光学基础
什么是空间光调制器?
2022-08-10
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空间光调制器(Spatial Light Modulator,SLM)是一种可以对光的相位、振幅、偏振、相干性等各种参量进行调制的可编程器件。简单来说它可以算是一种介质,通过此介质后,光的相位,振幅和偏振会发生改变。可编程的意义在于这种器件可以通过编程的方法来实现调制量。因为它是由许多独立单元(像元)组成的一维或二维阵列,这些独立单元可以单独接收光信号或电信号的控制,从而实现光参量可编程化



SLM可编程的原理


根据控制信号(寻址方式)不同,SLM可分为电寻址SLM光寻址SLM。电寻址SLM是指通过控制驱动电压来对入射光进行调制,控制出射光的分布状态。光寻址型SLM是以光对光的转换方式在输入输出域上并行完成各种运算。

根据出射光的方式,SLM又分为透射型SLM反射型SLM。透射型SLM出射光与入射光位于SLM的两侧,屏幕一般使用的是LCD,通过改变LCD的透射率来调制光的强度。而反射型SLM使用LCOS芯片,一般自身有个反射面,其入射光和出射光位于器件的同一侧。



不同寻址方式和出射光方式空间光调制器工作原理


根据调制参数的不同,空间光调制器可以分为振幅型SLM相位型SLM。振幅型SLM是对入射光的振幅,即强度分布进行调制。相位型SLM则可以对光的波前相位进行调制,引起光能的损耗,所以衍射效率很高。

空间光调制器一般分为液晶空间光调制器和DMD空间光调制器。




采用液晶芯片的空间光调制器我们称之为液晶空间光调制器(Liquid Crystal Spatial Light Modulator,LC-SLM)。液晶芯片有LCD和LCOS两种,使用LCD(玻璃基板)芯片的SLM的称为LCD-SLM。使用LCOS(CMOS硅基电路基板)芯片的SLM称为LCoS-SLM。

LC-SLM通过液晶芯片的双折射效应、扭曲效应、电致双折射效应对光进行调制。




DMD(Digtial Micromirror Devices)是一种被集成在芯片上的快速数字光开关反射阵列,由许多小型铝制反射镜(微镜)组成一维或二维阵列,一个微镜对应一个像素点。DMD空间光调制器通过电寻址的方式控制每个微镜的旋转,从而使入射光的强度发生变化。




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