空间光调制器
空间光调制器DMD多级谱复频成像的研究觹
了读 出 图像 的 亮 度 。作 为 一 个 应 用 实 例 ，利 用 Ｄ ＭＤ 空 间 光 调 制 器 及 多级 谱 复频 成 像 装 置构 建 了 一 个 合 成 全 息 图 的
拍 摄 系 统 ， 在 Ｄ Ｄ 上 输 入 数 十 幅 分 立 时 间 序 列 的数 字 图 Ｍ 像 ，采 用纵 向 面积 分 割 法 在 感 光版 上 记 录 系 列 的 子 全 息 图
ｈ 、ｈ …ｈ ，最 后 用 二 步 彩 虹 法拍 摄 了 具 有 动 态 视 觉 效 果 、 ．
得 ［ Ｎ］状 态 的 反 射镜 看起 来 非 常 明 亮 ， ［ Ｆ ］状 态 的 Ｏ ＯＦ
反 射 镜 看起 来 就 很 黑 暗 （ ２ （ ） 。Ｄ 图 ａ ） ＭＤ 工 作 时 ，微 反
一
Ｄ Ｐ ，从 而 实现 了从 常 规 的 视 频 信 号输 入 到光 显 示 信 号 输 Ｌ）
出全 过 程 的数 字 控 制 ［２ 与 其 它 类 型 的 电 寻址 ห้องสมุดไป่ตู้ 间 光 调 １￣ －。
制 器 相 比较 ．Ｄ ＭＤ 同时 具有 分辨 率 高 、反 射 率 高 、对 比度 高 和 响 应 速 度快 的特 性 ，作 为 非相 干 光 图 像 读 出 的 空 问 光
调 制 器 ．Ｄ ＭＤ 已在 多媒 体 投 影 显 示 及 高 清 晰度 电视 得 到 广 泛 的应 用 并 显 示 出 优 越 的光 学性 能 。 目前 利 用 Ｄ ＭＤ 作 为
个 二 进 制 数 字 “ ” 使 镜 片倾 斜 ＋ ２ ，同 时 在 存 储 单 元 ｌ １。
『存 入 一 个 二 进 制 数 字 “ ” 使 镜 片 倾 斜 一 ２ ，形 成 一 个 ｝ １ ０ ｌ。
１引 言
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。
液晶空间光调制器
2 SLM的分类
电写入的 SLM ESLM 光写入的 SLM OSLM
写入方式
调制方式
相位调制 强度调制
3 SLM的结构特点： 它是由许多基本的独立单元组成的一维线阵或二维阵列。 ①有物理边界 ②无物理边界 ③小单元可以独立改变自身光学特性
4 SLM的“三光”
写入光/信号：控制像素的光信号或者电信号。
cos2 sin2 2 2 n2 ne nm 1
则各向异性表示为：
n ne - no
施加电压后，相位差 是外加电压的函数，可以表示为
2 d 2d V, n V ， a z n dz nV o 0
液晶光阀具有多层膜 结构，它由光导层和 光阻层组成的光敏层 和扭曲向列型液晶和 介质反射镜的反射式 光调制层组成，所有 膜层都加在两透明电 极之间。反射镜在这 里的作用是：将写入 光和读出光分开，这 样就可以同时进行写 入和读出。两定向层 之间的向列型液晶分 子呈45度扭曲。
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两 次，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 上压降曾大，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。
液晶光阀
液晶光阀是一种比较成熟的SLM，在实时光学信息处理系统中可作为实时 图像输入,转换，显示和记录的器件。是一种比较成熟的空间光调制器。具 有广泛的应用前景。
优点：结构简单，工作电压小，造价低，性能好等。 1 液晶光阀的结构和工作原理：
液晶空间光调制器及其应用
图3 螺旋位相光束在成像中用于提高边缘对比度的实验装置
图4 相位物体的对比增强 A-C为明场成像，B-D为螺旋位相滤波成像
（2）光学投影 光学投影，特别是三维成像，可以利用空间光调制器通 过全息计算生成。
图5 图象的全息重建实验示意图
（3）自适应光学 自适应光学技术，是一种能够实时校正光学系统随机
几种Holoeye空间光调制器
