斜入射液晶空间光调制器的特性
第33卷 第5期2006年5月中 国 激 光CHINESEJOURNALOFLASERSVol.33,No.5May,2006
文章编号:0258-7025(2006)05-0587-04
斜入射液晶空间光调制器的特性
叶必卿1,陈 军1,福智央2,伊ヶ崎泰则2,井上卓2,原 勉2(1浙江大学现代光学仪器国家重点实验室,浙江杭州310027;2浜松光子株式会社,日本)
摘要 用读出光斜入射到液晶空间光调制器(LC-SLM)的读出面,是一种有效的提高空间光调制器(SLM)读出效率的方法。测量了读出光以不同角度入射到液晶空间光调制器的读出面上时,相位调制深度与写入光强的关系、衍射效率与二值光栅对比度的关系。得到随着入射角度的增加,最大相位调制深度减小,而衍射效率变化并不明显。在45°时有最大相位调制深度2.0936π和35.4%的正一级衍射效率。关键词 信息光学;液晶空间光调制器;斜入射中图分类号 TH744 文献标识码 A
Oblique-IncidenceCharacteristicofParallel-AlignedNematic-Liquid-CrystalSpatialLightModulator
YEBi-qing1,CHENJun1,NorihiroFukuchi2,
YasunoriIgasaki2,TakashiInoue2,TsutomuHara21StateKeyLaboratoryofModemOpticalInstrumentation,
ZhejiangUniversity,Hangzhou,Zhejiang310027,China2HamamatsuPhotonicsK.K.,Japan
Abstract Itisavalidwaytoimprovetheread-outlightefficiencyofspatiallightmodulatorthattheincidentread-outlightobliquelyenterstheread-outplaneoftheliquidcrystalspatiallightmodulator.Withdifferentincidentangles,therelationsofthephasemodulationdepthandthewrite-inlightintensityandofthediffractionefficiencyandthecontrastofthebinarygratingaremeasured.Itisfoundthat,withincreasingincidentangle,themaximumdepthofthephasemodulationdecreases,butobviouschangeofthediffractionefficiencydoesnotoccur.With45°incidentangle,themaximumdepthofthephasemodulationreaches2.0936π,andthepositivefirstorderdiffractionefficiencyis35.4%.Keywords informationoptics;liquidcrystalspatiallightmodulator;obliqueincidence
收稿日期:2005-05-26;收到修改稿日期:2005-11-13 作者简介:叶必卿(1978—),女,浙江杭州人,浙江大学博士研究生,主要从事激光与非线性光学的研究。E-mail:canoo@zju.edu.cn
1 引 言 空间光调制器(SLM)在二维空间内可以对光信息包括振幅、相位、偏振态三方面进行调制。液晶空间光调制器就是利用液晶的电光效应来达到对光波的调制,它已经在相关光学、自适应光学、光互连、光束变换、光运算、光存储和神经网络[1～3]中得到广泛的应用,并有希望在未来的光计算机中作为接口器件[4]。因此它的光调制特性越来越为人们所关
注。当空间光调制器工作在正入射情况时,必须利
用分光镜使得入射光和反射光分离,以使得到的反射光光强被极大衰减,在一定程度上限制了它的应用。为了得到更强的反射光强,采用读出光斜入射模式是一种有效的方法。虽然对于正入射工作模式的特性研究已经有大量报道[5,6],但空间光调制器
