空間光調(diào)制器

1、制作：張夢(mèng)華制作：張夢(mèng)華 光信息光信息141801141801班班 201418010133 201418010133 空間光調(diào)制器器件簡介空間光調(diào)制器空間光調(diào)制器(Spatial Light Modulator-SLM)是一種對(duì)光波的空間分光波的空間分布進(jìn)行調(diào)制布進(jìn)行調(diào)制的器件。一般地說，空間光調(diào)制器由許多獨(dú)立單元許多獨(dú)立單元組成，它們?cè)诳臻g上排列成一維或二維陣列，每個(gè)單元都可以獨(dú)立地接受光學(xué)信獨(dú)立地接受光學(xué)信號(hào)或電學(xué)信號(hào)的控制號(hào)或電學(xué)信號(hào)的控制，并空間光調(diào)制器(Spatial Light Modulator-SLM)是一種對(duì)光波的空間分布進(jìn)行調(diào)制的器件。一般地說，空間光調(diào)制器由許多獨(dú)立單元

2、組成，它們?cè)诳臻g上排列成一維或二維陣列，每個(gè)單元都可以獨(dú)立地接受光學(xué)信號(hào)或電學(xué)信號(hào)的控制，并按此信 號(hào)改變自身的光學(xué)性質(zhì)，從而對(duì)照明在其上的光波進(jìn)行調(diào)制。按此信 號(hào)改變自身改變自身的光學(xué)空間光調(diào)空間光調(diào)制器空間光調(diào)空間光調(diào)制器(Spatial Light Modulator-SLM)是一種對(duì)光波的空間分布進(jìn)行調(diào)制光波的空間分布進(jìn)行調(diào)制的器件。一般地說，空間光調(diào)制器由許多獨(dú)立單元許多獨(dú)立單元組成，它們?cè)诳臻g上排列成一維或二維陣列，每個(gè)單元都可以獨(dú)立地接受光學(xué)信號(hào)或電學(xué)信號(hào)的控制獨(dú)立地接受光學(xué)信號(hào)或電學(xué)信號(hào)的控制，并按此信 號(hào)改變自身改變自身的光學(xué)性質(zhì)，從而對(duì)照明在其上的光波進(jìn)行調(diào)對(duì)照明在其上的光

3、波進(jìn)行調(diào)制制。制器制器(Spatial Light Modulator-SLM)是一種對(duì)光波的空間分光波的空間分布進(jìn)行調(diào)制布進(jìn)行調(diào)制的器件。一般地說，空間光調(diào)制器由許多獨(dú)立單元許多獨(dú)立單元組成，它們?cè)诳臻g上排列成一維或二維陣列，每個(gè)單元都可以獨(dú)立地接受光學(xué)信號(hào)或電學(xué)信號(hào)的控制獨(dú)立地接受光學(xué)信號(hào)或電學(xué)信號(hào)的控制，并按此信 號(hào)改變自改變自身身的光學(xué)性質(zhì)，從而對(duì)照明在其上的光波進(jìn)行調(diào)制對(duì)照明在其上的光波進(jìn)行調(diào)制?？臻g光調(diào)制器空間光調(diào)制器(Spatial Light Modulator-SLM)是一種對(duì)光波的空間分布進(jìn)行調(diào)制光波的空間分布進(jìn)行調(diào)制的器件。一般地說，空間光調(diào)制器由許多獨(dú)立單元許多獨(dú)立單元

4、組成，它們?cè)诳臻g上排列成一維或二維陣列，每個(gè)單元都可以獨(dú)立地接獨(dú)立地接受光學(xué)信號(hào)或電學(xué)信號(hào)的控制受光學(xué)信號(hào)或電學(xué)信號(hào)的控制，并按此信 號(hào)改變自改變自身身的光學(xué)性質(zhì)，從而對(duì)照明在其上的光波進(jìn)行調(diào)制對(duì)照明在其上的光波進(jìn)行調(diào)制。驅(qū)動(dòng)信號(hào) ：電信號(hào)、光信號(hào) 調(diào)制目標(biāo) ：相位、偏振、振幅（或強(qiáng)度） 乃至波長，或是非相干光到相干光的轉(zhuǎn)換 等等 應(yīng)用 ：光互連、光學(xué)信息處理、光計(jì)算、 光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) SLM的分類寫入方式寫入方式輸入控制信號(hào)方式輸入控制信號(hào)方式按讀出方式按讀出方式 ESLMSLMOSLMSLM電寫入的光寫入的光尋址電尋址國內(nèi)首個(gè)光控國內(nèi)首個(gè)光控SLM演示演示反射式投射式調(diào)制方式調(diào)制方式相位調(diào)制

5、強(qiáng)度調(diào)制兩種寫入方式電寫入的SLM：代表待輸入系統(tǒng)的信息的電信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)一個(gè)器件（空間光調(diào)制器），方式是控制其吸收或相移的空間分布。光寫入的SLM：信息一開始是光學(xué)圖像的形式，而不是以電子形式輸入到SLM，在這種情況下，SLM的功能是將非相干光圖像轉(zhuǎn)化成相干光圖像，接著用相干光學(xué)系統(tǒng)做下一步處理。一種給定的SLM常常可能有以上兩種不同的形式，一種適合于電尋址，一種適合于光尋址。名詞小貼士 什么是尋址（什么是尋址（adressing）？）？ 寫入光或?qū)懭胄盘?hào)應(yīng)含有控制調(diào)制器各個(gè)像素的寫入光或?qū)懭胄盘?hào)應(yīng)含有控制調(diào)制器各個(gè)像素的 信息。信息。把這些信息分別傳送到相應(yīng)像素位置上去的過程稱為尋址。把這些

