BNS空间光调制器介绍
3.7-空间光调制器资料
c ,c m,c 2m
时间调制器
电光调制器：电场控制 （克尔效应或泡克耳斯效应）
磁光调制器（磁光效应）
声光调制器：用超声信号驱动
幅度大而速度快的光强时间调制器可 作光开关
幅度大而有规律的光方向时间调制器可作光扫描器
空间调制器：光强、偏振态或相位等随空间各点而变化， 进行调制，可产生光强的某种空间分布。
A(x,y)＝A0T(x,y)
或者是形成随坐标变化的相位分布 A(x,y)＝A0Texp[iθ(x,y)]
y x
或者是形成随坐标变化的不同的散射状态。顾名思义， 这是一种对光波的空间分布进行调制的器件。它的英文名 称是Spatial Light Modulator(SLM)。
空间光调制器含有许多独立单元，它们在空间排列成 一维或二维阵列，每个单元都可以独立地接受光信号或电 信号的控制，并按此信号改变自身的光学性质(透过率、反 射率、折射率等)，从而对通过它的光波进行调制；控制这 些单元光学性质的信号称为“写入信号”，写入信号可以 是光信号也可以是电信号，射入器件并被调制的光波称为 “读出光”；经过空间光调制器后的输出光波称为“输出 光”。实时的二维并行处理。
3.电光数字式扫描
由电光晶体和双折射晶体组合而成，其结构原理如图5所示。
图中S为KDP晶体，B为方解石双折射晶体（分离棱镜），它能使线偏振
光分成互相平行、振动方垂直的两束光，其间隔 b为分裂度，为分裂角（也
称离散角）。
纵向电光调制器及其工作原理
T
Io Ii
sin 2
2
sin
2
2
V V
上述电光晶体和双折射晶体就构成了一个一级数字扫描器， 入射的线偏振光随电光晶体上加和不加半波电压而分别占据两 个“地址”之一，分别代表“0”和“l”状态 。
空间光调制器的作用
空间光调制器的作用
空间光调制器的作用
空间光调制器含有许多独立单元，它们在空间上排列成一维或二维阵列。
每个单元都可以独立地接受光学信号或电学信号的控制，利用各种物理效应（泡克尔斯效应、克尔效应、声光效应、磁光效应、半导体的自电光效应、光折变效应等）改变自身的光学特性，从而对照明在其上的光波进行调制。
一般把这些独立的小单元称为空间光调制器的像素，把控制像素的信号称为写入光，把照明整个器件并被调制的输入光波称为读出光，经过空间光调制器后出射的光波称为输出光。
形象的说，空间光调制器可以看作一块透射率或其它光学参数分布能够按照需要进行快速调节的透明片。
显然，写入信号应该含有控制调制器各个像素的信息。
把这些信息分别传送到相应像素位置上去的过程，称为寻址。
空间光调制器是一类能将信息加载于一维或两维的光学数据场上，以便有效的利用光的固有速度、并行性和互连能力的器件。
这类器件可在随时间变化的电驱动信号或其他信号的控制下，改变空间上光分布的振幅或强度、相位、偏振态以及波长，或者把非相干光转化成相干光。
由于它的这种性质，可作为实时光学信息处理、光计算和光学神经网络等系统中构造单元或关键。
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。
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。
BNS空间光调制器介绍
Diffraction Efficiency (zero-order) Duty Cycle External Window1 Fill Factor Format Mode Modulation Phase Levels (resolvable) Phase Stroke (double-pass) Pixel Pitch Reflected Wavefront Distortion (rms)2 Response Time3 Spatial Resolution Switching Frequency3
50 – 150 Hz 6.7 – 20 ms
Dielectric Mirror NEW
Fill Factor Diffraction Efficiency efficiency at a single laser wavelength. 2. At nominal wavelength
Model DMP512 – λ (nm)
100.0% 90 – 95%
1. Custom antireflection coating options are also available, including V-type for optimum optical 3. Phase stroke, temperature, and wavelength dependent.
