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超强激光科学卓越创新简报

(第一百零三期)

2020年5月7日

上海光机所在空间光调制器定标方面取得新进展

　　中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室张军勇课题组联合上海瑞立柯信息技术有限公司，国际首次采用化零级背景为信号光的新理念，针对空间光调制器提出了一类全新的单光路绝对定标方法，该方法简洁有效，具有较高精度，并且该理念可以推广应用于其他测量方案。相关成果发表于《工程光学与激光》（Optics and lasers in Engineering）。

　　空间光调制器的定标通常利用干涉场的条纹移动来量化驱动电压和位相调制能力之间的关系，然而干涉需要多光路实现记录。多光路干涉系统抗外界环境干扰的能力较差，易造成较大的测量误差，低的定标精度制约了空间光调制器在高端应用场景的功能发挥。规避多光路干涉的另一个方案是共光路的自干涉结构，通过加载多个波面实现在探测面上的自干涉记录，与此同时保留了传统定标中对条纹图的处理算法。但空间光调制器作为一类衍射元件，天然存在的零级背景光会降低自干涉图的信噪比，依然会降低空间光调制器的定标精度。

　　针对以上问题，课题组巧妙地将零级背景光转化成信号光使用，这一新理念不仅保留了标准条纹法的优点，同时又实现了自干涉单光路结构的光学功能，评审专家认为该方法简单易实施。定标方案一方面利用了大小圆的衍射斑差异，另一方面规避了自干涉光路低信噪比的缺点。课题组基于该方法对公司提供的位相型空间光调制器实施了标定操作，同时和其它常规的标定方法进行了多轮对比验证，结果表明，该空间光调制器定标方案相比于现有方法更加简洁有效，并且精度更高。此外，该理念可以推广应用于其他测量方案，为光学测量领域拓展新思路开辟新方法。

　　该项研究得到了中科院青年创新促进会和国家自然科学基金的支持。

　　原文链接

图1 空间光调制器定标实验结果。(a)绝对坐标,，(b)相对坐标，(c)定标曲线。

图2 不同状态下SLM加载涡旋位相后的衍射场。(a)未标定，(b)传统标定， (c)本文新方案。

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