的斜入射调制特性研究尚少报道。本文测量了光寻址液晶空间光调制器的斜入射光学调制特性,在45°入射时得到最大2.0936π的相位调制深度和35.4%的正一级衍射效率。2 液晶空间光调制器的结构 液晶空间光调制器的结构如图1所示,光电导层α-Si∶H层能将某点写入光的强度转化为对液晶层上对应点的电压强度用来实现光寻址。液晶层被夹在玻璃片和高反射率绝缘层(DielectricMirror)之间,用以实现光调制。读出光被高反射率绝缘层反射,两次经过液晶层后,写入光的光强信息就载入到读出光的相位中。实验中测量的液晶空间光调制器是滨松光子株式会社生产的x7550型反射式纯相位调制器[7]。图1空间光调制器的结构Fig.1Structureofspatiallightmodulator图2液晶空间光调制器的调制原理Fig.2Principleofphasemodulation图2为空间光调制器的工作原理图,这种空间光调制器中液晶分子排列为平行排列而非扭曲排列。在没有写入光时由于光电导层电阻值大,液晶层上几乎没有外加电压,液晶分子沿oy方向排列不发生倾斜,如图2(a)所示。当有入射光时,光电导层电阻值减小,液晶层有外加电压。液晶分子受电压作用由原来的oy方向在yoz平面上向z轴方向倾斜。在极限情况下与z轴平行。在入射光强较小的一般情况下液晶分子的排列如图2(b)所示,与z轴成θ角。此时液晶层的光折射率改变,导致反射光的相位产生延时。与扭曲排列的液晶空间光调制器不同,这种平行排列的调制器对反射光的偏振没有调制作用,仅改变其相位,可用来实现纯相位调制。3 液晶空间光调制器的斜入射特性3.1 相位调制的特性研究相位调制特性的实验装置如图3所示。用波长为680nm的半导体激光作为写入光,经过由透镜L3,L4组成的望远镜系统扩束后均匀而垂直地入射到LCD上。LCD由计算机控制起电寻址作用。写入光通过LCD后照射到空间光调制器(SLM)的入射面上[8]。He-Ne激光作为读出光经过由L1,L2组成的望远镜系统准直、扩束后以η角入射到空间光调制器的读出面,其反射光光强由能量计测出。起偏器P1和检偏器P2的快轴方向相互垂直且均与y轴成45°角。液晶空间光调制器工作在频率为1kHz,峰-峰电压值为6V的方波电压下。
图3研究相位调制特性的实验装置Fig.3Setupformeasuringphasemodulation
实验中用计算机控制改变半导体激光器的光强,即将不同灰度值写入LCD,测量在不同灰度值下的反射光强。定义灰度值0表示无光强透过,灰度值256表示能透过全部光强。通过分析反射光光强可以计算出空间光调制器的相位调制深度[5],反
射光与相位调制的关系方程式为I( )=(Imax-Imin)sin2( /2)+Imin,
其中Imax和Imin分别为所测出光强的最大值和最小值。I( )为不同写入光强下的反射光光强, 为不同写入光强下调制器的相位调制深度。图4为在不同灰度值下反射光的光强。不同曲线对应不同的入射角,在灰度值230之后各条曲线的反射光强度几乎不变,表明此后液晶空间光调制器对读出光的相位调制已趋于饱和。图5表示相位调制深度与灰度值之间的关系,不同曲线对应不同的入射角。由图5可见,随着灰度值的增加,相位调制深度几乎呈线性增长,并在灰度值230左右达到
588中 国 激 光 33卷 饱和。随着入射角度的增加,相位调制深度的极大值逐渐减小,但在45°时仍有大于2π的相位调制深度。表1列出了各个角度下的相位调制深度值。图4不同入射角下的输入光强和输出光强的关系Fig.4Intensityofreadoutlightversusinputlevelatvariousincidenceangles图5空间光调制器的相位调制特性Fig.5Phasemodulationcharacteristicatdifferentincidenceangles表1空间光调制器在不同入射角下的最大调制深度Table1MaximumdepthofphasemodulationatdifferentincidenceanglesEntranceangle/(°)Depthofphasemodulation/π102.9401202.8274302.5572402.4001452.09363.2 衍射效率研究衍射特性的实验装置如图6所示。