振幅型空间光调制器的设计与实现
空间光调制器特性及其在数字全息中的应用
空间光调制器特性及其在数字全息中的应用孙萍;邵明华;叶淼【摘要】空间光调制器特性及其在数字全息中的应用实验，教学内容丰富，包括空间光调制器的性质，如像素尺寸测量、振幅调制特性测定、相位调制特性测定和黑栅效应消除，还包括空间光调制器的实际应用———数字全息实验。
通过该实验的学习学生可以掌握空间光调制器的基本工作原理，并了解其在数字全息中的应用。
%T his paper introduced a novel physical experiment ——— the characteristics of spatial light modulator (SLM ) and its application in digital holography .The contents of the experiment in‐cluded the characteristics of SLM such as pixel size measurement ,amplitude modulation ,phase modu‐lation and elimination of pixeliation effect .The experiment also included the practical application of SLM such as digital holography .Through this experiment the students could master the basic princi‐ple of SLM ,and understand its application in digital holography .【期刊名称】《物理实验》【年(卷),期】2016(036)011【总页数】6页(P1-6)【关键词】空间光调制器;数字全息;振幅调制;相位调制;黑栅效应【作者】孙萍;邵明华;叶淼【作者单位】北京师范大学物理系，北京100875;北京方式科技有限责任公司，北京100012;北京方式科技有限责任公司，北京100012【正文语种】中文【中图分类】TN761;O438.1空间光调制器(Spatial light modulator,SLM)是一类能将信息加载于一维或二维的光学数据场，以便有效地利用光的固有速度、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，改变空间光分布的振幅、相位和偏振态，或者把非相干光转化成相干光. 由于液晶制作成品率高且成本低，因此液晶SLM应用广泛，如光学信息处理和光计算机中的图像转换、光束整形、显示和存储等[1-3]. 数字全息术是光学全息技术、计算机技术和电子成像技术相融合的新兴的成像技术，随着电子图像传感器件性能与分辨力的提高和计算机技术的飞速进步，数字全息术得以迅速发展. 目前，数字全息术已成功地应用于显微成像、粒子场的测试、图像加密、活体生物成像等众多领域[4]. 近年来，SLM技术在全息领域中发挥了重要的作用[5].目前，有些厂商面向高等学校已经研发出有关空间光调制器的原理及应用的实验，如大恒新纪元科技股份有限公司和北京杏林睿光科技有限公司. 北京师范大学自主研发了“空间光调制器特性及其在数字全息中的应用实验”，并于2010年投入到近代物理实验专题研究课程中. 该实验的目的是：学习液晶SLM的振幅和相位调制原理，掌握SLM振幅和相位调制曲线的测试方法；了解SLM黑栅效应，并学会采用空间滤波方法消除黑栅效应；学习数字全息的原理，并能够将SLM应用于数字全息技术中. 2016年，北京师范大学与北京方式科技有限责任公司合作，生产出空间光调制器特性及其在数字全息中的应用实验仪. 该仪器将光学器件SLM 和数字全息技术结合，使学生在物理实验中学习前沿的高新技术，从而达到培养创新型人才的目的.1.1 振幅调制应用液晶的旋光效应可实现振幅调制[6]. 以90°扭曲向列型液晶盒为例，振幅调制原理如图1所示. 起偏器和检偏器的透光方向分别平行于液晶盒的上下基板. 当不加电场时，起偏器的偏振方向与上基板表面处液晶分子指向矢平行，经起偏器获得的入射线偏光射入液晶层后会随着液晶分子的逐步扭曲而同步旋转. 