如何消除空间光调制器零级光的影响？

开门见山，大家在使用空间光调制器的时候，都会被衍射图像中心的零级光所困扰，那么零级光是如何产生的，又该如何降低零级光的影响呢？本期文章将重点讲解这两个问题，建议阅读时间5分钟。

零级光产生的原因？

空间光调制器就像是日常用的屏幕一样，是由一个个结构如图的像素组成的，通过调节上下电极的电压差可以调节每个像素中液晶分子的偏转方向，从而调节液晶区域的折射率，进而调节光入射进这个像素在反射出来的光程差，因而通过给不同像素加载不同的偏转电压，就可以在入射光斑的不同位置引入不同的相位。

但是实际情况下，SLM的像素之间存在有像素间隔，而入射到间隔部分的光是不被调制的，此外在玻璃的上表面也有一少部分光直接发生了反射而没有被调制。

这些不被调制的光在经过傅里叶透镜后，就会汇聚在透镜的后焦点上，从而形成零级光。滨松凭借非常先进的制造工艺，将像素间隔缩小到了0.2 μm之小，像素填充率大于96%，相比于竞品，零级光的比例已经显著降低。

如何消除零级光的影响？

降低零级光的影响可以从硬件与软件两方面着手来操作，并且对于每一种方法操作的难易程度，小编也提前为大家总结了一下。

硬件方面

在硬件方面，因为滨松的相位型调制器只对水平偏振沿着SLM感光面的长边方向的光进行相位调制，而对垂直偏振的光没有调制，因而首先要确保入射的激光是水平偏振的，并且保证偏振的纯净度很高，这可以通过使用半波片+PBS来实现。许多客户在刚使用SLM的时候发现零级光很强，一般都是由于入射光的偏振不对导致的。此外，针对激光器为绿光的情况，由于人眼对于绿光极其的敏感，所以即使很弱的零级光人眼也会觉得很亮。所以此时建议使用相机来判断零级光究竟是强还是弱。

软件方面

在软件上，减弱空间光调制器零级光的方法主要有三种。

第一种是叠加菲涅尔透镜相位，在叠加了相位之后，衍射的图像会沿着光轴前后移动，而由于零级光是不被SLM调制的光，所以0级光最强的位置始终是在透镜的后焦点上。从而通过叠加菲涅尔透镜相位，将衍射图像与零级光的z方向上分离。本方法最简单，但是并没有彻底消除零级光。

第二种方法是叠加闪耀光栅相位，在叠加了闪耀光栅相位之后，衍射图像在xy方向上发生了移动，对于使用了4F系统的空间光调制器系统，可以在4f系统的中央焦点位置放置一个光挡，就可以彻底的挡住零级光。本方法可以彻底挡住零级光，但是系统较为复杂。

第三种方法是在设计相位图的时候主动在零级光位置生成一个衍射光点，使其与零级光干涉相消。本方法光路简单，但是为了消除零级光，寻找合适的强度和相位需要一定的时间。

审核编辑 黄宇