德国Holoeye高精度纯相位空间光调制器透射式空间光调制器
空间光调制器原理
空间光调制器原理
空间光调制器是一种利用光的相位、强度或偏振进行光信号调制的设备。
它可以将电信号转换为光信号，并对光信号进行调制，实现光通信、光传感、光计算和光存储等应用。
空间光调制器的原理可以分为两类：光学调制器和光电调制器。
光学调制器是利用物质的光学非线性效应来实现光信号调制的。
通过在光学材料中加入控制电场，可以改变材料的折射率、吸收系数或光学路径长度，从而实现对光信号的调制。
常用的光学调制器包括Mach-Zehnder插入波导调制器和热光调制器等。
光电调制器则是利用光电效应来实现光信号调制的。
光电调制器通常由光探测器和电调制器两部分组成。
光探测器将光信号转化为电信号，而电调制器则利用电信号对光信号进行调制。
常用的光电调制器包括光电晶体管、光电导和光电效应晶体等。
空间光调制器在光通信系统中起着重要的作用。
它可以将电信号转换为光信号，并调制光信号的相位、强度或偏振，实现光信号的编码、解码和传输。
同时，空间光调制器还可以用于光存储和光计算等领域，广泛应用于光学信息处理、光学传感和光纤通信等领域。
总之，空间光调制器是一种重要的光学器件，它通过光学调制或光电调制的方式对光信号进行调制，用于实现光通信、光传感、光计算和光存储等应用。
透射式液晶空间光调制器结构
透射式液晶空间光调制器结构透射式液晶空间光调制器是一种利用液晶材料的光学特性来调制光波的装置。
它主要由液晶层、透明电极、对位层和玻璃基板等部分组成。
本文将从结构、工作原理、应用等方面对透射式液晶空间光调制器进行详细介绍。
一、结构透射式液晶空间光调制器的结构相对简单，主要包括液晶层、透明电极、对位层和玻璃基板。
其中，液晶层是关键组成部分，它由液晶分子组成，可分为向列型和扭曲型两种。
透明电极用于施加电场，对位层则用于控制液晶分子的取向。
玻璃基板则提供了装置的机械支撑和保护。
二、工作原理透射式液晶空间光调制器的工作原理是利用液晶分子对电场的响应来调制光波。
当施加电场时，液晶分子会发生取向变化，从而改变光的传播状态。
液晶分子的取向可以通过对位层来控制，通过改变电场的强弱和方向，可以实现对光波的调制。
具体来说，液晶分子在电场作用下会发生取向的变化，从而改变其对光的折射率。
通过控制电场的强弱，可以实现对光波的相位调制。
当电场为零时，液晶分子的取向保持不变，光波可以正常通过。
而当施加电场时，液晶分子会发生取向变化，光波的传播状态会发生改变，从而实现对光波的调制。
三、应用透射式液晶空间光调制器具有广泛的应用前景，主要应用于光通信、光显示和光计算等领域。
在光通信中，透射式液晶空间光调制器可以实现光信号的调制和解调，用于传输和接收光信号。
在光显示中，透射式液晶空间光调制器可以实现图像的显示和切换，广泛应用于液晶显示器等设备。
在光计算中，透射式液晶空间光调制器可以实现光的逻辑运算和信息处理，用于光计算和光信息处理。
总结：透射式液晶空间光调制器是一种利用液晶材料的光学特性来调制光波的装置。
它通过对液晶分子的取向进行控制，实现对光波的调制。
透射式液晶空间光调制器具有结构简单、工作可靠、应用广泛等特点，主要应用于光通信、光显示和光计算等领域。
随着科技的不断发展和进步，透射式液晶空间光调制器将会在更多领域发挥重要作用，为人们的生活带来更多便利和创新。
空间光调制器的工作原理及其在信息光学中的应用
空间光调制器的工作原理及其在信息光学中的应用空间光调制器（Spatial Light Modulator，简称SLM）是信息光学领域中重要的一种设备，具有广泛的应用。
本文将介绍空间光调制器的工作原理，并阐述其在信息光学中的应用。
一、空间光调制器的工作原理空间光调制器是一种能够调整光波相位、振幅或偏振等参数的光电器件。
其基本构成包括光电转换器件和控制电路。
常见的空间光调制器有液晶空间光调制器（LC-SLM）和远红外空间光调制器（IR-SLM）等。
液晶空间光调制器利用液晶分子的旋转改变光波的偏振态，从而实现对光波的调制。
