Realización de calibración interferométrica absoluta del modulador espacial de luz de cristal líquido mediante doble rejilla

ZHANG Guofeng ,  

ZHANG Junyong ,  

WANG Chi ,  

摘要

Los moduladores espaciales de luz de cristal líquido (Liquid-Crystal Spatial Light Modulators, LC-SLM) tienen un gran potencial en campos como el control del campo luminoso, pero la fase de salida de un SLM no calibrado es irregular y se ve afectada por las condiciones experimentales y factores ambientales, lo que dificulta controlar la precisión de la modulación de fase. Por lo tanto, este artículo realiza una prueba y calibración precisas de este modulador para garantizar una aplicación estable y precisa en campos relacionados. Basándose en el principio de Fermat y el principio de Huygens-Fresnel, se combinan rejillas y lentes de difracción para formar un elemento óptico difractivo (Diffractive Optical Element, DOE). Utilizando un par de rejillas se generan tres puntos focales, el punto focal central produce franjas de interferencia, mientras que los demás haces construyen un sistema de coordenadas absolutas para determinar el punto de referencia del movimiento de las franjas. Se utiliza una red neuronal U-Net para preprocesar las imágenes de franjas de interferencia, extrayendo centroides clave mediante detección de contornos y algoritmo de centroide, y se determina el retraso de fase mediante el cálculo del desplazamiento y período de las franjas. Finalmente, se construye un sistema de calibración de fase que incluye fuente de luz coherente, divisor de haz, LC-SLM, rejilla divisora y cámara CCD para realizar los experimentos. Los resultados experimentales muestran que durante la carga de secuencias de modulación de gris diferentes, las franjas de interferencia se desplazan observablemente con el cambio del valor de gris, obteniendo con éxito la curva de respuesta fase-gris. Los resultados del ajuste coinciden básicamente con la teoría, con un coeficiente de determinación R²=0.9851, el error cuadrático medio (Root Mean Square Error, RMSE) es 0.2411 rad, y bajo perturbaciones del ventilador aún mantiene R²>0.95, con RMSE aumentando solo 0.14 rad, lo que valida la robustez y capacidad antiinterferencia del método. El método de calibración de fase de alta precisión del LC-SLM que utiliza doble rejilla para construir un sistema de coordenadas espaciales absolutas supera las desventajas de los métodos tradicionales de calibración SLM que requieren alta estabilidad del dispositivo, son susceptibles a interferencias y tienen poca precisión, proporcionando una solución confiable para la calibración precisa del LC-SLM.

关键词

Modulador espacial de luz de cristal líquido; Calibración interferométrica absoluta; Difracción por rejilla; Resistencia a vibraciones; Red neuronal U-Net

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