Options
PhaseFlat
Reflected Wavefront Distortion (rms)2
Model PF512 – λ (nm)
λ/12 – λ/20
High Speed NEW
Switching Frequency3 Response Time3
Model HSP512 – λ (nm)
1x12,288线阵相位型SLM简介
• • • •
• • • • •
模式:反射式 偏转角:±4-7° 相位阶:2π相移500-1000线性阶（最小） 相位调制行程（双通）:用户指定激光谱线， 典型值2π 像元大小:1.0μm 反射波前畸变（rms）:λ/10 反应时间:5-30ms 空间分辨率:TBD 开关频率:30-200Hz
专业源自专注
基于CMOS阵列的另一优点是其在半导体制造。 已经实现了规模经济。当填充零扭曲相列 （ZTN）液晶的时候，该器件可用作全编程的 一维衍射光束偏转阵列。通过在阵列上载变阶 的相位契形图，即可实现非机械式的光束偏转， 其相当于一个可编程的衍射相位光栅。液晶光 束偏转器的主要优点是无机械移动（因此没有 光束指向偏差与不稳定的问题），随机存取指 向，通光孔径足够大，光学头轻便并具有大规 模制造以实现低成本的可能。
1x12K线阵相位型SLM简介
专业源自专注
专注成就未来
Contents
SLM简介 SLM特点 SLM应用 SLM参数
SLM 简介
• 美国Meadowlark-BNS公司提供的1x12,288线 阵相位型液晶空间光调制器是光束偏转与 印刷系统的理想器件。这一器件运用了基 于CMOS技术的标准液晶技术。基于CMOS 结构的阵列为实现最先进的高分辨率光刻 技术提供了有效的工具，由于其像素更小， 从而能为光束偏转应用提供更大的偏转角 度。此外，CMOS芯片上的电路大大简化了 寻址，随机存取转向，任意波前控制等过 程。
专注成就未来
SLM特点
特点 • 高光学效率 • 无机械移动 • 高速相位控制 • 安全，低电压操作 • 用户界面友好
SLM 应用
• • • • • • • 应用 光束控制， 衍射光学， 超快脉冲整形， 光谱调谐/处理， 可编程相位栅格， 可编程振幅栅格
空间光调制器
第6章空间光调制器6.1概述人们已经认识到，光波作为信息载体具有特别显著的优点。
其一，是光波的频率高达1014Hz以上，比现有的信息载波，如无线电波、微波的频率要高出几个数量级。
因此，它有极大的带宽，或者说具有极大的信息容量。
光纤通信正是以此为基础，得到迅猛发展的。
其二，是光波的并行性。
光波是独立传播的，两束甚至于多束光在空间传播时相遇，可以互不干扰。
这为光信息的多路并行传输和处理提供了可能性。
原有的、以串行输入/输出为基础的各种光调制器已经不能满足光互连、光信息处理的大容量和并行性的要求，能实时的或快速的二维输入、输出的传感器，以及具有运算功能的二维器件便应运而生。
这些器件即为空间光调制器。
它们已经成为光互连、光信息处理、光计算、光学神经网络等技术中最基本的功能器件之一。
本章将介绍几种主要的空间光调制器的原理、结构和特性。
6.1.1空间光调制器的基本结构与分类[6-1~6-4]空间光调制器是由英语的Spatial light Modulator直译过来的，常缩写成SLM。
顾名思义，它是一种能对光波的空间分布进行调制的器件。
空间光调制器能对光波的某种或某些特性(例如相位、振幅或强度、频率、偏振态等)的一维或二维分布进行空间和时间的变换或调制。
换句话说，其输出光信号是随控制（电的或光的）信号变化的空间和时间的函数。
空间光调制器结构的基本特点在于,它是由许多基本的独立单元组成的一维线阵或二维阵列，这些独立单元可以是物理上分割的小单元，也可以是无物理边界的、连续的整体，只是由于器件材料的分辨率和输入图像或信号的空间分辨率有限，而形成的一个一个小单元。
这些小单元可以独立地接收光学或电学的输入信号，并利用各种物理效应改变自身的光学特性（相位、振幅、强度、频率或偏振态等），从而实现对输入光波的空间调制或变换。
习惯上，把这些小独立单元称为空间光调制器的“像素”，把控制像素的光电信号称为“写入光”，或“写入（电）信号”，把照明整个器件并被调制的输入光波称为“读出光”，经过空间光调制器后出射的光波称为“输出光”。
空间光调制器的工作原理
空间光调制器的工作原理宝子！今天咱们来唠唠空间光调制器这个超有趣的玩意儿。
空间光调制器啊，就像是一个超级神奇的光影魔法师。
你可以把它想象成一个有着特殊能力的小盒子。
这个小盒子里面呢，有一些能够改变光的特性的东西哦。
从最基本的来说，空间光调制器可以改变光的强度。
就好比是有个小开关，它能根据自己的规则来决定让多少光通过。
比如说，在一些场景下，它可以让强光变得柔和起来，就像给一个脾气火爆的大汉披上了一件温柔的外套。
它是怎么做到的呢？其实啊，在它的内部结构里，有一些材料或者元件，这些东西能够吸收或者散射光。
当光打进来的时候，如果它想让光的强度变低，就会让更多的光被吸收或者散射到别的方向，这样出来的光就没有那么强啦。
再说说空间光调制器对光的相位的改变。
这就有点像在一个音乐会上，指挥家改变音乐的节奏一样神奇。
光的相位是个很抽象的概念呢，简单来讲，它有点像光的一种内部节奏。
空间光调制器可以打乱或者调整这个节奏。
它通过一些物理效应，像电光效应或者磁光效应之类的。
比如说电光效应吧，当给空间光调制器加上电场的时候，里面的晶体结构会发生一些细微的变化，这种变化就会影响光在里面传播的速度和路程，从而改变光的相位。
这就像是给光的小脚丫使了个绊子，让它的步伐节奏变了呢。
空间光调制器还能改变光的偏振态哦。
光就像一个调皮的小箭头，有自己的方向，这个方向就是偏振方向。
空间光调制器可以像个旋转小能手一样，把这个小箭头的方向给转一转。
它里面有一些特殊的结构或者材料，能够对不同偏振方向的光有不同的对待方式。