当到达下基板时，其偏振面旋转达到90°，此时其偏振方向变成与检偏器的偏振方向平行，这样该线偏光就可以穿过检偏器而获得最大透过率；当给液晶盒施加电场时，并且电压大于阈值Vth时，正性向列相液晶分子的扭曲结构就会被破坏，变成沿电场方向排列，这时液晶的旋光性消失，正交偏振片之间的液晶盒失去透光作用，从而获得最小透过率. 当外加电压在0～Vth之间时，穿过液晶盒的透过率位于最大和最小之间,实现了用液晶盒两端电压的大小来控制出射光强的强弱，即实现了振幅调制.1.2 相位调制将液晶视为单轴晶体，液晶能对穿过它的光产生双折射效应，这是SLM可以实现相位调制的主要原因. 液晶的分子轴就是光轴，液晶分子轴平行方向和垂直方向的折射率不同. 光波穿过平行排列的向列液晶层，过球体中心垂直传播方向的中心截面为椭圆，椭圆长轴为非常光折射率ne，短轴是寻常光折射率no. 当在厚度为d 的液晶盒上下基板施加电场时，液晶分子沿电场方向倾斜偏转，不同的电场使液晶分子偏转角度不同. 液晶分子的有效折射率为[7]其中，z轴是液晶层的法线方向，θz是液晶分子相对于z轴的倾角.有效光程差为对应的相位为可见，液晶对光波的相位延迟由外加电压决定，通过改变外加电压可以实现相位调制.1.3 黑栅效应消除电寻址SLM的接收部分是由单个分离的像素组成的二维平面，其相邻像素之间为控制电路部分，都是不透光的，被形象地称之为“黑栅”. “黑栅”效应降低了光的利用效率，影响了生成的光学数据场的质量. 因此，人们采用各种办法消除“黑栅”效应[8-10]. 基于“黑栅”效应的特点，本实验采用4f滤波系统消除“黑栅”效应. 在4f 系统光路中有2个焦距为f的透镜，距离为2f，物距和像距都为f [11]. 4f 系统的滤波原理是：物面上的输入函数f(x, y)经过第1个透镜后实现光学傅里叶变换；在2个透镜的共同的焦平面处得到物函数的傅里叶变换频谱F(u,v)，在该平面，F(u,v)与滤波函数H(u,v)相乘；相乘后的函数再经过第2个透镜后实现光学傅里叶逆变换，得到滤波后的函数g(x, y). 可用数学公式描述这一滤波过程：1.4 数字全息原理同传统的光学全息相同，数字全息术也是通过记录物光波和参考光波干涉光场的强度达到记录物光波的振幅和相位信息的目的，同样分为全息图的记录和再现2个过程. 但是，数字全息的记录使用光敏电子成像器件代替传统全息记录材料记录全息图，常用的记录器件为电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS).若全息图的记录元件是CMOS，设CMOS感光面积为Lx×Ly，包含Nx×Ny个像元，且像元大小为Δx×Δy，则有Δx=Lx/Nx，Δy= Ly/Ny. 当用CMOS记录菲涅尔全息图时，数字全息图的强度分布为[4],其中，k和l为整数，且表示二维脉冲函数，表示CMOS感光面的面积.在菲涅耳衍射近似条件下，光学全息再现像面上光波的复振幅分布为其中，A为复常量，λ为入射光波波长，d为再现距离. 当再现距离等于记录距离时，可得到清晰的再现像. 本实验将CMOS记录的全息图加载在SLM上，然后用光学方法再现全息图.傅里叶变换计算全息图是对物波函数进行傅里叶变换，对得到的频谱的振幅和相位进行编码，生成谱的透射函数作为全息图，然后利用光学傅里叶特性还原图像. 将傅里叶变换计算全息图加载在SLM上，也可用光学方法再现全息图. 具体原理见文献[12-13].在实验中所用到的仪器及光学元件有：液晶SLM(大恒新纪元科技股份有限公司生产，分辨率为1 024 pixel×768 pixel，对比度为1 000∶1，像元大小为26μm×26 μm)、CMOS摄像机(大恒新纪元科技股份有限公司生产，分辨率为1280 pixel×1 024 pixel，像元大小为5.2 μm×5.2 μm)、半导体激光器(输出波长为650 nm)、功率计、空间针孔滤波器、偏振片、半波片、衰减片、光阑、傅里叶变换透镜、计算机. 图2为实验仪器实物图.2.1 SLM像素尺寸测量采用夫琅禾费衍射法测量SLM像素大小，图3(a)为实验装置图. SLM可以视为二维光栅，在接收屏上可以观察到在水平和竖直方向上一系列等间隔的亮点[图3(b)]，亮点之间亮度有强弱之分，而且上下左右都是在第5个亮点处强度最弱. 