6、信息分別傳送到相應(yīng)像素位置上去的過程稱為尋址。如果采用寫入光實(shí)現(xiàn)，稱為光尋址，采用寫入電信號(hào)，稱如果采用寫入光實(shí)現(xiàn)，稱為光尋址，采用寫入電信號(hào)，稱為電尋址。為電尋址。 寫入光寫入光/信號(hào)信號(hào)：控制像素的光信號(hào)或者電信號(hào)。讀出光讀出光：照明整個(gè)器件并被調(diào)制的輸入光。輸出光輸出光：被像素單元調(diào)制后的出射光應(yīng)用目前已有多種空間光調(diào)制器實(shí)用化，主要 有下面幾種： 空間光調(diào)制器的基本功能1、變換器功能電光轉(zhuǎn)換、串行并行轉(zhuǎn)換、相干非相干轉(zhuǎn)換、對(duì)比度反轉(zhuǎn)。 2、放大功能 弱光寫入，強(qiáng)光讀出?？色@得增強(qiáng)的相干光圖象。3、算術(shù)運(yùn)算功能 SLM 可實(shí)現(xiàn)數(shù)字的矢量 矩陣或矩陣 矩陣 之間的乘法?？蓪?shí)現(xiàn)相干圖象的相加

7、或相 減 (O-SLM) 。4、記憶功能 所有的 SLM 都是利用電荷生成元件形成一 個(gè)與寫入像相對(duì)應(yīng)的電荷分布，這種電荷分布可以在 SLM 中存儲(chǔ)一小時(shí)或更長時(shí)間， 因而 SLM 可作為短期的像存儲(chǔ)器件。PROM 器件的存儲(chǔ)時(shí)間可長達(dá)兩小時(shí)以上， MSLM 甚至可達(dá)幾個(gè)月之久。 液晶光閥什么是液晶？ 液晶材料是一種流體，它介于完全規(guī)則 ( 固體 ) 與不規(guī)則狀態(tài) ( 液體 ) 之間的中間態(tài) 物質(zhì)，兼有液體和晶體兩者共有的屬性 。 哪些物質(zhì)是液晶材料？ 有機(jī)化合物（例如芳香族、脂肪族，硬脂 酸等）及它們的混合物 。 液晶特性 1、液晶的取向效應(yīng) 液晶分子由于它的細(xì)長結(jié)構(gòu)和具有兩種介 電常數(shù)，從

8、而呈現(xiàn)各向異性的特性 。2、 液晶雙折射現(xiàn)象 當(dāng)外加電場(chǎng)E足夠?。ㄐ∮谄漤憫?yīng)閾值）時(shí)，則分子取向不受電場(chǎng)影響；當(dāng)外加電場(chǎng)足夠大（超過其閾值）時(shí)，分子取向發(fā)生變化?？梢岳靡壕н@一特性來進(jìn)行光調(diào)制液晶的取向效應(yīng)液晶的雙折射電控雙折射效應(yīng) 在外加電場(chǎng)作用下，液晶分子取向變化， 而使液晶對(duì)某一方向入射的光產(chǎn)生雙折射。 扭曲效應(yīng) 液晶光閥液晶光閥 液晶光閥是一種比較成熟的SLM，在實(shí)時(shí)光學(xué)信息處理系統(tǒng)中可作為實(shí)時(shí)圖像輸入,轉(zhuǎn)換，顯示和記錄的器件。是一種比較成熟的空間光調(diào)制器。具有廣泛的應(yīng)用前景。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，工作電壓小，造價(jià)低，性能好等。液晶光閥的結(jié)構(gòu)和工作原理：液晶光閥的結(jié)構(gòu)和工作原理液晶光閥的結(jié)

9、構(gòu)和工作原理 液晶光閥具有多層膜結(jié)構(gòu)，它由光導(dǎo)液晶光閥具有多層膜結(jié)構(gòu)，它由光導(dǎo)層和光阻層組成的光敏層和扭曲向列層和光阻層組成的光敏層和扭曲向列型液晶和介質(zhì)反射鏡的反射式光調(diào)制型液晶和介質(zhì)反射鏡的反射式光調(diào)制層組成，所有膜層都加在兩透明電極層組成，所有膜層都加在兩透明電極之間。反射鏡在這里的作用是：將寫之間。反射鏡在這里的作用是：將寫入光和讀出光分開，這樣就可以同時(shí)入光和讀出光分開，這樣就可以同時(shí)進(jìn)行寫入和讀出。兩定向?qū)又g的向進(jìn)行寫入和讀出。兩定向?qū)又g的向列型液晶分子呈列型液晶分子呈45度扭曲。度扭曲。光尋址液晶光閥 液晶光閥是利用無電壓時(shí)候向列型液晶扭曲液晶光閥是利用無電壓時(shí)候向列型液晶扭曲效應(yīng)和外加電壓大于閾值時(shí)候的雙折射效應(yīng)效應(yīng)和外加電壓大于閾值時(shí)候的雙折射效應(yīng)來工作的。當(dāng)無寫入光照射時(shí)光導(dǎo)層呈高阻來工作的。當(dāng)無寫入光照射時(shí)光導(dǎo)層呈高阻狀態(tài)電壓主要降落在光導(dǎo)層上。液晶上電壓狀態(tài)電壓主要降落在光導(dǎo)層上。液晶上電壓很小，不足以引起雙折射效應(yīng)，液晶顯示扭很小，不足以引起雙折射效應(yīng)，液晶顯示扭曲效應(yīng)。線偏振讀出光兩次經(jīng)過液晶，偏振曲效應(yīng)。線偏振讀出光兩次經(jīng)過液晶，偏振態(tài)沒有改變。通過正交檢偏器，呈現(xiàn)暗場(chǎng)。態(tài)沒有改變。通過正交