使用液晶空间光调制器实现激光束整形

• 作 者: 马向宁
• 出 处: 大连理工大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 激光束整形 相位型液晶空间光调制器 自适应正则化算法 输入输出-自适应正则化算法

激光作为一种高质量光源,自诞生之日起便在生产、生活中得到了广泛的应用,但是激光的高斯型能量分布特征在很大程度上制约了激光技术的发展与应用。在激光雷达、激光焊接、惯性约束核聚变、光信息处理等领域都要求激光光束的能量呈均匀分布,因此就需要对激光束进行空间整形。本文根据当前光束整形的实时处理要求,设计了一种采用液晶空间光调制器进行激光束整形的方案,并通过理论模拟和实验验证证明了方案的可行性。主要完成了以下的工作：首先,介绍了光束整形的发展和常用技术,在对扭曲向列型液晶的电光特性以及液晶空间光调制器的复振幅调制理论进行重点分析的基础上,论述了采用相位型液晶空间光调制器进行光束整形的可行性。其次,从标量衍射理论出发,构建了用于光束整形的衍射理论模型。深入分析了自适应正则化算法,在此基础上,提出了一种称为输入输出-自适应正则化(IO-AR)算法的相位函数迭代算法。并且通过计算机仿真对IO-AR算法进行了分析,结果显示,利用新算法进行激光束整形,输出光束在保持低均方误差的基础上,达到了能量集中度和均匀度的理想平衡。最后,搭建了基于德国HOLOEYE公司的LC2002型液晶空间光调制器的实验装置平台,应用输入输出-自适应正则化算法进行了光束整形实验。实验结果表明,该方法对激光光束的整形效果明显,获得了所要求的均匀光束。