根据衍射公式[14], 像素尺寸为，其中，λ=650 nm，f=215 mm，x=5.33 mm为实际测量的亮点间的距离. 测量得到像素尺寸为26.2 μm，实际像素尺寸为26 μm，测量的相对偏差为1%.2.2 振幅调制特性测定图4为振幅调制特性测定实验装置. 半导体激光器后面置偏振片，使得输出的是偏振方向竖直向下的线偏振光，输出光依次通过半波片、SLM、检偏器后，入射到功率计的光电探测器上.将半波片分别旋转20°，40°,80°和90°(对应起偏角分别为40°，80°,160°和180°)；旋转检偏器使其从0°～180°变化，每次改变10°，每旋转1次检偏器，将SLM加载一系列灰度值从0～255变化的图像，灰度变化量为25灰度，对应每一灰度值用功率计记录功率值. 分别在4个起偏角的数据中找出1组对比度最高、透过的激光功率变化最大的数据作图分析. 结果表明：当起偏角度为160°时，激光功率变化最大，所以最佳的起偏角为160°. 当起偏角度为160°时，检偏器为70°或160°时，光功率随灰度变化的曲线如图5所示. 当灰度从0～255变化时，光功率随灰度变化而改变，此时空间光调制器为振幅调制模式，其调制区间为灰度0～255.2.3 相位调制特性测定图6为相位调制特性测定实验装置. 1束激光被分束器分成2束平行的相干光束.在 SLM上加载一系列图像，图像分成2部分，如图7所示. 左右两部分分别被2束光照射. 这2束光在经过SLM相位调制后，通过合束器发生干涉，CMOS记录下干涉条纹. 由于SLM的右侧的灰度值由小到大变化，因此，右侧光束的相位也随之发生变化，这样便导致干涉条纹产生相移. 图8清晰地表示出光的传播情况.调节半波片的旋转角度为25°(即起偏角为50°)，旋转检偏器使得检偏角为0°. 在SLM上加载左右不对称的灰度图像，左侧灰度保持0灰度不变，右侧灰度从0～255变化，间隔为25灰度. 每改变1次灰度，采集1次条纹图案. 图9为记录的灰度为(0,255)时的干涉条纹.通过Matlab编程计算对应每幅图像条纹相对于灰度为(0,0)的第1幅图像条纹的相移，作相移与灰度的关系曲线，结果如图10所示.从图10可见，当灰度从0～255变化时，相位有不同程度的移动，说明不同灰度值对相位的调制不同，灰度在25～225区间内，相移随灰度基本呈现线性变化，相移变化量为145°. 因此，SLM相位调制角度为145°.2.4 黑栅效应消除图11为消除黑栅效应实验装置图. 设计五角星图像，如图12(a)所示. 将其加载在SLM上，若不经过4f系统滤波，得到如图12(b)所示的图像. 可见，由于黑栅效应叠加了网格，使得图像模糊，如图12(c)所示. 本实验利用4f系统滤波，滤波器为小孔光阑，将其置于2个透镜的焦平面处. 旋转检偏器，从0°～360°，每旋转20°记录1次图像，得到图12(d)～(v)的结果. 可见，经过4f系统滤波后，图像没有了多级衍射的影响，轮廓清晰，像质有了很大的提升；当检偏角不同时，图像由正像到负像周期性变化. 图12(d)和(m)相同，由于每20°记录1次图像，所以变化周期为180°. 可以明显地看出图像的变化：正像[图12(d),(e),(m),(n)]、负像[图12(h),(i),(p),(s)]和微分像[图12(g),(k),(o),(u),(v)]. 因此，与数值滤波方法相比[8-9]，4f系统模拟滤波方法提取的图像多样化，丰富了教学实验内容.2.5 液晶空间光调制器在数字全息中的应用首先，采用文献[4]的方法获得分辨率板的全息图. 然后，利用图13所示装置获得该全息图的再现像，结果如图14所示. 再现时通过小孔光阑获取离轴光束，可以得到较清晰的离轴全息. 利用SLM获取傅里叶变换计算全息图的再现像的方法可参考文献[13-14].空间光调制器特性及其在数字全息中的应用实验仪是新型的物理实验教学仪器，实验教学内容新颖、丰富，仪器结构紧凑，操作灵活. 除了本文的实验内容，还可以做其他实验，如液晶的扭曲角测量、光的干涉和衍射、微光学元件设计等. 教学实践表明：该实验仪将液晶空间光调制器与现代数字全息技术联系在一起，使学生在物理实验中接触到高新技术，有利于创新型人才的培养.【相关文献】[1] 于凯强,王新柯,孙文峰,等. 基于液晶空间光调制器的太赫兹波频谱调制[J]. 光谱学与光谱分析，2015,35(5):1182-1186.