实验装置中仅有一个起偏器P1,起偏器的快轴方向与y轴平行。在LCD中写入0.83lines/mm的二值光栅。用计算机控制改变二值光栅的对比度,以得到最大的衍射效率。用能量计测量不同对比度下各个衍射能级的光强,并用CCD记录衍射图形。液晶空间光调制器仍工作在频率为1kHz,峰-峰电压值为6V的方波下。图7所示为45°入射角下正负一级衍射的衍射效率。实验中固定二值光栅中的一个值为灰度值64,改变另一个值使其灰度值由0增加到256,由此造成二值光栅对比度的变化。x轴即表示该灰度变化值。由图7可见随着二值光栅对比度的改变,衍射效率有明显的起伏。在灰度值等于0和128的点与基准值64的灰度值差相等,因此相对应两处的光栅对比度相同,但是由图可见其衍射效率并不相同。这是因为在这两个灰度值下由于光强的不同导致相位调制深度不同引起的。图中△表示的曲线代表调制深度。由图可以看到在相位调制深度达到极限值之后衍射效率几乎不变,由此解释了点0和128对应的衍射效率不同。表2所示为不同入射角度下最大衍射效率值。随着角度的改变衍射效率略有变化,在各个角度下衍射效率均大于35%。
图6研究衍射特性的实验装置Fig.6Setupformeasuringdiffractionefficiency
图745°角下的衍射效率Fig.7Diffractionefficiencyat45°
表2不同入射角下得到的衍射效率Table2DiffractionefficiencychangewithentranceangleEntranceangle/(°)+1stleveldiffractionefficiency/%1035.22036.13037.34036.34535.4
589 5期 叶必卿等:斜入射液晶空间光调制器的特性
光电子技术与器件 光调制与器件
出定性的分析以及定量的计算,得到与测试一致的结果。
图6参9(于晓光)TN3662007054610光学外差探测信噪比研究=Signal noise r at io in opt ical heter odyne detection[刊,中]/马宗峰(北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院.北京(100083)),张春熹//光学学报.―2007,27(5).―889892理论分析了光学外差探测系统的信噪比,给出了计算信噪比的一般公式。
理论分析表明,当探测器光敏面上本振光与信号光的振幅、相位、偏振都满足严格的匹配时,外差效率最大。
对场分布为艾里函数的光外差信噪比进行研究和数值模拟。
结果表明,当艾里斑尺寸的比例系数控制在0.8~1.2内,并使信号光斑主轴偏移量x0控制在0. 5以下,探测器的尺寸在(0.6~0.8)f/d内时,可获得> 0.7P s/h B的信噪比。
图4参7(严寒)TN3662007054611几种四象限探测器测角算法的分析研究=Analysis and research on sever al angle measurement algorit hms based on four quadrant detector[刊,中]/胡贤龙(中科院上海技物所.上海(200083)),周世椿//激光与红外.―2007,37 (6).―546547,551在不考虑探测器非均匀性影响的情况下,分析了传统四象限测角算法和另外几种算法计算入射光的俯仰角和偏转角的性能,还比较了在整个平面内各个算法得到的俯仰角的误差曲面。
从比较中看出,采用曲线拟和的方法,硬件实现简单,测角精度也比较高。
图8参2(王淑平)TN3662007054612激光辐照光伏型光电探测器热效应的有限元分析=F inite element analysis of thermal effect of phot ovoltaic det ector ir radiated by laser[刊,中]/刘全喜(四川大学电子信息学院.四川,成都(610064)),齐文宗//应用光学.―2007, 28(3).―275279建立了高斯激光辐照光伏(P V)型光电探测器温升的三维物理模型,采用有限元分析方法计算了探测器的三维温度场分布,探讨了辐照时间、胶层厚度和胶层热导率对熔融损伤阈值及热恢复时间的影响。