LC2002
LC-R720
LC-R1080
PLUTO
PLUTO型LC-SLM性能参数
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ Holoeye SLM不同型号性能参数对比
Holoeye空间光调制器的几个应用
（1）螺旋位相相衬成像 在光学显微镜中，暗场或相衬方法常被用来提高物体成 像的对比度。实质上，这些方法都可看作是傅立叶平面 上的光学滤波。类似于微分干涉相差显微技术，螺旋位 相相衬法也是利用对相移的敏感性来提高成像的清晰度， 特别是边缘。由于光束的对称性， 还可以对各向均匀介质物体成像进行对比增强。
（a）透射型SLM
（b）反射型SLM
(c)透射型光寻址SLM原理图 (d)反射型光寻址SLM原理图 图2 SLM器件的不同工作方式
空间光调制器的主要功能 (1)作为电光转换的实时接口器件 (2)模拟乘法和加法以及信号的转换 (3)非线性运算 (4)光逻辑
LC-SLM及其应用
目前LC-SLM在空间光调制器中已经占主导地位。它 可对光束的相位、偏振态、振幅或强度进行一维或二 维的实时空间调制。Holoeye SLM系列产品分辨率高， 像素单元小，填充因子高，衍射效率高，实际应用中 可获得高精度的波前控制，帧频可达到180Hz，有利 于实时控制。
空间光调制器
空间光调制器的定义 空间光调制器（Spatial Light Modulator，SLMs）是 指能将信息加载于一维或者二维的光学数据场上，以 便有效地利用光的固有速度、并行性和互联能力，并 在构成实时光学信息处理、光计算和光学神经网络等 系统中作为基本的构造单元或关键的主动器件。
dmd空间光调制器激光损伤阈值
一、概述当今社会，激光技术已经广泛应用于军事、医疗、通信、工业等领域，而激光损伤阈值是评定激光设备性能的重要指标之一。
而在激光损伤阈值的研究中，dmd空间光调制器也被广泛应用。
本文将探讨dmd空间光调制器在激光损伤阈值研究中的应用。
二、dmd空间光调制器简介1. dmd空间光调制器是一种基于数字微镜片技术的高精度光电器件，它可以通过调制光的相位和振幅来实现对光的空间分布控制。
2. dmd空间光调制器具有高反射率、高光学质量、快速响应等特点，被广泛用于激光领域的研究和应用。
三、dmd空间光调制器在激光损伤阈值研究中的应用1. 激光损伤阈值是评估材料对激光辐射的耐受能力的重要参数。
传统的激光损伤阈值测试需要大量的人力物力，并且测试效率低下。
2. dmd空间光调制器可以根据需要实现对激光的空间分布进行调节，可以很好地模拟不同材料在不同激光条件下的受损情况，从而大大提高了激光损伤阈值的测试效率和准确性。
3. 通过对不同材料在不同激光条件下的损伤情况进行模拟实验，研究人员可以更加全面地了解材料的激光损伤特性，为材料的选用和激光设备的设计提供科学依据。
四、dmd空间光调制器在激光损伤阈值研究中的优势1. 高精度：dmd空间光调制器可以精确控制光的相位和振幅，可以满足不同激光损伤阈值测试的需求。
2. 高效性：相比传统的激光损伤阈值测试方法，dmd空间光调制器可以大大提高测试效率，节约时间和成本。
3. 灵活性：dmd空间光调制器可以根据实际需求灵活调整激光的空间分布，适用于不同材料在不同激光条件下的损伤研究。
五、结论dmd空间光调制器在激光损伤阈值研究中具有重要的应用前景和广阔的市场需求。
随着激光技术的不断发展，dmd空间光调制器将会在激光领域中发挥越来越重要的作用，为激光设备的性能评定和材料的选择提供更加科学的依据。
六、 dmd空间光调制器在激光损伤阈值研究中的实际应用案例在激光技术领域，dmd空间光调制器在激光损伤阈值研究中得到了广泛的实际应用。
第七章 空间光调制器PPT课件
2020/2/29
1
2020/2/29
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
2020/2/29
