空间光调制器

原理

　　空间光调制器含有许多独立单元, 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, 利用各种物理效应(泡克尔斯效应、克尔效应、声光效应、磁光效应、半导体的自电光效应、光折变效应等) 改变自身的光学特性, 从而对照明在其上的光波进行调制。

　　一般把这些独立的小单元称为空间光调制器的“像素”,把控制像素的信号称为“写入光”,把照明整个器件并被调制的输入光波称为“读出光”, 经过空间光调制器后出射的光波称为“输出光。形象的说,空间光调制器可以看作一块透射率或其它光学参数分布能够按照需要进行快速调节的透明片。显然,写入信号应该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”。

分类

　　空间光调制器一般按照读出光的读出方式不同, 可以分为反射型和透射型；

　　按照输入控制信号的方式不同又可分为光寻址(OA - SLM ) 和电寻址( EA - SLM ) 。

功能

　　空间光调制器的基本功能, 就是提供实时或准实时的一维或二维光学传感器件和运算器件。在光信息处理系统中,它是系统和外界信息交换的接口。

　　它可以作为系统的输入器件, 也可在系统中用作变换或运算器件。作为输入器件时,其功能主要是将待处理的原始信息处理成系统所要求的输入形式。此时,空间光调制器作为输入传器,可以实现电- 光转换、串行- 并行转换、非相干光- 相干光转换、波长转换等。

　　作为处理和运算器件时, 可以实现光放大、矢量- 矩阵或矩阵- 矩阵间乘法、对比反转、波面形状控制等。除此还有模拟图像存储的功能。

应用

　　空间光调制器是一种对光波的光场分布进行调制的元件，广泛地应用于成像投影、光束分束、激光束整形、相干波前调制、相位调制、光学镊子、全息投影、激光脉冲整形等诸多应用领域。

未来展望

　　设计、开发空间光调制器的初衷是为光学信息处理提供谱面滤波器件。空间光调制器在此起到了重要的作用,但是由于种种限制, 如灵敏度、图像分辨率、空间均匀性等问题,光学信息处理或光学计算机并未取得预期的效果。电子工程师看好空间光调制器的应用价值,经过不断的改进,开发成功具备实用价值的器件, 并率先应用于投影机获得成功。经过一代又一代的改进, 投影机或投影电视机性能不断改善, 欧、美、日各大电器公司无一例外地进入该领域,终于形成产业。大屏幕光信息显示系统是典型的非相干光学信息处理系统, 而空间光调制器又是光学信息处理的关键器件。因此可以说, 光学信息处理与现代半导体技术相结合形成产业的大屏幕投影电视机产业将更加推动空间光调制器的发展。