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。
扭曲向列型液晶空间光调制器偏振分光特性的实验测试
1. 引言
液晶空间光调制器(liquid-crystal spatial light modulator，简称 LCSLM)能够将信息通过控制驱动信号 加载于二维的光学场上， 从而改变入射光波的相位、 振幅、 偏振等光学信息。 LCSLM 具有空间分辨率高、 响应速度快、可编程性、实时性强等优点，受到国内外学者和工程技术人员的青睐，在空间激光通信、多 目标跟踪指向与制导、 激光加工、 光学信息处理、 激光惯性核聚变、 微光光学等领域有着重要的应用[1] [2]。 LCSLM 按照控制信号不同可分为光寻址和电寻址两类；根据其调制对象的不同可分为振幅型、相位 型、 复合型； 按照光输出方式分为反射式和透射式两种； 按照液晶内部分子排列可分为扭曲相列型(Twisted Nematic LCSLM，简称 TN-LCSLM)和零扭曲相列型(Zero Twisted Nematic LCSLM，简称 ZTN-LCSLM)。 TN-LCSLM 也属于向列型液晶空间光调制器，不加电压时内部液晶分子从前表面到后表面呈递进扭曲， 总扭曲角一般为 90˚。TN-LCSLM 具有旋光作用，可以对入射光束振幅、相位和偏振进行调制，是当代 处理光学信息的重要器件。 针对 TN-LCSLM 的输出特性、 时间特性以及空间特性的测试已有许多研究， 例如针对相位调制深度、 相位以及振幅调制特性的测试已经提出众多测试方法，包括马赫增德尔干涉法[3]、双缝干涉法[4]、共路 干涉法等[5] [6] [7]。在上述针对 TN-LCSLM 特性测试实验或者是将其用于其它应用光学系统时，均需在 TN-LCSLM 的前后面分别增加一个偏振片，进而考虑第二偏振片后输出光的特性。而对于两个偏振片之 间、尤其是入射光进入 TN-LCSLM 后以及由 TN-LCSLM 后表面出射后，这一阶段光束的变化情况以及 相关理论分析很少有过研究。事实上，有关 ZTN-LCSLM 在该研究方向的探讨却比较深入，例如将其作 为共光路偏振分束装置[8] [9]或用来产生特定的偏振光[10] [11]，进一步可将其应用于共光路干涉仪、光 开关[12]等。 工程技术中，在共光路下实现光束的分离有着重要的用途，分束以后实现能量、波前相位、光束方 向的可控性，对空间光调制器性能的提升有着很大的影响。基于这一特性，可以将这种 LCSLM 用于实现 双折射透镜[13]、二元分光元件[14] [15]、共光路偏振移相器[16]、以及用于可调对比度干涉仪中，等等。 本文借助 ZTN-LCSLM 偏振分光的研究思路，以晶体双折射原理出发，重点利用实验的方法来讨论 TN-LCSLM 的偏振分光特性。 TN-LCSLM 价格相对较低， 响应速度较快， 针对其偏振分光特性进行研究， 可以进一步扩大其应用领域。同时，还可以帮助我们进一步深入认识 TN-LCSLM 的自身特性。
《液晶空间光调制器在涡旋光束和矢量光束合成中的应用研究》范文
《液晶空间光调制器在涡旋光束和矢量光束合成中的应用研究》篇一一、引言近年来，随着光子技术的发展和需求的提升，光学合成技术在各种科学领域，尤其是物理和工程领域得到了广泛的关注和应用。
其中，液晶空间光调制器（LCOS）作为一种灵活且高效的光学器件，在光束合成中扮演着重要的角色。
本文将重点探讨液晶空间光调制器在涡旋光束和矢量光束合成中的应用研究。
二、液晶空间光调制器概述液晶空间光调制器（LCOS）是一种利用液晶技术进行空间光调制的光学器件。
其工作原理是通过改变液晶分子的取向来调制通过其的光波的振幅、相位和偏振态。
因此，LCOS能对输入光束进行复杂的光场处理和调制。
三、涡旋光束与矢量光束涡旋光束是一种具有螺旋相位波前的特殊光束，其具有轨道角动量的特性，在量子信息处理、微粒操控等领域有广泛应用。
而矢量光束则具有空间变化的偏振态，常用于实现特殊的偏振调控和偏振场操控。
四、液晶空间光调制器在涡旋光束合成中的应用由于液晶空间光调制器具有高精度的相位和振幅调制能力，因此它被广泛应用于涡旋光束的合成。
