如何消除空間光調(diào)制器零級光的影響？

開門見山，大家在使用空間光調(diào)制器的時候，都會被衍射圖像中心的零級光所困擾，那么零級光是如何產(chǎn)生的，又該如何降低零級光的影響呢？本期文章將重點(diǎn)講解這兩個問題，建議閱讀時間5分鐘。

零級光產(chǎn)生的原因？

空間光調(diào)制器就像是日常用的屏幕一樣，是由一個個結(jié)構(gòu)如圖的像素組成的，通過調(diào)節(jié)上下電極的電壓差可以調(diào)節(jié)每個像素中液晶分子的偏轉(zhuǎn)方向，從而調(diào)節(jié)液晶區(qū)域的折射率，進(jìn)而調(diào)節(jié)光入射進(jìn)這個像素在反射出來的光程差，因而通過給不同像素加載不同的偏轉(zhuǎn)電壓，就可以在入射光斑的不同位置引入不同的相位。

但是實(shí)際情況下，SLM的像素之間存在有像素間隔，而入射到間隔部分的光是不被調(diào)制的，此外在玻璃的上表面也有一少部分光直接發(fā)生了反射而沒有被調(diào)制。

這些不被調(diào)制的光在經(jīng)過傅里葉透鏡后，就會匯聚在透鏡的后焦點(diǎn)上，從而形成零級光。濱松憑借非常先進(jìn)的制造工藝，將像素間隔縮小到了0.2 μm之小，像素填充率大于96%，相比于競品，零級光的比例已經(jīng)顯著降低。

如何消除零級光的影響？

降低零級光的影響可以從硬件與軟件兩方面著手來操作，并且對于每一種方法操作的難易程度，小編也提前為大家總結(jié)了一下。

硬件方面

在硬件方面，因?yàn)闉I松的相位型調(diào)制器只對水平偏振沿著SLM感光面的長邊方向的光進(jìn)行相位調(diào)制，而對垂直偏振的光沒有調(diào)制，因而首先要確保入射的激光是水平偏振的，并且保證偏振的純凈度很高，這可以通過使用半波片+PBS來實(shí)現(xiàn)。許多客戶在剛使用SLM的時候發(fā)現(xiàn)零級光很強(qiáng)，一般都是由于入射光的偏振不對導(dǎo)致的。此外，針對激光器為綠光的情況，由于人眼對于綠光極其的敏感，所以即使很弱的零級光人眼也會覺得很亮。所以此時建議使用相機(jī)來判斷零級光究竟是強(qiáng)還是弱。

軟件方面

在軟件上，減弱空間光調(diào)制器零級光的方法主要有三種。

第一種是疊加菲涅爾透鏡相位，在疊加了相位之后，衍射的圖像會沿著光軸前后移動，而由于零級光是不被SLM調(diào)制的光，所以0級光最強(qiáng)的位置始終是在透鏡的后焦點(diǎn)上。從而通過疊加菲涅爾透鏡相位，將衍射圖像與零級光的z方向上分離。本方法最簡單，但是并沒有徹底消除零級光。

第二種方法是疊加閃耀光柵相位，在疊加了閃耀光柵相位之后，衍射圖像在xy方向上發(fā)生了移動，對于使用了4F系統(tǒng)的空間光調(diào)制器系統(tǒng)，可以在4f系統(tǒng)的中央焦點(diǎn)位置放置一個光擋，就可以徹底的擋住零級光。本方法可以徹底擋住零級光，但是系統(tǒng)較為復(fù)雜。

第三種方法是在設(shè)計相位圖的時候主動在零級光位置生成一個衍射光點(diǎn)，使其與零級光干涉相消。本方法光路簡單，但是為了消除零級光，尋找合適的強(qiáng)度和相位需要一定的時間。

審核編輯黃宇