[2] 翟中生,吕清花,严昌文,等. 干涉法测量液晶空间光调制器的相位调制特性[J]. 光电子技术，2015,35(4):222-226.[3] 邱基斯,樊仲维,唐熊忻,等. 基于液晶空间光调制器整形的重频100 mJ全固态1 053 nm钕玻璃激光放大器[J]. 红外与激光工程，2012,41(10):2637-2643.[4] 魏祎雯,罗玉晗,王众, 等. 记录条件优化与再现像去噪提高数字全息像质[J]. 应用物理，2012,2(1):1-6.[5] 夏军,常琛亮,雷威. 基于液晶空间光调制器的全息显示[J]. 物理学报，2015,64(12):124213-1-5.[6] 刘振国,张涛,王健. 振幅型空间光调制器的设计与实现[J]. 光学仪器，2012,34(3):79-82.[7] 刘永军,宣丽,胡立发,等. 高精度纯相位液晶空间光调制器的研究[J]. 光学学报，2005,12(12):1682-1686.[8] 荆汝宏,黄子强. 数字化光学元件中黑栅效应的研究[J]. 应用光学，2010,31(1):47-50.[9] Yang Guo-zhen, Dong Bi-zhen, Gu Ben-yuan, et al. 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近代物理实验 液晶空间光调制器的振幅调制 实验报告
近代物理实验液晶空间光调制器的振幅调制实验报告在光通信、显微和望远等成像系统、自适应光学、光镊等许多应用领域中，都会涉及到光相位的调制，这时就需要用到一种新型的可编程光学仪器——空间光调制器。
空间光调制器是采用LCOS（LiquidCrystalOnSilicon,硅基液晶）芯片来调节光波前的振幅或相位的光学器件。
LCOS芯片是由液晶像元组成的像素阵列，每个像素都能单独地调制光。
对于同一束光来说，像元的尺寸越小，调制得就越精细；像素的个数就是芯片的分辨率，分辨率越高，可调制的自由度就越高。
从早期的铁电物质和扭曲向列液晶结构开始，到利用光电寻址。
滨松的中央研究所和固体事业部致力于空间光调制技术已有30多年的历史了。
其空间光调制器目前主要在高端市场中，以高线性度、高光利用率、高衍射效率等性能著称。
对于滨松空间光调制器LCOS本身的性质来说，它只改变光的相位，而不影响光的强度和偏振状态（振幅/光强的调制需要通过光路来实现）。
通过改变电压来改变液晶的排列方式，相位调制随着液晶的排列方式而变化。
通过CMOS背板和PC输出的DVI信号，液晶的排列是单像素可控的。
选择分辨率和像元大小LCOS是由像素阵列组成的，目前滨松可以提供两种分辨率：792×600，1272×1024；对于792×600分辨率的产品，还有两种像元大小可供选择：20μm，12.5μm。
不同的分辨率和像元大小以系列表示在产品型号的前半部分，如X10468-08，X10468指的就是该型号的产品分辨率为792×600，像元大小为20μm。
表中的“有效面积（Effecttiveareasize）”是指LCOS头上可以对光进行调制的液晶面的面积。
而用户在选型时，需要考虑该面积是否可以容纳下所需调制的光斑大小。
“填充因子（Fillfactor）”则是指单个像素有效面积占总面积的百分比，它在影响光利用率方面比较关键。
振幅调制器的设计MC1496之欧阳术创编
通信电子课程设卄实验报告课程名称振幅调制器的设廿专业通信工程册级学号姓名指导教师2015年7月12日目录一、顶目糊述11引言 (3)1.1顶目简介 (3)1.2任务及要求 (4)二、顶目实施过程2.1 MCI496内部结构及原理 (4)2.2原理设廿内容 (6)82.2.1普通调幅电路设廿 (6)222抑制载波的双遊带调幅7 2.2.3普通调幅与载液被抑制双边带调幅波的区别82.3元件参数设廿 ............................................................................ -8三、结果分析3.1调幅电路工作11程 (10)3.2调幅电路实验结果 (12)3.2.1AM普通调幅调制波形输出 (12)3.2.2 DSB载波被抑制双血带调幅1形输出 (13)3.2.3信号滌的输出 (13)0s顶目总结 (14)五、相关介绍 (15)穴、参考文献 (16)七、附录 (16)一、项目槪述11引言振幅调制，是用调制信号去控制载玻的振幅，使其师调制信号线性变化，而保持敎波的角颐率不变。