其结构包括透明电极、透明基底、液晶层等。
透明电极通过外加电压改变电场，从而改变液晶分子的旋转程度，进而改变波片的相位差。
远红外空间光调制器则是利用半导体材料的特性，通过改变电压来控制光波的相位、振幅等参数。
它在远红外波段（10μm-100μm）具有较好的响应特性，并被广泛应用于红外成像、光谱分析等领域。
二、空间光调制器在信息光学中的应用1. 相位调制空间光调制器可以通过改变光波的相位差来实现相位调制。
相位调制可用于全息成像、光学信息处理等领域。
例如，在数字全息术中，利用空间光调制器可以将三维物体信息编码到二维的全息图中，实现对物体的三维重建。
2. 模拟光学系统空间光调制器可用于模拟光学系统的构建。
通过控制空间光调制器的参数，如相位、振幅等，可以模拟各种光学元件的功能。
这对于系统性能分析、光学设计和优化等方面有着重要作用。
3. 光波前校正在自适应光学系统中，空间光调制器可以用于补偿光束的像差，提高图像的清晰度和分辨率。
通过改变光波的相位和振幅分布，空间光调制器可以实现对光场的调整，从而实现补偿效果。
4. 光通信与信息传输空间光调制器在光通信与信息传输中有广泛应用。
利用空间光调制器可以实现光信号的调制、解调和编码等功能。
同时，空间光调制器也可用于光纤通信中的信号调整、波前整形等。
5. 光学陷阱与操控空间光调制器还可用于构建光学陷阱。
空间光调制器实现相位调制的原理
空间光调制器的基本原理空间光调制器（Spatial Light Modulator，简称SLM）是一种用于控制光波相位的装置。
它利用特殊的光学材料（如液晶、单晶硅等）和电调制技术，通过改变材料中的折射率或光的吸收特性来实现对光波相位的调制。
这样，可以对光波进行相位调制，并实现包括干涉、衍射、全息等光学功能。
空间光调制器通过改变光的相位，可以控制光波传输的方向、强度、波前形状等参数，广泛应用于光学通信、光学显示、光学信息处理、全息成像等领域。
空间光调制器主要有两种类型：液晶空间光调制器（Liquid Crystal Spatial Light Modulator，简称LC-SLM）和单晶硅空间光调制器（Silicon SpatialLight Modulator，简称Si-SLM）。
以下将分别介绍它们的工作原理。
液晶空间光调制器（LC-SLM）的工作原理液晶空间光调制器由液晶材料、玻璃基板、透明电极、控制电路等组成。
液晶材料是一种具有自发偏振性质的有机分子，可通过外加电场改变其取向，从而改变其光学性质。
液晶材料的取向状态可以分为平行（平面向列型）和垂直（逆锥型）两种。
液晶空间光调制器通常采用平行取向的液晶材料，使光波经过液晶层时，被液晶材料的分子沿着相同的方向旋转一定的角度，从而改变光波的相位。
液晶空间光调制器的原理可以分为两个步骤，即电场调制和光学调制。
1.电场调制液晶空间光调制器的玻璃基板上覆盖有透明电极，通过外加电压激发电场，使液晶材料的分子取向发生变化。
当液晶层中没有电场时，液晶分子呈现无序排列，电场激发后，液晶分子趋向于沿着电场方向旋转。
这种液晶分子的取向可以通过控制电场的大小、方向和施加时间来实现，从而实现对光波相位的调制。
2.光学调制当外加电场产生后，液晶材料的折射率发生改变。
当光波通过液晶层时，会受到液晶材料的折射率差异影响，从而引起相位的改变。
液晶空间光调制器通过控制电场，实现对光波相位的调制，具体来说，可以通过调整电场强度和方向来改变液晶层中的折射率分布，进而改变光波的相位分布。
电光调制器强度调制器相位调制器EOM原理
电光调制器强度调制器相位调制器EOM原理电光调制器（Electro-Optic Modulator，EOM）是一种能够通过改变光波的相位或强度来调制光信号的器件。
它在光通信、光纤传感、光学成像等领域有广泛的应用。
本文将详细介绍电光调制器的工作原理、分类及应用。
一、工作原理在电光调制器中，材料通常选择具有非中心对称晶体结构的材料，例如锂钌酸铋（LiNbO3）。
当施加电场时，锂钌酸铋晶体的晶格结构发生变化，进而引起折射率的变化，从而改变光波的相位或强度。
