristal líquido usando doble retícula
ZHANG Guofeng
,
ZHANG Junyong
,
WANG Chi
,
DOI:
摘要
Los moduladores espaciales de luz de cristal líquido (Liquid-Crystal Spatial Light Modulators, LC-SLM) tienen un gran potencial de desarrollo en el campo del control del campo de luz, pero la fase de salida no calibrada del SLM es irregular y la precisión de la modulación de fase es difícil de controlar debido a las condiciones experimentales y a factores ambientales. Por lo tanto, este artículo realiza pruebas y calibraciones precisas de dicho modulador para garantizar aplicaciones estables y precisas en áreas relacionadas. Este estudio se basa en el principio de Fermat y el principio de Huygens-Fresnel, combinando retículas y lentes de difracción para formar un elemento óptico difractivo (Diffractive Optical Element, DOE). Primero, se utiliza un par de retículas para generar tres pares de puntos focales; el punto focal central superpuesto genera franjas de interferencia, y los demás haces construyen un sistema de coordenadas absoluto para determinar el punto de referencia del movimiento de las franjas. Luego, se usa una red neuronal U-Net para preprocesar las imágenes de las franjas de interferencia; mediante detección de contornos y un algoritmo de centroide se extraen los centroides clave, y calculando el desplazamiento y período de las franjas se determina el retraso de fase. Finalmente, se configura un sistema de calibración de fase que incluye fuente luminosa altamente coherente, divisor de haz, LC-SLM, retícula divisora y cámara CCD para realizar el experimento. Los resultados experimentales muestran que al cargar diferentes secuencias de modulación de niveles de gris, las franjas de interferencia se desplazan observablemente con el valor de gris, logrando obtener con éxito la curva de respuesta fase-nivel de gris. Los resultados del ajuste coinciden altamente con la teoría, el coeficiente de determinación R² es 0.9851, el error cuadrático medio (Root Mean Square Error, RMSE) es 0.2411 rad, y aún bajo perturbación de un ventilador mantiene R²>0.95 y el RMSE solo aumenta 0.14 rad, verificando la robustez y la resistencia a interferencias del método. El método propuesto que utiliza doble retícula para construir un sistema de coordenadas espaciales absolutas para la calibración de fase de alta precisión del LC-SLM supera las desventajas de los métodos tradicionales que requieren alta estabilidad del dispositivo, son susceptibles a interferencias y tienen precisión insuficiente, proporcionando una solución fiable para la calibración precisa del LC-SLM.
关键词
modulador espacial de luz de cristal líquido;calibración de interferencia absoluta;difracción de retícula;resistencia a vibraciones;red neuronal U-Net