而在振幅调制中，Q根据所取出已调制信号的频谱分量不同，分为普通调幅(标准调幅, AM)、抑制载波的双血带调幅(DSB )o他们的主要区别是产生的方法和额谱结构。
而在高额电子线路中的振幅调制，其实就是视为两个信号相乘或包含相乘的过程。
目前在无线电通信、广播电视等方面得到广泛应用。
本文利用MultisimB软件仿真平台，对MCI496构成的调幅电路进行软件仿真和实际电路測试，并分桥比较測试结果。
通过课程设廿，使学生抽强对高颐电子技术电路的理解，学会查寻资料、方案比较，以及设廿、廿算等坏节。
进一步提高分林、解决实师问题的能力，加造一个动册动手、独立开展电路实验的机会，锻炼分析、解决髙顺电子电路问题的实师本领，真正实现由课本知识向实师能力的转化；通过典型电路的设廿与制作，)1D 深对基本原理的了解，増强学生的实践能力。
振幅型空间光调制器的研究
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液 一 晶分 ～ 子电 压
图 １ 液晶分子电压区域
图３ Ｃ Ｘ Ａ２ １ １ Ｒ伽 马校 正 图
采样， 保持模块采用Ｃ Ｘ Ａ３ ５ １ ２ Ｒ芯片 ．将 接收到的经过 Ｃ ＸＡ ２ １ １ １ Ｒ 芯 片处 理的信号进行采样 。Ｃ Ｘ Ａ ３ ５ １ ２ Ｒ是液 晶屏 的驱动芯片 ． 内含线 液晶屏是液晶空间光调制器的核心部件 ． 本 文主要采用 Ｓ Ｏ ＮＹ公 同时也含有定 时发生器和输出缓 冲 司的 Ｌ Ｃ Ｘ ０ ２ ９ Ｃ Ｎ Ｔ来构建空间光调制器系统 Ｌ Ｃ Ｘ ０ ２ ９ Ｃ Ｎ Ｔ是一款薄膜 性反转放大器及模拟多路分离器 ． 能够直接驱动液 晶显示屏 ， 控制像素点 ， 对视 频信 号进行相应 的处 晶体 管液 晶显示 屏。材料是扭曲向列液晶 ． 具有 ９ Ｏ ｏ 的扭 曲角 ； 它的对 器 ； 理 。 角线 长度 是 ２ ． ３ ｃ ｍ． 具有 １ ０ ２ ４ （ Ｈ） ｘ ７ ６ ８ （ Ｖ ） ＝ ７ ８ ６ ， ４ ３ ２的像素点 数 ： 其光透 锁相 环模块采 用 Ｃ Ｘ Ａ３ １ ０ ６ ＡＱ芯 片 ．其 是一 款专用 的锁相 环芯 过率 为 １ ６ ％； 它可 以支持 ＸＧ Ａ， Ｓ Ｖ ＧＡ， Ｖ Ｇ Ａ等多种 视频信 号 ； 具有 内 内置有 振荡器 、 充 电泵 、 相位检测 器和计数器 ， 通过寄存 器设置值 置 的行驱动器和场驱 动器 ： 另外 ， 还具有使得 图像显示上 ／ 下、 左／ 右反 片 ， 可 以给计数器设置倍率 将行 同步信号输入到 Ｃ Ｘ Ａ ３ １ ０ ６ Ａ Ｑ ． 经过倍频 转 的功能 。 同时该芯片还具有 功耗低 ． 支持多种 液 晶显示屏 的输入 端总共 包括 ３ ２个 端 口．这些端 口主要 分为四 可 以产生 系统所需 的基 准时钟 ： 支持输 人场 同步信 号的频率范 围为 １ ０ ～ １ ０ ０ Ｋ Ｈ ｚ ． 时钟信号 类， 分别 为电源信号类 、 行 场同步信号类 、 视频信号 Ｖ Ｓ Ｉ Ｇ类 、 控制信号 显示模 式 ． 输 出频 率为 １ ０ ～ １ ６ ０ Ｍ Ｈ ｚ ． 能够通过 Ｓ Ｐ Ｉ 接 Ｅ ｌ 与控制 器进 行通信 ． 实现 类。 四类端 口接收驱动电路的信号 ． 最终将通过 Ｖ Ｇ Ａ接 口输出的视频 数据交换等多种功能 信号显示在液 晶屏上 时钟信号发生模块采用 Ｃ Ｘ Ｄ ３ ５ ０ ０ Ｒ芯片 ． 主要用 于产生整个系统 ３ 硬 件 驱 动 电路 的设 计 所需要 的时钟 信号 ， 芯 片具有一个 内置的 串行接 Ｅ １ ． 通过单 片机等外 还支持上／ 下， 左／ 右反转 ， 同 液 晶空 间光调制器 的硬件 电路通过 采用模 块化的设计方法 ． 将其 部控制可 以支 持各种分辨率 不同的信号 ： 时还支持线反转 和场反 转 ：可以通过 Ｓ Ｐ Ｉ 接 口与单 片机相 连通 信 ． 选 分为两个部分 ， 包括 了驱动 电路部分 与液 晶屏显示 部分 。 驱 动电路【 啷 择工作模式 。 分包括 视频信号 处理模块 、 采样／ 保 持模块 、 显 示控制 模块 、 锁相环模 本系统采用 Ａ Ｔ ＭＥ Ｌ公司的 Ａ Ｔ ８ ９ Ｓ ５ ２单 片机作为处理器 ． 它是一 块、 单片机 电路模块 、 电源模块 。 其 中， 视频信号处理模块和采样／ 保持 种功耗较低 、 性能较高的 ８位 Ｃ ＭＯ Ｓ微控制器 ． 而且具有 ８ Ｋ Ｆ １ ａ ｓ ｈ存 模 块组成 了驱动 电路的模拟视频 处理部分 ． 锁 相环模块和时钟信号 发