就好像是在一个旋转门那里，不同方向进来的人（不同偏振态的光）会被引导到不同的地方去。
而且呀，空间光调制器还能对光进行空间上的调制呢。
这是什么意思呢？就是说它可以在不同的位置对光做不同的事情。
比如说，在这个小角落让光强一点，在那个小地方让光的相位变一变。
这就好比是一个画家，在画布的不同地方涂上不同的颜色，画出不同的图案。
它通过一些微小的单元结构来实现这个功能，这些单元就像是一个个小士兵，每个小士兵都有自己的任务，在自己负责的那一小片光的区域里做着改变光特性的工作。
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61.5% (maximum) Up to 100% Broadband antireflection coated for Ravg < 1% (over 450 – 865 nm or 850 – 1650 nm). 83.4% 512 x 512 (262,144 active pixels) Reflective Controllable index of refraction 50 linear levels (minimum) for 2π phase stroke Typically 2π at user-specified laser line 15 x 15 µm λ/3 - λ/8 33 - 100 ms 33 lp/mm 10 – 30 Hz
XY 面阵相位系列空间光调制器 面阵相位系列空间光调制器
XY 面阵相位系列空间光调制器能够对入 射光相位进行 Pixel-by-Pixel 的控制。XY 面 阵相位系列空间光调制器广泛用于实现计算 机制全息图、光束偏转控制、大气校正、光镊 等领域。 BNS 公司的 XY 相位型空间光调制器 能够提供当今市场上纯相位调制的最高速率。 BNS 除了提供各种标准化的产品外，还为 光电领域内各种特殊的应用提供专门设计的 多种空间光调制器， 使其能够在客户的应用领 域达到最佳的效果。BNS 空间光调制器目前能 够在可见光到近红外范围内的各种不同指定 波长下实现最优化的性能。BNS 最新型的可以 工作于短波红外、 中波红外与长波红外波段的 产品样机也已经开发完成。 BNS 空间光调制器的主要特 点有：高速率的相位或振幅调 制，高传输效率，非常小的波前 畸变， 反射模式操作以及全面友 好的图形软件界面。
Diffraction Efficiency (zero-order) Duty Cycle External Window1 Fill Factor Format Mode Modulation Phase Levels (resolvable) Phase Stroke (double-pass) Pixel Pitch Reflected Wavefront Distortion (rms)2 Response Time3 Spatial Resolution Switching Frequency3
100.0% 90 – 95%
1. Custom antireflection coating options are also available, including V-type for optimum optical 3. Phase stroke, temperature, and wavelength dependent.
HaoLiang Tech Co.,Ltd
RoomB901a YinHai Building 250 CaoXi Road ShangHai 200235 P.R.China
Tel: +86-21-64510028-3901 28901648 E-Mail: info@ Fax:+86-21-64087293 Website:
Specifications Standard Array Size Design Wavelength (nominal) Model P512 – λ (nm)
7.68 x 7.68 mm 532, 635, 785, 1064, or 1550 nm Specify wavelength, λ in nm when ordering. Other wavelengths available upon special request.
Tel: +86-21-64510028-3901 28901648 E-Mail: info@ Fax:+86-21-64087293 Website:
Spatial Light Modulators
XY Phase Series
特点
高光学效率 无机械可移动部件 高速相位控制 安全的低电压操作 友好的图形界面 全用户编程 灵活的系统配置 安静，低振动操作 全固态器件机构 即插即用简易安装
应用
光谱分析 图像滤波 光开关 光相关器 图像处理与分析 可编程振幅掩模 光学数据处理与存储
HaoLiang Tech Co.,Ltd
RoomB901a YinHai Building 250 CaoXi Road ShangHai 200235 P.R.ChinaOptionsFra bibliotekPhaseFlat
Reflected Wavefront Distortion (rms)2
Model PF512 – λ (nm)
λ/12 – λ/20
High Speed NEW
Switching Frequency3 Response Time3
Model HSP512 – λ (nm)
50 – 150 Hz 6.7 – 20 ms
Dielectric Mirror NEW
Fill Factor Diffraction Efficiency efficiency at a single laser wavelength. 2. At nominal wavelength
Model DMP512 – λ (nm)