随着激光技术的发展,激光在各个领域的运用越来越广泛,例如激光雷达、光信息处理、激光印刷等技术,不同的应用领域需要利用激光束不同的特性实现,这就需要对激光束按需进行空间特性控制。本文基于液晶光调制器,将基模高斯光束转换为不同阶次的高阶高斯光束,如厄米特—高斯光束,拉盖尔—高斯光束。主要工作内容如下:首先,论文简要地介绍了光束控制技术的国内外研究现状,论述了采用液晶光调制器方法的优势。在确定光束控制方案后,阐述了基模高斯光束的分布与传输特性,以及厄米特—高斯光束、拉盖尔—高斯光束的基本特性。其次,从亥姆霍兹方程和标量衍射理论出发,论述了激光光束产生的物理本质,采用MATLAB软件编程对高阶高斯光束的空间分布进行数值模拟计算。介绍了基于傅里叶变换计算菲涅尔衍射的三种快速算法;简要描述四种相位恢复算法,在此基础上提出了基于单次傅里叶变换法与GS算法相结合的改进算法。利用泰曼—格林干涉光路测量了反射式液晶光调制器的相位调制特性,设计GUI界面数据处理软件,分析加载不同灰度图产生的干涉条纹强度分布,获得干涉条纹偏移量,从而拟合出相位与灰度对应关系。针对液晶光调制器在实际工作中会表现非线性特性,而且相位调制深度与出厂设定值存在偏差的问题,采用了三次样条插值法对液晶光调制器的相位调制特性曲线进行校准和补偿。利用液晶光调制器制作校正前后的相位—灰度关系的菲涅尔透镜灰度图,通过校正前后实验成像清晰度的对比表明,三次样条插值法对液晶光调制器相位—灰度关系的校正具有良好的修正效果和可靠性。最后,搭建完成了基于液晶光调制器实现光束空间特性控制的光学系统。数值模拟计算不同阶次的高阶厄米特—高斯光束、高阶拉盖尔—高斯光束的光强分布灰度图,通过改进GS算法制作产生对应的相位灰度图,将相位灰度图加载至液晶光调制器,实验输出获得了相应的目标空间光束。分析比较输出的各高阶高斯光束效果表明,产生的高阶高斯光束光斑与目标光斑之间的相似度均高于96%,能量利用率均大于78.78%。