振幅调制电路的设计及制作
西南科技大学课程设计报告课程名称：高频电子线路课程设计设计名称：振幅调制电路的设计与制作姓名：学号:班级：指导教师：起止日期：2013.12.6-2013.12.20西南科技大学信息工程学院制课程设计任务书学生班级：学生姓名：学号：设计名称：振幅调制电路的设计与制作起止日期：2013.12.06 指导教师：设计要求：考察知识点：振幅调制的原理；采用乘法器设计低电平调幅电路的知识点的掌握；载波信号为1MHz，低频调制信号为1kHz，两个信号均为正弦波信号。
这两个输入信号可以采用实验室的信号源产生，也可以自行设计产生，采用乘法器1496设计调幅电路。
产生DSB信号，输出信号幅度>200mV。
课程设计学生日志时间设计内容2013.12.16 查阅资料，确定方案2013.12.16 设计总体方案2013.12.17 根据方案，设计电路图2013.12.18 根据电路用multisim进行仿真2013.12.23 焊接实际电路，并进行调试2013.12.25 答辩课程设计考勤表周星期一星期二星期三星期四星期五课程设计评语表指导教师评语：成绩：指导教师：年月日振幅调制电路的设计与制作一、设计目的和意义掌握用集成模拟乘法器构成振幅调制电路二、设计原理调制的信号为DSB波（即双边带调幅信号）。
采取乘法器低电平调幅电路进行设计。
集成模拟乘法器是完成两个模拟量相乘的电子器件。
在高频电子线路中，振幅调制的过程可视为两个信号相乘或包含相乘的过程。
振幅调整是用低频调制信号控制高频载波的振幅，从而使振幅按调制信号的规律而变化，调制上一个非线性过程。
设调幅电路输出高频载波信号为（t）=cos t基带信号为单频低频信号（t）=cosΩtU DSB(t)=KU Cm UὨm COSὨt * COSw C t=kU Cm UὨm/2 *COS(w c-Ὠ)t + kU Cm UὨm/2 *COS(w c+Ὠ)t集成模拟乘法器MC1496是目前常用的平衡调制/解调器，内部电路含有8 个有源晶体管1413121110987654321SIG+GADJ GADJ SIG-BIAS OUT +NCV-NCOUT -NCCAR -NC CAR +1262314511084MC1496各引脚功能如下：1）、SIG+ 信号输入正端 2）、GADJ 增益调节端 3）、GADJ 增益调节端 4）、SIG- 信号输入负端 5）、BIAS 偏置端 6）、OUT+ 正电流输出端 7）、NC 空脚 8）、CAR+ 载波信号输入正端 9）、NC 空脚 10）、CAR- 载波信号输入负端 11）、NC 空脚 12）、OUT- 负电流输出端 13）、NC 空脚 14）、V- 负电源三、 详细设计步骤1. 设计电路图2.用Multisim对电路进行仿真Mc1496乘法器：仿真波形：3.焊接电路，调试四、设计结果及分析调制信号的幅度大小对振幅调制波形的影响较大，调制的波形的幅度随调制信号的变化成线性变化的，此外电路中的负载对调幅波形影响也较大，因为调节滑动变阻器的值改变了U Q从而会改变波形。
振幅型空间光调制器的设计与实现
振幅型空间光调制器的设计与实现振幅型空间光调制器是一种高度可调节的光学元件，可以用于光学信息处理和显示等领域。
其优点在于具有可编程性、高分辨率和高刷新率等特点，因此受到了广泛的关注。
本文将介绍振幅型空间光调制器的设计与实现，并探讨其应用前景。
一、振幅型空间光调制器的原理与结构振幅型空间光调制器是一种基于液晶技术的光学器件，其基本原理是通过液晶分子的旋转来控制光的偏振方向，从而实现光的强度调节。
具体而言，液晶分子在电场的作用下会发生旋转，进而改变光的偏振方向，从而达到调制光强的目的。
振幅型空间光调制器通常由液晶层、偏振器、电极等部分组成。