二、分类根据光波的调制方式，电光调制器可以分为强度调制器和相位调制器。
1. 强度调制器（Intensity Modulator）强度调制器通过改变光波的强度来调制光信号。
最简单的强度调制器是电吸收调制器（Electro-Absorption Modulator，EAM），它基于材料的电吸收效应。
当施加电场时，电吸收调制器中的吸收边沿会产生位移，从而改变光的吸收量。
通过调控电场的强弱，可以实现对光的强度的调制。
2. 相位调制器（Phase Modulator）相位调制器通过改变光波的相位来调制光信号。
最常见的相位调制器是Pockels单元，它基于Pockels效应。
当施加电场时，Pockels单元中的晶格结构发生变化，进而引起折射率的变化。
调节电场的强弱，可以改变光波的相位。
除了强度调制器和相位调制器，还有一种常见的电光调制器是所谓的“In-phase/Quadrature-phase调制器”（IQ Modulator），它可以同时调制光波的强度和相位。
三、应用在光通信系统中，电光调制器通常用于实现光信号的调制和解调。
例如，将电信号转换为相应的光信号进行传输，或者将光信号转换为电信号进行处理。
在光纤传感系统中，电光调制器可用于光纤传感器的光信号调制，以实现对物理量的测量。
例如，通过改变光波的相位或强度，可以实现对应变光纤传感器的灵敏度控制。
在光学成像系统中，电光调制器常用于实现高速和高分辨率的图像采集。
空间光调制器 补偿像差
空间光调制器补偿像差
空间光调制器（Spatial Light Modulator，SLM）是一种能够
调制光波相位和振幅的光学器件。
它通常用于光学和光子学领域，
包括光学通信、激光成像、光学信息处理等应用中。
通过调制光波
的相位和振幅，SLM可以实现光学信号的调制、干涉、衍射等功能，具有广泛的应用前景。
补偿像差是指在光学成像系统中，由于透镜形状、折射率不均
匀或者光线传播路径不均匀等原因导致的成像质量下降的问题。
像
差会导致成像图像模糊、畸变或者色差等现象。
为了解决像差问题，可以利用SLM来进行像差补偿。
SLM可以通过调制光波的相位和振幅来实现像差的补偿。
通过
对光波的相位进行精确调节，可以补偿由于透镜形状引起的球面像差、彗差等问题。
同时，SLM也可以利用振幅调制来实现对光波的
补偿，例如通过衍射光栅的方式来进行像差的校正。
除了像差补偿，SLM还可以用于自适应光学系统中，实现实时
调节光学系统的光学参数，从而提高成像质量和系统性能。
在光学
成像系统中，SLM的应用可以极大地提高成像质量和系统的稳定性，
对于高精度光学成像和激光系统具有重要意义。
总的来说，空间光调制器在补偿像差方面具有重要的应用意义，通过调节光波的相位和振幅，可以实现对像差的实时补偿，提高光
学成像系统的成像质量和性能。
空间光调制器原理
空间光调制器原理空间光调制器（Spatial Light Modulator，SLM）是一种能够调制光波相位和振幅的光学器件，它在光学通信、光学信息处理、光学成像等领域有着广泛的应用。
空间光调制器的原理是基于光的干涉和衍射效应，通过对光场进行调制，实现对光波的控制和调整。
本文将从空间光调制器的基本原理、工作原理和应用等方面进行介绍。
空间光调制器的基本原理是利用光的干涉和衍射效应来实现对光波的调制。
在空间光调制器中，通常采用液晶、光栅、声光晶体等材料制成的光学器件，通过外加电场、声场或光场等外部激励，使得器件中的折射率、透过率或相位发生改变，从而实现对光波的调制。
这种调制方式可以实现对光波的相位、振幅、偏振等参数的调控，具有灵活性高、响应速度快等优点。
空间光调制器的工作原理是通过对光波进行局部调制，实现对光场的控制和调整。
在空间光调制器中，通过对入射光场进行空间分解，然后对分解后的光场进行局部调制，最后再将调制后的光场进行空间叠加，从而实现对整个光场的调制。
这种工作原理可以实现对光波的复杂调制，如光波的相位编码、振幅调制、空间滤波等功能。
空间光调制器在光学通信、光学信息处理、光学成像等领域有着广泛的应用。
