在量『子研究、精密光场调控等领域，用户希望能在保证相】位分辨率精度的同时，实现像素级精准相位调控。这对SLM器件的相位环境适应性和校准能力提出『了很高的要求。LC-SLM的特性决⊙定了环境变量对于SLM的相位精度有非常大的影响。传统做法采用查表法LUT补偿机制，但该方法已经明确被证明改善相位线性精度能力有限，会牺牲相位调制分辨步长精度，在数字型（digital Signal）SLM产品，该缺陷尤为突出。
理论基础
先科普几个〓基础概念
灰度相位曲线：用户操控SLM输入的电寻址信号值和最终实际＠ 相位调制量的关系。同一组寻◥址信号值，在不同环境◢变量的SLM上，最终实现的相位调制量存在非常大差异。用户往往希望该曲线数值准确、直线度高且斜率小。
相位↑线性度：是指用户交互控制相≡位调制量的输入数值模型和最终实际相位调制值之间的映射关系，俗称灰度相位曲线的直线度。该直线度越高越好，意味着操控起来相位值越精确。
数字芯片和模拟芯片：主要指LCoS/DMD/LCD等光→学芯片基础电路设计中，驱动电压变量的控制模式是采用数字信号电路还是模拟信号电路，二者的差别是数◆字信号电路在设计时就决定了其为离散的、台阶的信号变▲化，变化范围比较窄，好处是简单易实现，模拟信号在理论上电压值♀可连续变化，类似于“无级变速”，可以实现任意精度的电压，但对硬件设计提出了更高要求，对噪声纹波等非常敏感。
灰度值：SLM写▲入电寻址信号值。传统SLM采用视频♀信号控制，该电寻址信号由上位机通过灰度图像灰阶表示，因∮此叫灰度值或灰阶。但近年来，随着技术发展，脱离视频信号控制的SLM越发成熟，该电寻址信号值就直接用浮点数或整数阵列来表示了。这∮里提醒大家注意：处理用户交互控制的电路依然为数字信号输入，差别只是位深不同，因此“灰度值”概念依然保留，便于理解。即：不管SLM 调制芯片是数字信号还是模拟信号，用户输入的数据始终是数字信号，这样才更适合计算机编程控制SLM。
有了上述基础概念，我们来看看具体有哪些关键技术影响SLM器件的相位线性度？
影响SLM线性度的关键技术
高精度DAC芯片及』电路模块
判断一款SLM产品能否实现高相位线性度的第一准则就是DAC芯片精度足够高！低偏移、高精度、高速度的芯片直接决定了相位精度。当前，基于12bit/16bit的DAC芯片是市场主流，20或24bit的DAC就进入禁运名单了，所以大家从侧面就能理解为什么DAC精度至关重要。
插值算法及寄存器补偿机▽制
在采用LUT表来进行定标相位的产品里，核心要素在于其寄存器补偿机制灵活性不足，所以只能采用固定的LUT表来进行标定。数字屏只能在固定的范围内进∑行相位灰度值映射，以改善相位线性度。模拟屏则相对灵活，通过寄存器设置一组Gamma值，然后利用插值算法，就可以精确调整电压值。一般情况8bit的SLM产品，通常寄存器值超过512个，范围0-1024；优秀的产品，值的范围超过0-4096，寄存器值超过1024个，这样就可以在插值算法中细化更精细的补偿模型，将电压调整得更精细精准，从而提高了相位线性度。
上述两个核心技术点，是提升空间光调制器相位线性度的关键路径。基于上述高精度DAC、大范围寄存器值的SLM产品，其相位灰度曲线高达0.9998的相位线性度▆就具备基础条件。接下来就是精密的测量环节了。
测量SLM线性度的方法
通过测功率灰︼度曲线计算相位，再根据计算的相位算线性度。
实验准备：SLM（本实验使①用的是UPOLabs空间光调制器HDSLM80R）、激光器（本实验采用的是532nm的激光器）、扩束器、检偏器、起偏器、分光棱镜、功率计、光电探测器、相机。
1. SLM通电、加载图片
固定SLM，依次插上线缆，将SLM屏幕扩展到显示器上，给SLM加载图片，在SLM上增加偏振片，观察SLM是否成功上图。
2. 搭建光路
将激光器、扩束器、起偏器、分光棱镜、SLM、检偏器、光电探测器等固定在光学平台上，激光器经过扩束后通过起偏器，起偏器与LCoS液晶屏长边成45°，检偏器角度与起偏器正交设置，此时SLM上灰度改变时光强会随之改变。
3.最大相位深度测量
连接SLM与gamma配置软件，导入线性gamma，测量不同灰度下的功率值，根据公式I=2(1+COSφ)计算相位，其中I为光强度（光功率），φ为相位。
MZ干涉光路测量条纹偏移量来解调相位能力（利用相机）；
双缝干涉光路测量条纹偏移量来解调相位能力（利用相机）；
自干涉聚焦零级相对偏移量来解调相位能力；UPOLabs专利《201911359000X》；（利用相机）
4. 配置gamma
通过线性gamma下的灰度相位进行计算gamma并进行2π gamma的截取，将校准Ψ的相位gamma导入SLM。
5. 相位2π测量
再次测量不同灰度下的功率值，将测试数据按余弦公式进行拟合，比较测试数据与拟合数据的重合度，一般重合度大于△0.9995时，相位较好。
UPOLabs
PhaseCoffee
UPOLabs_SLM