其中，液晶层是关键组成部分，其结构与普通的液晶显示屏类似，由两块玻璃基板和夹在中间的液晶层构成。
电极部分则用于对液晶层的电场进行控制，以达到调制光强的目的。
偏振器则用于控制入射光的偏振方向，防止退偏振效应的发生。
二、振幅型空间光调制器的设计与实现1.液晶层的制备液晶层是振幅型空间光调制器的关键组成部分，其质量对器件的性能有着至关重要的影响。
目前，液晶层的制备主要采用离子束刻蚀法和平面蒸发法等，其中以离子束刻蚀法最为常见。
具体而言，离子束刻蚀法将液晶层沉积在基板上，然后通过离子束蚀刻的方式在其上加工进一步的结构，以实现对液晶分子的控制。
2.电极的设计与制备电极是振幅型空间光调制器的重要组成部分，其作用是通过电场控制液晶分子的旋转，实现光的强度调节。
电极可以采用金属薄膜沉积方法或者蚀刻加工方法进行制备。
其中，金属薄膜沉积法是一种较为常见的方法，具体步骤为：将金属薄膜沉积在基板上，然后通过光刻和蚀刻的方式制得细小的电极，并用导线连接到控制电路中。
3.偏振器的选取与安装偏振器是振幅型空间光调制器中的必要组成部分，其作用是控制入射光的偏振方向，防止退偏振效应的发生。
目前，高性能的偏振器一般采用偏振片和波片的组合结构。
偏振片用于选择入射光的偏振方向，波片则用于将非线性偏振分量转变为线性偏振分量，从而避免光的退偏振现象的发生。
振幅调制实验报告体会(3篇)
第1篇一、实验背景振幅调制（Amplitude Modulation，AM）是无线通信中最基本的调制方式之一。
它通过改变载波信号的振幅来传输信息，使得调制信号能够有效地被携带和传输。
本次实验旨在通过搭建振幅调制实验电路，加深对振幅调制原理和过程的理解，并掌握实验操作方法。
二、实验目的1. 理解振幅调制的原理和过程；2. 掌握振幅调制实验电路的搭建方法；3. 熟悉实验仪器的使用；4. 通过实验验证振幅调制原理，分析实验结果。
三、实验原理振幅调制是将调制信号（信息信号）与载波信号进行乘法运算，得到调幅波。
调制信号与载波信号之间的关系可以用以下公式表示：\[ m(t) = A_c \cos(2\pi f_c t) \]\[ s(t) = m(t) \cdot c(t) \]\[ r(t) = s(t) \cdot A_c \cos(2\pi f_c t) \]其中，\( m(t) \)为调制信号，\( c(t) \)为载波信号，\( A_c \)为载波幅度，\( f_c \)为载波频率，\( r(t) \)为调幅波。
调幅波可以分解为三个部分：载波、上边带和下边带。
其中，上边带和下边带分别包含了调制信号的信息。
为了提高传输效率，可以采用双边带调制（DSB）或单边带调制（SSB）。
四、实验过程1. 搭建振幅调制实验电路（1）根据实验要求，选择合适的调制信号和载波信号；（2）搭建乘法器电路，实现调制信号与载波信号的乘法运算；（3）搭建滤波器电路，滤除乘法运算产生的杂波；（4）搭建放大器电路，对调幅波进行放大。
2. 测量调幅波参数（1）使用示波器观察调幅波波形，记录其幅度、频率和相位；（2）使用频谱分析仪分析调幅波频谱，确定上边带和下边带的频率范围；（3）计算调幅系数，分析调制信号与载波信号之间的关系。
五、实验结果与分析1. 调幅波波形观察通过示波器观察调幅波波形，可以发现调幅波幅度随调制信号变化而变化，符合振幅调制原理。
空间光调制器PPT课件
空间光调制器：Spatial Light Modulator(SLM),一种对光波的空间分布进行调制的器件。
小单元——像素 当读出光通过调制器时，其光学参量（振幅、强度、相位或偏振态）就受到空间光调制器各单元的调制，结果变成了一束具有新的光
写入信号把信息传递到SLM上相应位置，以改变SLM的
透过率分布的过程——寻址。 光寻址是并行寻址方式。
液晶材料：最为广泛的一种电光效应材料。 写入信号把信息传递到SLM上相应位置，以改变SLM的透过率分布的过程——寻址。 电寻址通过条状电极来传递信息，电极尺寸的减小有一个限度，所以像素尺寸也有限度。 按其在系统中的位置区分： input-SLM
对基片表面处理，可使液晶分子平行于基片且 容易排成同一方向。如：摩擦定向方法。
●向列型（nematic）液晶
液晶分子大致以长轴方向平行配到，因此具有一维