在光学通信中，空间光调制器可以实现光波的调制和解调，提高光通信系统的传输速率和容量；在光学信息处理中，空间光调制器可以实现光波的编码、解码和处理，实现光学信息的存储和处理；在光学成像中，空间光调制器可以实现光场的调制和调整，提高成像系统的分辨率和对比度。
总之，空间光调制器是一种能够实现对光波相位和振幅调制的光学器件，它的原理是基于光的干涉和衍射效应，通过对光场进行局部调制，实现对光波的控制和调整。
空间光调制器在光学通信、光学信息处理、光学成像等领域有着广泛的应用，具有重要的科学研究和工程应用价值。
希望本文的介绍能够对空间光调制器的原理有所了解，并为相关领域的研究和应用提供一定的参考。
HOLOEYE - LCOS空间光调制器技术
Simulation of the dynamic response for optimized design
Driving schemes: PCM
Example of pixel voltage using PCM (field inversion omitted)
— ASIC or FPGA-driven — High bandwidth (140-266MHz) — Microdisplay data bus 32-128
—Pixel arrays up to 4160x2464 (10Mpix)
Image courtesy Fraunhofer IZM/Gollhardt
RCWA 2D simulation, light wave (Hx) reflected from the backplane, two different interpixel gaps
— Phase shift > 1 wavelength (>2pi)
Simulation of director distribution (2D) and electrostatic field for 4 pixel blazed grating
Simulation of director distribution (2D) for 8 pixel binary grating
Courtesy University of Potsdam
Driving schemes for LCOS SLMs
— Analogue modulation is theoretically ideal — Pulse-width modulation is poor for phase applications — Pulse code modulation with high-bandwidth and custom sequences was adapted
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Holoeye 空間光調製器
答: 正常使用中也需要加入起偏器和檢偏器。並且，一般要求起偏器
的偏振方向與 SLM 微顯示板的長邊方向一致，基本不影響入射偏振態，達到只
改變相位的目的。
4
問: 入射光束和 SLM 法線的夾角有何限制，最大夾角大約為多少？
答: 入射角度一般控制在 6 度以內，對相應偏振光的影響較小。
防靜電手腕；二、液晶顯示面板與控制器之間的連線，應避免頻繁插拔；三、
空間光調製器部件的連接，應在斷電狀態下進行；四、使用環境，應避免高溫、
高濕，並保證一定的潔淨度。
7
問: Holoeye 空間光調製器能否用於脈衝光？
答: Holoeye 空間光調製器可用於飛秒脈衝整形，具體損傷閾值取決
於脈衝能量，重複頻率、光斑大小等。一般連續光功率密度為 2W/cm2,製冷狀
1024×768 19um 19.5mm× 14.6mm
1920×1200 8.1um 16.39mm× 10.56mm
1920×1080 8.0um 15.36mm×8.64mm
相位範
2π
1π
圍
2π
1.2π
2π
動態範 圍（對 比度）
1000:1
typ.1000:1 1000:1
>2000:1
——
填充因
答: 目前的 PC 配置一般都能滿足要求.
