[发明专利]一种提高液晶光阀光束整形器性能的方法

说明书

技术领域

本发明属于激光光束精密整形技术领域，具体涉及一种提高液晶光阀光束整形器性能的方法。

背景技术

高功率激光系统运行在较高的通量下，为避免光束空间分布不均匀造成激光器系统损伤，出现了多种光束空间整形技术，如锯齿光阑、双折射透镜、金属掩模等。这些整形器件都不能实现可编程控制，应用的灵活度不够。中国工程物理研究院激光聚变研究中心的隋展等人于2002年9月11日申报的实用新型专利《一种液晶光阀激光束空间整形装置》（中国专利号01256697.7），提出了一种实现激光光束整形可编程控制的方法。该方法的特点是采用矩阵型液晶光阀作为光束整形器件，采用灰度图像作为驱动信号来控制液晶光阀，驱动图像像素的灰度决定了光束整形器对应像素的透过率，通过改变驱动图像像素的灰度就可以改变光束整形器透过率的空间分布，从而对激光束的空间强度分布实现可编程控制。但是采用灰度图像驱动的液晶光阀光束整形器的透射率对灰度的响应曲线呈现严重的非线性特性，在实际应用中将导致光束整形效果不够理想，存在失真现象。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种提高液晶光阀光束整形器线性响应性能的方法。

本发明的提高液晶光阀光束整形器性能的方法包括下列内容：

    激光束经过起偏器变成线偏光，经液晶光阀进行光束空间整形，整形后的光束经过检偏器、空间滤波器、取样镜进入科学级CCD相机，通过科学级CCD相机采集的空间强度分布，并输入计算机控制系统，计算机将输入的光束空间强度分布与整形所需空间强度分布进行对比，采用黑白二值位图作为液晶光阀的调控图像，通过改变液晶光阀的透射率调整光束空间强度分布。

所述采用黑白二值位图作为液晶光阀的调控图像为通过改变液晶光阀中的液晶的黑白像素位置和密度。

本发明的提高液晶光阀光束整形器性能的方法，是在利用液晶光阀进行激光光束整形的过程中采用黑白二值位图作为液晶光阀的控制图像，从而克服液晶光阀对灰度的非线性响应，提高整形器透射率的线性特性。

本发明中采用黑白二值位图控制液晶光阀，即液晶像素仅黑白两种取值状态，通过黑白像素的位置和密度来控制液晶光阀透射率的空间变化。具体为根据光束整形预期目标计算液晶光阀光束整形器的透射率目标函数T₀。透射率目标函数T₀是一个矩阵，其每个元素的数值是介于0和1之间的实数。

现有的处理方法是将该透射率目标函数T₀拉伸成灰度图像，图像的深度与液晶驱动电路数模转换位数相同，通常是8位二进制，对应灰度值是0到255之间的整数。将该灰度图像加载到液晶光阀来控制光束整形器的透射率函数。由于液晶光阀对灰度响应呈非线性关系，导致整形器的实际透射率函数T_n发生畸变偏离目标透射率函数T₀，并且不容易校正。

本发明提出的方法是将透射率目标函数T₀作二值化处理，转换成只有黑白两种状态的二值位图，黑色像素对应数值0，白色对应数值255。将该二值位图加载到液晶光阀，黑色像素对应的相对透射率为0，白色像素对应的相对透射率为100%，没有中间状态从而避免了液晶光阀对灰度响应的失真。在将透射率目标函数T₀作二值化处理的过程中，通过黑白像素的位置和密度来体现透射率的空间变化。该方法使得原本连续分布（数值介于0～1之间）的透射率目标函数T₀变成离散（数值为0或1）的透射率函数T_n。得益于空间滤波器的低通滤波和光束匀滑效应，离散过程引入的高频噪声被低通滤波器滤除，透射率函数T_n被匀滑，从而获得预期的透射率目标函数T₀。

本发明采用黑白二值位图作为液晶光阀的控制图像，提高了液晶光阀光束整形器的线性响应特性，从而克服了液晶光阀光束整形器由于透射率对灰度响应的非线性失真现象。

附图说明

图1为现有技术与本发明的加载图像对比图；

图2为本发明中的液晶光阀光束整形器的结构框图；

图3为本发明中的液晶光阀的灰度响应测试曲线；

图4为本发明中的二值位图与传统灰度图像控制方法的性能测试对比曲线；

图中：1.起偏器     2.液晶调制器     3.检偏器     4.空间滤波器     5.取样镜     6.科学级CCD相机    7.计算机控制系统。

 具体实施方式