通过精确控制LCOS的像素单元，可以生成具有特定螺旋相位波前的涡旋光束。
此外，LCOS还可以通过调整不同涡旋光束的相对相位和振幅，实现多个涡旋光束的合成，从而生成更复杂的光场结构。
五、液晶空间光调制器在矢量光束合成中的应用液晶空间光调制器还可以用于矢量光束的合成。
通过调整LCOS的像素单元对不同区域的光波的偏振态进行独立控制，可以生成具有特定偏振分布的矢量光束。
此外，通过结合多个不同偏振态的矢量光束，LCOS可以实现更复杂的偏振场操控，从而在光学微操作、三维显示等领域展现出巨大潜力。
六、研究进展与展望随着光学器件技术的发展和需求推动，液晶空间光调制器在涡旋光束和矢量光束合成中的应用已经取得了显著的进展。
未来，随着LCOS技术的进一步发展和完善，其在更复杂的光场处理和合成中将发挥更大的作用。
此外，随着对光学系统集成度和能效的需求增加，研究者们将继续探索更高效的LCOS器件及其在多种光束合成中的应用。
空间光调制器 入射光 非平行光
空间光调制器入射光非平行光空间光调制器是一种能够控制光的相位、振幅或极化状态的器件。
它通常由一个光学晶体或半导体材料制成，利用外加电压来改变光传播中的折射率，从而实现光的调制。
空间光调制器常用于光通信、光信息处理和光计算等领域。
它具有调制速度快、带宽高、噪声低等优点，因此在光纤通信系统中被广泛应用。
当入射光为非平行光时，即光束的入射角度不等于0度时，空间光调制器仍然可以正常工作。
然而，非平行光的入射会引入一些额外的问题和挑战。
首先，非平行光的入射会导致光束在空间光调制器中出现偏移。
这是由于光在空间光调制器内部传播时，会受到晶体的非线性折射率变化的影响，导致光线发生弯曲。
这种偏移现象对于一些需要高精度定位的应用来说是一个重要的问题，需要通过调整器件结构或采用补偿措施来解决。
其次，非平行光的入射会引入光束的散斑效应。
散斑是光束经过不规则结构或介质时产生的干涉现象，会导致光的相位和振幅分布不均匀。
在光调制过程中，散斑效应会降低调制的效果，并增加系统的噪声。
因此，需要对非平行光的散斑效应进行精确的建模和校正。
除了上述问题之外，非平行光的入射还会导致光在空间光调制器中的传播路径变长，从而增加光的传播损耗。
这是由于非平行光的入射角度增加，光束在晶体中的传播距离也相应增加。
为了降低传播损耗，可以选择合适的晶体材料，优化器件结构，或者采用增益介质来增强光传播的强度。
总之，非平行光的入射对空间光调制器的性能和表现会产生一定的影响。
为了解决这些问题，需要采取适当的措施和方法，包括优化设备结构、改善材料性能、设计合理的校正算法等。
通过克服这些挑战，空间光调制器可以更好地应用于实际的光学系统中，为光通信和光信息处理领域的发展提供支持。
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。
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”。
第七章 空间光调制器PPT课件
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光学信息处理
第七章 空间光调制器
7．1 概论 7．2 磁光空间光调制器(MOSLM) 7．3 液晶的扭曲效应及薄膜晶体管驱动液晶
显示器(TFT—LCD) 7．4 液晶显示器在非相干光信息处理中的
应用——大屏幕投影电视 7．5 液晶光阀 7．6 线性电光效应和PROM器件 7．7 数字微反射镜器件(DMD)和数字化投影
寻址(adressing)：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。 (1)电寻址空间光调制器（EA-SLM ）．
采用电寻址的方法来控制SLM的复数透过率． 常用的电寻址的方式是通过SLM上两组正交的栅 状电极，用逐行扫描的方法，把信号加到对应的 单元上去．电寻址又称为矩阵寻址．
⊙
影响；B单元的磁场与剩 外磁场
⊙
磁方向一致，也不会改变剩磁状态；只有D单元 的外场与剩磁方向相反，若写入信号产生的磁场
足够大，超过矫顽力，则D单元内剩磁的方向反
转，即D单元被寻址。而远离L1，L2交点的单元 则因磁场强度太小而不起作用．
20