3
問: 說明書中提到相位校準過程中要加入起偏器和檢偏器，請問 SLM
使用中是否要還要加入起偏器和檢偏器？
Rayscience Optoelectronic Innovation Tel: 86 21 34635258/59/61/62 Fax: 86 21 34635260 Mail: saleschina@
Rayscience Optoelectronic Innovation Tel: 86 21 34635258/59/61/62 Fax: 86 21 34635260 Mail: saleschina@
Holoeye 空間光調製器
1000:1 動態範圍
衍射效率高，填充因數大
間的圖，施加的相位調製對應在 0-2pi 之間。 如果改用波長 532 納米的鐳射，
上載灰度值範圍為多少時，可以達到 0-2pi 之間的相位調製。
答: 若改用 532nm 鐳射，相位調製範圍比 650nm 會大些。一般來說,SLM
相位調製範圍在短波長上會增加。
2
問: LC-R2500 等型號對微機系統有什麼具體要求？
相位兼振幅 相位兼振幅
相位兼振幅型
型
型
PLUTO(推薦） 純相位型
液晶類 透射式
型
反射式
反射式
反射式
反射式
灰度等 8 位，256 階 8 位，256 階
級
圖元
800×600
1280×768
像元 32um
20um
像面尺 26.6mm×
寸
20.0mm
25.6mm× 15.4mm
8 位，256 階 8 位，256 階 8 位，256 階
資料介
SGA
DVI
面
DVI
DVI
DVI
軟體特 驅動：亮度/對比度/幾何度/gamma 控制；應用：基本衍射光學元件計算，新一代光學函數（圓
性
孔、菲涅耳波帶、旋轉三棱鏡、單縫和雙縫）光柵（包括：閃耀光柵和正弦光柵）
詳細資料下載
常見問題 FAQ:
1 問: Pluto 對波長 650 納米的鐳射校準，即上載一幅灰度值在 0-255 之
德國 Holoeye 高精度純相位空間光調製器
Holoeye 空間光調製器
德國 Holoeye 空間調製器(SLM)是基於液晶微顯示技術，分為透射式和反射式。 該系統可以在空間上調製光的強度和相位分佈，是一種動態光學元件。光學函數 和信號可以直接根據設計或像源通過電腦顯示出來。結構獨特，採用圖像卡輸出 的 VGA 或 DVI 信號，通過電定址方式調製，實現簡單。 產品特性： LCOS 微顯示技術 透射式和反射式 相位或強度調製 圖元高達 1920 x 1080 2π範圍相移
另提供 Kit 和 OEM 類型，即採用板卡控制，價格便宜，體積小巧，可方便客戶集 成到系統中
應用領域：顯示應用；成像&投影；光束分束；雷射光束整形；相干波前調製；
相位調製；光學鑷子；全息投影；雷射脈衝整形
型號
LC2002（熱銷） LC-R720
LC-R2500
LC-R1080
調製類 相位兼振幅
型
型
Holoeye 空間光調製器
最大光 強
2W/cm2
1-2W/cm2
2W/cm2
2W/cm2
2W/cm2
光譜範 400nm—
圍
700nm
400nm— 400nm—700nm
700nm
400nm— 700nm
四種型號可選：
1. PLUTO-VIS(420 - 850
nm)； PLUTO-NIR(850-1100nm) 針對 1064nm 優化； PLUTO-NIR-2 (近紅外和短 波段優化)； PLUTO-TELCO(1550nm)
態下可承受更高功率。
8
問: o 系列的回應時間？
答: VIS: ~25ms；NIR: ~30ms；TELCO:~ 40ms。
9
問: SLM Pluto 和 HEO 1080P 的區別？
Rayscience Optoelectronic Innovation Tel: 86 21 34635258/59/61/62 Fax: 86 21 34635260 Mail: saleschina@
5
問: SLM 調製時有時中心光斑仍比較強，導致衍射效果變差，請問何種
原因？如何消除？
答: 一般來說，衍射效果受填充因數和入射偏振態影響。使用中，應
通過插入起偏器和檢偏器來消除非相干光的影響。
6
問: Holoeye 空間光調製器使用中應注意哪些問題？
答: 一、防靜電措施，特別是安裝液晶顯示面板時，應帶防靜電手套，
55%
92%
數
>93%
90%
>87%
幀頻 max.60Hz
180Hz
75Hz
60Hz
60Hz
回應時 ——
間
<3 ms
衍射效 透過率 23% 73%
率
typ.16 ms typ.18 ms
VIS: ~25ms NIR: ~30ms TELCO:~ 40ms
60%
60%
60%
Rayscience Optoelectronic Innovation Tel: 86 21 34635258/59/61/62 Fax: 86 21 34635260 Mail: saleschina@