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
2020/2/29
空间光调制器使用方法
空间光调制器使用方法嘿，朋友们！今天咱来聊聊空间光调制器的使用方法，这玩意儿可神奇了呢！你想想看，空间光调制器就像是一个光的魔法师，能让光按照我们的想法去变化。
它可以把普通的光变得千奇百怪，就像孙悟空七十二变一样！那怎么用这个神奇的“光魔法师”呢？首先啊，你得把它安好，就像给它找个安稳的家。
然后呢，给它通上电，让它“醒过来”。
这时候，你就可以开始摆弄它啦！比如说，你可以通过各种设置，让它把光变成你想要的形状。
哎呀，就像你在纸上画画一样，只不过这是用光来画！你可以让它变出个爱心形状的光，多浪漫呀！或者变出个星星形状的光，一闪一闪亮晶晶。
再说说它的调节功能吧。
你可以像调音量一样调节光的强度，想亮就亮，想暗就暗，多有意思！而且它还能改变光的颜色呢，红橙黄绿青蓝紫，随你挑，这不比彩虹还好玩嘛！还有啊，你知道吗，它还能和其他设备配合起来用呢！就像好伙伴一起合作一样。
比如说和投影仪搭配，那就能在大屏幕上变出各种奇妙的光影效果，哇塞，那场面，绝对震撼！你说这空间光调制器是不是特别厉害？咱要是能熟练掌握它的用法，那可就像掌握了一门神奇的技艺。
到时候，你在朋友面前露一手，他们肯定会瞪大眼睛，哇，你怎么这么厉害！用空间光调制器的时候，可别马虎哦！要像对待宝贝一样细心。
毕竟它能给我们带来那么多的乐趣和惊喜。
你想想，要是因为你的不小心，让它“不高兴”了，那多可惜呀！总之呢，空间光调制器就是一个充满魔力的东西，只要你用心去探索，去尝试，它一定会给你带来意想不到的收获和快乐。
别犹豫啦，赶紧去和这个“光魔法师”来一场奇妙的邂逅吧！怎么样，是不是迫不及待啦？哈哈！原创不易，请尊重原创，谢谢!。
液晶空间光调制器
向列型液晶的扭曲效应 液晶分子是夹在两片玻璃之间的， 两片玻璃面向分子的一面都经过 了预处理，有沟槽，使液晶分子 顺着沟槽整齐排列，当上下两块 玻璃没有施加电压时，液晶排列 会依照两块配相膜而定，两配相 膜角度差为90度，液晶分子会自 下而上旋转90度再通过检偏器。 当两玻璃间加上电压时，液晶分 子层的旋转角发生转动，导致偏 振光与检偏器的夹角发生变化， 从而使透射光收到幅度和相位调 制。
五、扭曲相列液晶的调制原理
扭曲向列液晶(TwistedNematicLiquldCrystal,TNLC)是液晶屏的主 要材料之一，它是一种各向异性的媒质,可以看作是同轴晶体,它的 光轴与液晶分子的长轴平行TNLC分子自然状态下扭曲排列,在电 场作用下会沿电场方向倾斜,过程中对空间光的强度和相位都会产 生调制。N.Konforti等人对它的解释是：当液晶盒上电压逐渐增加, 大于Freedericksz转变阈值,而小于光学阈值的时候,液晶分子开始 旋转,有效的双折射作用逐渐减小,但液晶分子的扭曲还保持着当初 的格局,此时液晶盒相当于光波导,在这个区域内相位调制占据主要 因素。而当电压大于光学闭值,分子将沿电场方向排列,双折射和光 波导作用都很小,为强度调制区域。
由于液晶分子具有液体的流动性，亦即是说其没有固定的排列, 可以自由移动，且液晶分子具有介电各向异性和电导各向异性 的电学特性，故而在外电场的作用下,液晶分子的排列状态也将 随之发生变化。又因为液晶分子的光学特性也是各向异性的,从 而使得整个液晶盒的光学效应随之改变,这就是液晶盒电场影响 其光学特性的原理。另外由于液晶分子的双折射特性,使得液晶 盒显现出光散射、光干涉和旋光等特殊的光学性质 液晶的电光效应主要包括：电控双折射效应、扭曲效应、宾主 效应、动态散射效应、热光学效应等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
扭曲效应
液晶光阀
液晶光阀是一种比较成熟的SLM，在实时光学信息处理系统中可 作为实时图像输入,转换，显示和记录的器件。是一种比较成熟 的空间光调制器。具有广泛的应用前景。 优点：结构简单，工作电压小，造价低，性能好等。
