为了给航空动平台激光通信的附面层效应校正系统提供验证条件，设计了一种基于液晶空间光调制器来模拟附面层效应的模拟器。首先，从几何光学的角度分析附面层效应，将其等效为负透镜。然后，利用计算机对不同飞行条件下附面层效应与等效负透镜焦距之间的关系进行数值分析仿真。之后在液晶空间光调制器上导入不同焦距透镜的相位灰度图以实现变焦透镜的功能，通过改变变焦透镜的焦距来模拟航空平台不同飞行条件下的附面层效应。最后通过实验验证模拟的准确性，在环境温度下，模拟附面层效应的液晶空间光调制器得到的光斑图像由红外相机拍摄，之后进行图像处理分析实际光斑大小，并与理论计算光斑大小比较，得出误差曲线图。研究结果显示，基于液晶空间光调制器模拟附面层效应引起散斑效应的理论光斑大小与实际光斑大小的均方根误差为0.043 75，验证了所提出的方法的可行性和有效性。

用空间光调制器模拟叉形光栅的方式产生高阶和分数阶涡旋光束，分离各阶涡旋光束并探究单级特性，探测其拓扑荷数以验证实验方法的正确性。设计了涡旋光束生成光路，编写了产生叉形光栅全息图的计算机程序，利用透射式空间光调制器模拟叉形光栅，以全息图的方式加载到空间光调制器上。调节参数改变全息光栅图样，得到拓扑荷数从1.0到100.0的整数阶与间隔为0.1的分数阶涡旋光束。利用孔径光阑分离出一级衍射，分析其特性并利用干涉法测量其拓扑荷数。实验发现，整数与分数阶光场分布与拓扑荷数为单调关系，拓扑荷数接近100时光束质量显著下降的特性，利用干涉法测得的拓扑荷数与计算全息图设置的参数完全相同。干涉测量结果验证了计算全息方法的正确性。该方法装置简易、参数可调，可为高阶和分数阶涡旋光的产生和应用提供一定的参考。

A fully automatic fail-safe beam shaping system based on a liquid crystal on a silicon spatial light modulator has been implemented in the high-energy kilowatt-average-power nanosecond laser system Bivoj. The shaping system corrects for gain nonuniformity and wavefront aberrations of the front-end of the system. The beam intensity profile and the wavefront at the output of the front-end were successfully improved by shaping. The beam homogeneity defined by the beam quality parameters was improved two to three times. The root-mean-square value of the wavefront was improved more than 10 times. Consequently, the shaped beam from the second preamplifier led to improvement of the beam profile at the output of the first main cryo-amplifier. The shaping system is also capable of creating nonordinary beam shapes, imprinting cross-references into the beam, or masking certain parts of the beam.

针对传统计算全息法生成的贝塞尔光束阵列均匀性差，能量利用率低的问题，提出了两种计算全息法，分别可以生成高质量的平行、发散贝塞尔光束阵列。提出多轴锥透镜相位并行拼接法，通过提高窗口的“口径利用率”，有效降低了光场的背景噪声，提高了能量利用率，仿真结果表明，所产生的3×3平行贝塞尔光束阵列均匀性为98.94%，衍射效率为78.12%；提出多透镜和轴锥透镜相位叠加法，通过多个透镜和轴锥透镜相位叠加来调控贝塞尔光束的数量和位置，透镜相位对贝塞尔光束起到聚焦的作用，可以在透镜后焦面附近得到中心光斑直径缩小的贝塞尔光束阵列，仿真结果表明，所产生的3×3发散贝塞尔光束阵列均匀性为97.95%，衍射效率为79.23%。实验采集了贝塞尔光束阵列沿传输方向120 mm，130 mm，140 mm位置处的图像，与仿真结果高度一致。相比于传统方法，本文所提方法产生的平行、发散贝塞尔光束阵列均匀性分别提高了2.97%和4.70%，衍射效率分别提高了48.22%和54.75%。