空間光調(diào)制器基本介紹

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廣義上，空間光調(diào)制器是指這樣的器件，在主動控制下，它可以通過調(diào)制光場的某個參量，例如通過調(diào)制光場的振幅，通過折射率調(diào)制相位，通過偏振面的旋轉(zhuǎn)調(diào)制偏振態(tài)，或是實現(xiàn)非相干——相干光的轉(zhuǎn)換，從而將一定的信息寫入光波中，達到光波調(diào)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(yōu)點對加載的信息進行快速處理。它是構(gòu)成實時光學信息處理、光互連、光計算等系統(tǒng)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(jīng)網(wǎng)絡等領(lǐng)域。

空間光調(diào)制器結(jié)構(gòu)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(xù)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(tài)等），從而實現(xiàn)對輸入光波的空間調(diào)制或變換。

習慣上，把這些獨立小單元稱為空間光調(diào)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(diào)制的輸入光波稱為“讀出光”，經(jīng)過空間光調(diào)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(diào)制器的所有像素，并能接收寫入光或?qū)懭腚娦盘杺鹘o它的信息，經(jīng)調(diào)制或變換轉(zhuǎn)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?qū)懭腚娦盘枒�含有控制調(diào)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(xiàn)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(diào)制器的像素平面上，并使寫入光的像素和空間光調(diào)制器的像素一一對應，從而實現(xiàn)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(tǒng)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(diào)制器，在調(diào)制器內(nèi)部設置一個光隔離層，使寫入光與讀出光位于調(diào)制器兩側(cè)。

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(diào)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(shù)（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(xiàn)代電子技術(shù)、特別是計算機——多媒體技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成光電混合系統(tǒng)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(diào)制器（Thin film transistor liquid crystal SLM）

•       磁光空間光調(diào)制器（magneto-opticalSLM）

•       數(shù)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(diào)制器（microchannelSLM）。

    隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，液晶顯示技術(shù)也得到了飛速發(fā)展，其中最典型的就是薄膜晶體管驅(qū)動液晶顯示器（TFT-LCD）的出現(xiàn)。TFT-LCD的主動驅(qū)動性質(zhì)使得這種技術(shù)可以和計算機技術(shù)很好的結(jié)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(diào)制器也受到人們廣泛關(guān)注。