●信近息晶 可型以（多空s通m道间ec并tic行的）或液交规晶叉传则播。性排列。此类型液晶的粘度小，应答速度快， 是最早被应用的液晶，普遍的使用于液晶电视、笔记本 按其在系统中的位置区分： input-SLM
●近晶型（smectic）液晶
具有二维空间的层状规则性排列，各层间则有一维的顺 向排列。一般而言，此类分子的黏度大，印加电场的应 答速度慢，比较少应用于显示器上，多用于光记忆材料 的发展上。
●胆甾型（cholesteric）液晶
此类型液晶是由多层向列型液晶堆积所形 成，为向列型液晶的一种，也可以称为旋 光性的向列型液晶,因分子具有非对称碳中 心，所以分子的排列呈螺旋平面状的排列， 面与面之间为互相平行，而分子在各个平 面上为向列型，液晶的排列方式，由于各 个面上的分子长轴方向不同，即两个平面 上的分子长轴方向夹着一定角度；当两个 平面上的分子长轴方向相同时，这两个平 面之间的距离称为一个pitch(螺距）。 cholesteric液晶pitch的长度会随着温度的 不同而改变，因此会产生不同波长的选择 性反射，产生不同的颜色变化，故常用于 温度感测器。
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空间光调制器系统的工作过程是接收来 自计算机的显卡输 出， 对信 号进行处理， 将视频信号显示在
０ ９英寸 薄膜 晶体管 液 晶屏 （ｈｎｆｍ ａｓｓｏ ｑ ｉ ｒｓａ ｄｓｌｙ Ｔ Ｔ Ｌ Ｄ） 。整机 系统有 硬件部 ． ｔｉ ｌ ｔ ｎｉ ｒｉｕｄｃｙｔｌ ｉ ａ ， Ｆ －Ｃ 上 ｉ ｒ ｔ ｌ ｐ
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频信 号 处理过 程进行 详 细 阐述 ， 出 了硬 件 的设 计 方 法 和软 件 的处 理 流程 ， 给 对使 用 的芯 片 的 功
能进 行详 细解释 ， 系统 功能进 行验证 。液 晶空 间光调 制 器是 一种 对 光相 位进 行 调 制 的光 学 器 对
件， 该设计 成 果对 空 间光调 制 器的研 究和 制作 具有较 大的指 导意 义。
刘振 国 张 涛 王 健 ， ，
（． １ 杭州 电子科技大学 电子信息学院， 浙江 杭州 ３０ １ ； ． １０ ８ ２ 聚光科技（ 杭州） 股份有限公司 ， 浙江 杭州 ３０ ５） １０ ２
摘要 ：阐述液 晶 空间光调 制 器的设计 原理 、 工作 流程 和设 计方 法 。对视 频 信号做 简要 分 析 ， 对视
第３ ４卷 第 ３ 期 ２１ ０ ２年 ６ 月
光
学
仪
器
Ｖｏ． ４ １３ ，Ｎｏ ３ ． Ｊ ｎ ，２ １ ｕ ｅ ０２
ＯＰ Ｃ Ｌ Ｉ Ｓ ＴＩ Ａ Ｎ ＴＲＵ Ｍ ＥＮＴＳ
文 章编 号 ：１ ０ —６ ０ ２ １ ） ３０ ７— ４ ０ ５５ ３ （０ ２ ０ห้องสมุดไป่ตู้—０ ９０
振幅型空 间光调制器的设 计与实现 ＊
引 言
空间光调制器是实时光学信息处理 、 自适应光学和光计算等现代光学领域的关键器件 ， 凭借它实时 性 和灵活 性 ， 泛应 用于模 式识 别 、 广 图像 处 理 、 字 全 息 、 间滤 波 和 二元 光学 等 领 域 ＿ 。液 晶空 间光 调 数 空 １ ］ 制器是一种对光相位进行调制 的光学器件 ， 以液 晶的电控 向列扭曲效应和电控双折射效应为主要工作原 理＿， ２ 采用 电寻址 方 式 ， ］ 响应 速度 快 ， 驱动 电压低 ， 功耗 小 ， 干扰 能 力强 ， 积小 ， 抗 体 因而 受 到普 遍 重视 。研
关键 词 ： 相位 调制 ； ｍｍａ校正 ； 相环 Ｇａ 锁 中图分 类号 ： ４ ． 文献标 识码 ： ＴＨ ７ １ ４ Ａ ｄ ｉ ０ ３ ６／．ｓｒ １ ０—６ ０ ２ １． ３ ０ ６ ｏ：１． ９ ９ ｊｉ Ｌ ０ ５５ ３ ． ０ ２０ ． １ ｓ
Ｄｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｃ ｎｓ ｒ ｃ ｉ ｎ ｏ ｈｅ ｌｑｕ ｄ ｃ ｙ ｔ ｌｓ ｔａ ｉ ｈ ｓ ｇ ｎ ｏ ｔ ｕ ｔｏ ｆ ｔ ｉ ｉ ｒ ｓ ａ ｐａ ｉ ｌｌｇ ｔ
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