空间光调制器

1、制作：张梦华制作：张梦华 光信息光信息141801141801班班 201418010133 201418010133 空间光调制器器件简介空间光调制器空间光调制器(Spatial Light Modulator-SLM)是一种对光波的空间分光波的空间分布进行调制布进行调制的器件。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独立地接受光学信号或电学信号的控制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

2、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 号改变自身改变自身的光学空间光调空间光调制器空间光调空间光调制器(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 号改变自身改变自身的光学性质，从而对照明在其上的光波进行调对照明在其上的光

3、波进行调制制。制器制器(Spatial Light Modulator-SLM)是一种对光波的空间分光波的空间分布进行调制布进行调制的器件。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 号改变自改变自身身的光学性质，从而对照明在其上的光波进行调制对照明在其上的光波进行调制。空间光调制器空间光调制器(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许多独立单元

4、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独立地接受光学信号或电学信号的控制受光学信号或电学信号的控制，并按此信 号改变自改变自身身的光学性质，从而对照明在其上的光波进行调制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的分类写入方式写入方式输入控制信号方式输入控制信号方式按读出方式按读出方式 ESLMSLMOSLMSLM电写入的光写入的光寻址电寻址国内首个光控国内首个光控SLM演示演示反射式投射式调制方式调制方式相位调制

5、强度调制两种写入方式电写入的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。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（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写入光或写入信号应含有控制调制器各个像素的 信息。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。把这些

6、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。为电寻址。 写入光写入光/信号信号：控制像素的光信号或者电信号。读出光读出光：照明整个器件并被调制的输入光。输出光输出光：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。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

7、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。 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

8、而呈现各向异性的特性 。2、 液晶双折射现象 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取向效应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。 扭曲效应 液晶光阀液晶光阀 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的结

9、构和工作原理 液晶光阀具有多层膜结构，它由光导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。两定向层之间的向进行写入和读出。两定向层之间的向列型液晶分子呈列型液晶分子呈45度扭曲。度扭曲。光寻址液晶光阀 液晶光阀是利用无电压时候向列型液晶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。态没有改变。通过正交