空間光調(diào)制器基本知識(shí)

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廣義上，空間光調(diào)制器是指這樣的器件，在主動(dòng)控制下，它可以通過(guò)調(diào)制光場(chǎng)的某個(gè)參量，例如通過(guò)調(diào)制光場(chǎng)的振幅，通過(guò)折射率調(diào)制相位，通過(guò)偏振面的旋轉(zhuǎn)調(diào)制偏振態(tài)，或是實(shí)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(dá)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(chǎng)中，利用光的寬帶寬，多通道并行處理等優(yōu)點(diǎn)對(duì)加載的信息進(jìn)行快速處理。它是構(gòu)成實(shí)時(shí)光學(xué)信息處理、光互連、光計(jì)算等系統(tǒng)的核心器件。被廣泛地應(yīng)用于自適應(yīng)光學(xué)、光學(xué)濾波、光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域。

空間光調(diào)制器結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)在于，它是由許多基本的獨(dú)立單元組成的一維或二維陣列，這些獨(dú)立單元可以是物理上分割的小單元，也可以是無(wú)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(hào)的分辨率有限，而形成的一個(gè)一個(gè)小單元。

這些小單元可以單獨(dú)地接收光學(xué)或電學(xué)的輸入信號(hào)，并利用各種物理效應(yīng)改變自身的光學(xué)特性（相位、振幅、強(qiáng)度、頻率或偏振態(tài)等），從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入光波的空間調(diào)制或變換。

習(xí)慣上，把這些獨(dú)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(hào)稱為“寫入光（電）信號(hào)”，把照明整個(gè)器件并被調(diào)制的輸入光波稱為“讀出光”，經(jīng)過(guò)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(yīng)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?hào)傳給它的信息，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?hào)應(yīng)含有控制調(diào)制器各個(gè)像素的信息。把這些信號(hào)分別傳送到相應(yīng)像素位置上去的過(guò)程稱為“尋址”（或“編址”）。如果采用寫入光實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程，稱為光尋址；如果采用寫入電信號(hào)時(shí)，則稱為電尋址。

光尋址

光尋址通常采用一個(gè)二維光強(qiáng)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(duì)應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)尋址。光尋址時(shí)，所有像素的尋址同時(shí)完成，所以它是一種并行尋址。

其特點(diǎn)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(xué)系統(tǒng)分辨率的限制。采用光尋址時(shí)，要防止寫入光與讀出光之間的串?dāng)_，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(shè)置一個(gè)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(shí)，因?yàn)殡娦盘?hào)是一個(gè)時(shí)間序列，原則上只能依次地輸送到調(diào)制器的各個(gè)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(diǎn)，由于串行方式，使它的信號(hào)處理速度降低，由于電極幾何尺寸和透過(guò)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(hào)處理和現(xiàn)代電子技術(shù)、特別是計(jì)算機(jī)——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(yīng)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(dòng)液晶顯示器（TFT-LCD）的出現(xiàn)。TFT-LCD的主動(dòng)驅(qū)動(dòng)性質(zhì)使得這種技術(shù)可以和計(jì)算機(jī)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(diǎn)。因此液晶顯示設(shè)備作為空間光調(diào)制器也受到人們廣泛關(guān)注。