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標題: 空間光調制器基本知識 [打印本頁]

作者: rayscience 時間: 2013-7-4 10:13
標題: 空間光調制器基本知識

廣義上，空間光調制器是指這樣的器件，在主動控制下，它可以通過調制光場的某個參量，例如通過調制光場的振幅，通過折射率調制相位，通過偏振面的旋轉調制偏振態，或是實現非相干——相干光的轉換，從而將一定的信息寫入光波中，達到光波調制的目的。

它可以方便地將信息加載到一維或二維的光場中，利用光的寬帶寬，多通道并行處理等優點對加載的信息進行快速處理。它是構成實時光學信息處理、光互連、光計算等系統的核心器件。被廣泛地應用于自適應光學、光學濾波、光學神經網絡等領域。

空間光調制器結構的基本特點在于，它是由許多基本的獨立單元組成的一維或二維陣列，這些獨立單元可以是物理上分割的小單元，也可以是無物理邊界的、連續的整體，只是由于器件材料的分辨率和輸入圖像或信號的分辨率有限，而形成的一個一個小單元。

這些小單元可以單獨地接收光學或電學的輸入信號，并利用各種物理效應改變自身的光學特性（相位、振幅、強度、頻率或偏振態等），從而實現對輸入光波的空間調制或變換。

習慣上，把這些獨立小單元稱為空間光調制器的“像素”，把控制像素的光（電）信號稱為“寫入光（電）信號”，把照明整個器件并被調制的輸入光波稱為“讀出光”，經過空間光調制器后的出射的光波稱為“輸出光”。顯然，讀出光應能照明空間光調制器的所有像素，并能接收寫入光或寫入電信號傳給它的信息，經調制或變換轉換成輸出光。按讀出光工作方式分，可分為透射式和反射式。

如圖所示

而寫入光或寫入電信號應含有控制調制器各個像素的信息。把這些信號分別傳送到相應像素位置上去的過程稱為“尋址”（或“編址”）。如果采用寫入光實現這一過程，稱為光尋址；如果采用寫入電信號時，則稱為電尋址。

光尋址

光尋址通常采用一個二維光強分布（如一幅圖像）作為寫入光，使其成像在空間光調制器的像素平面上，并使寫入光的像素和空間光調制器的像素一一對應，從而實現尋址。光尋址時，所有像素的尋址同時完成，所以它是一種并行尋址。

其特點是尋址速度最快，而且像素的大小，原則上只受寫入光成像光學系統分辨率的限制。采用光尋址時，要防止寫入光與讀出光之間的串擾，因此通常采用反射式空間光調制器，在調制器內部設置一個光隔離層，使寫入光與讀出光位于調制器兩側。

電尋址

采用電尋址時，因為電信號是一個時間序列，原則上只能依次地輸送到調制器的各個像素上去，所以電尋址是一種串行尋址方式。電尋址與光尋址相比有一些弱點，由于串行方式，使它的信號處理速度降低，由于電極幾何尺寸和透過率的限制，其分辨率和填充系數（像素的通光面積與像素的總面積之比）都有所降低。但目前它是光信號處理和現代電子技術、特別是計算機——多媒體技術相結合，構成光電混合系統的有效方式，已得到廣泛應用。

空間光種類

采用電尋方式的有

• 薄膜晶體管液晶空間光調制器（Thin film transistor liquid crystal SLM）

• 磁光空間光調制器（magneto-opticalSLM）

• 數字微反射鏡器件（digitalmicromirror device）

采用光尋址方式的有

l 液晶光閥（liquidcrystal light valve）

l 微通道板空間光調制器（microchannelSLM）。

隨著大規模集成電路技術的發展，液晶顯示技術也得到了飛速發展，其中最典型的就是薄膜晶體管驅動液晶顯示器（TFT-LCD）的出現。TFT-LCD的主動驅動性質使得這種技術可以和計算機技術很好的結合。這些器件具有體積小、功耗小、靈活性高等特點。因此液晶顯示設備作為空間光調制器也受到人們廣泛關注。

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