液晶光阀的结构和工作原理：
液晶光阀的结构和工作原理
液晶光阀具有多层膜结构，它由光导 层和光阻层组成的光敏层和扭曲向列 型液晶和介质反射镜的反射式光调制 层组成，所有膜层都加在两透明电极 之间。反射镜在这里的作用是：将写 入光和读出光分开，这样就可以同时 进行写入和读出。两定向层之间的向 列型液晶分子呈45度扭曲。 光寻址液晶光阀
空间光调制器
制作：张梦华
光信息141801班 201418010133
器件简介
空间光调制器(Spatial Light Modulator---SLM)是一种对光波的空间分 布进行调制的器件。一般地说，空间光调制器由许多独立单元组成，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，并空间光调制器(Spatial Light Modulator---SLM) 是一种对光波的空间分布进行调制的器件。一般地说，空间光调制器由 许多独立单元组成，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，并按此信 号改变自身的光 学性质，从而对照明在其上的光波进行调制。 按此信 号改变自身的光学
空间光调制器 (Spatial Light Modulator---SLM) 是
空间光调空间光调制器(Spatial Light Modulator---SLM) 是一 一种对光波的空间分布进行调制的器件。一般地说， 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 器由许多独立单元组成，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，并按 空间光调制器由许多独立单元组成，它们在空间上 此信 号改变自身的光学性质，从而对照明在其上的光波进行 调制。 制器(Spatial Light Modulator---SLM)是一种对光波的空间分 布进行调制的器件。一般地说，空间光调制器由许多独立单元 受光学信号或电学信号的控制，并按此信 组成，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，并按此信 号改变自 身的光学性质，从而对照明在其上的光波进行调制。
排列成一维或二维阵列，每个单元都可以独立地接 号改变自
身的光学性质，从而对照明在其上的光波进行调制。
驱动信号 ：电信号、光信号
调制目标 ：相位、偏振、振幅（或强度） 乃至波长，或
是非相干光到相干光的转换 等等 应用 ：光互连、光学信息处理、光计算、 光学神经网络
SLM的分类
写入方式
电写入的 SLM ESLM 光写入的 SLM OSLM
· · · · · ·
液晶光阀
什么是液晶？
液晶材料是一种流体，它介于完全规则 ( 固体 ) 与不规则状态 ( 液体 ) 之间的
中间态 物质，兼有液体和晶体两者共有的属性 。 哪些物质是液晶材料？
有机化合物（例如芳香族、脂肪族，硬脂 酸等）及它们的混合物 。
液晶特性 1、液晶的取向效应 液晶分子由于它的细长结构和具有两种介 电常数，从而呈
3、算术运算功能 SLM 可实现数字的矢量 矩阵或矩阵 矩阵 之间的乘法。可实
现相干图象的相加或相 减 (O-SLM) 。 4、、记忆功能 所有的 SLM 都是利用电荷生成元件形成一 个与写入像相对应 的电荷分布，这种电荷分布可以在 SLM 中存储一小时或更长时间， 因而 SLM 可作为短期的像存储器件 。 PROM 器件的存储时间可长达两小时以上 ， MSLM 甚至可达几个月之久。
一种给定的 SLM常常可能有以上两种不同的形式，一种适合于电寻址，一种适
合于光寻址。
名词小贴士
什么是寻址（adressing）？ 写入光或写入信号应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。 如果采用写入光实现，称为光寻址，采用写入电信号，称 为电寻址。