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光学信息处理
图7.4 MOSLM 的工作示意图
40
Hughes，LCLV, Si 向列相液晶
43
Hamamatsu
LiNbO3
16
Micro-channel
PROM
BSO
5.8
10
28
300
60
35
30 ～40 100
12
4 ～16
20
10
50 ～100 100
0.1
16
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空间光调制器
现各向异性的特性 。
2、 液晶双折射现象
液晶的取向效应
当外加电场 E 足够小（小于其响应阈值）时， 则分子取向不受电场 影响； 当外加电场足够大（超过其阈值）时，分 子取向发生变化。 可以利用液晶这一特性来进行光调制
液晶的双折射
电控双折射效应
在外加电场作用下，液晶分子取向变化， 而使液晶对某一方向入射的光产生双折射。
液晶光阀是利用无电压时候向列型液晶扭曲 效应和外加电压大于阈值时候的双折射效应 来工作的。当无写入光照射时光导层呈高阻 状态电压主要降落在光导层上。液晶上电压 很小，不足以引起双折射效应，液晶显示扭 曲效应。线偏振读出光两次经过液晶，偏振 态没有改变。通过正交检偏器，呈现暗场。 线偏振光经当有写入光照射时候光导层呈低 阻状态。液晶上压降增大，出现双折射效应。 此时偏振读出光被液晶调制为椭圆偏振光。 通过正交检偏器时候呈现亮场。
输入控制信号方式
光寻址 电寻址
按读出方式
反射式 投射式
相ห้องสมุดไป่ตู้调制 强度调制
调制方式
国内首个光控SLM演示
两种写入方式
①电写入的 SLM：代表待输入系统的信息的电信号直接驱动一个器件（空间光
调制器），方式是控制其吸收或相移的空间分布。 光写入的 SLM ：信息一开始是光学图像的形式，而不是以电子形式输入到 SLM，在这种情况下，SLM 的功能是将非相干光图像转化成相干光图像，接着 用相干光学系统做下一步处理。
写入光/信号：控制像素的光信号或者电信号。
读出光：照明整个器件并被调制的输入光。 输出光：被像素单元调制后的出射光
应用
目前已有多种空间光调制器实用化，主要 有下面几种：
空间光调制器的基本功能
1、变换器功能电光转换、串行并行转换、相干非相干转换、对比度反转。 2、放大功能 弱光写入，强光读出。可获得增强的相干光图象。
空间光调制器
制作：Alan
概念
基本功能：
空间光调制器的基本功能,就是提供实时或 准实时的一维或二维光学传感器件和运算器 件。在光信息处理系统中,它是系统和外界信 息交换的接口。它可以作为系统的输入器件, 也可在系统中用作变换或运算器件。作为输 入器件时,其功能主要是将待处理的原始信息 处理成系统所要求的输入形式。此时,空间光 调制器作为输入传感器,可以实现电-光转换、 串行-并行转换、非相干光-相干光转换、波长
制作： Alan
其它配件 制作：Alan
高精度纯相位LCOS显示面板
RS232数据线
DVI数据线
软件部分 制作：Alan
HOLOEYES 的调制器可以直接通过 显卡的DVI 接口连接到计算机上。空间 光调制器能如此方便使 用离不开在 windows 平台上的灵活高效的帧速率图 形卡。该空间光调制器由HOLOEYE 软 件驱动， 该软件可工作在所有版本的 windows 操作平台上。该软件能方便的 控制所有相关的图像参数， 另外，精心 设计的空间光调制器软件能实现多种光 学函数，像，光栅、透镜、轴锥体和光 圈， 并且能够根据用户设定的图像设计 衍射光学器件（DOE）。完整的套件包 括调制器、视频分配器 和图像处理的所 有相关器件。由于它小的尺寸，可以容 易的被集成到光学系统中。为保证器件 的光学质量（如：相位调制）， HOLOEYE 对每个器件都进行了测量。
That's all
谢谢倾听
制作：Alan
用。需要加载到调制器上的光学传递函数或图像信
息可直 接由光学设计软件生成，并直接可以通过 计算机加载。 空间光调制器英文名称是Spatial Light Modulator,在文献上常缩写成SLM。顾名思
义,它是一种对光波的空间分布进行调制的器件,一般地说,空间光调制器是指在信号源