液晶空间光调制器及其应用课件.ppt

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1、液晶空间光调制器及其应用 目录l 液晶的基本性质l 空间光调制器l LC-SLM及其应用l 程序仿真液晶的基本性质l 液晶的定义 早 在1888 年，液晶就被奥地利植物学家 F.Reinitzer 发现，直到20世纪初，才广泛地进入应用研究领域。液晶材料是种流体，介于完全规则状态（固体）与不规则状态（液体）之间的中间态物质，兼有液体和晶体两者共有的属性。将物质的这种“相”称为液 晶相或介晶相。l 液晶的三种结构(a)向列相（b）近晶相(c)胆甾相 图1 液晶的常见三种结构空间光调制器l 空间光调制器的定义 空间光调制器（Spatial Light Modulator，SLMs）是指能将信息加载

2、于一维或者二维的光学数据场上，以便有效地利用光的固有速度、并行性和互联能力，并在构成实时光学信息处理、光计算和光学神经网络等 系统中作为基本的构造单元或关键的主动器件。表1 常见的几种空间光调制器材料的响应时间材料 时间 材料 时间电光晶体1ps声光（布喇格盒）1usGaAS（MQW或Etalon)1psPLZT（多晶）10usPLZT(单晶）1ns粒状悬浮液1ms变形薄膜0.5us变形弹性材料1ms磁光开关1us向列相液晶10ms铁电液晶1usl 空间光调制器的分类 空间光调制器按读出光的方式不同，可分为反射式和透射式；按输入控制信号的方式不同可分为光寻址(O-SLMs)和电寻址（E-SLM

3、s）。前者多为模拟的非像素单元构成，主要用于光光的转换器件；后者主要是由单个分离的元素或像素组成，主要用作电光实 时接口器件，所以从应用角度可分成模拟的和数字的 两类（也有极少数的热寻址器件)。l 空间光调制器的主要功能(1)作为电光转换的实时接口器件(2)模拟乘法和加法以及信号的转换(3)非线性运算(4)光逻辑 LC-SLM及其应用 目前LC-SLM在空间光调制器中已经占主导地位。它可对光束的相位、偏振态、振幅或强度进行一维或二维的实时空间调制。Holoeye SLM系列产品分辨率高，像素单元小，填充因子高，衍射效率高，实际应用中可获得高精度的波前控制，帧频可达到180Hz，有利于实时控制。

4、LC-R1080 PLUTOl Holoeye SLM不同型号性能参数对比l Holoeye空间光调制器的几个应用（1）螺旋位相相衬成像 在光学显微镜中，暗场或相衬方法常被用来提高物体成像的对比度。实质上，这些方法都可看作是傅立叶平面上的光学滤波。类似于微分干涉相差显微技术，螺旋位相相衬法也是利用对相移的敏感性来提高成像的清晰度，特 别 是 边 缘。由 于 光 束 的 对 称 性，还可以对各向均匀介质物体成像进行对比增强。图4 相位物体的对比增强 A-C为明场成像，B-D为螺旋位相滤波成像（2）光学投影 光学投影，特别是三维成像，可以利用空间光调制器通过全息计算生成。图5 图象的全息重建实验示意图（3）自适应光学 自适应光学技术，是一种能够实时校正光学系统随机误差并使系统始终保持良好工作性能的新技术，早期在天文观测中是用来修复大气湍流等因素对光波波前的扭曲，通过动态地对波前误差的实时探测-控 制-校正，来改善成像质量。图6 光波前闭环控制示意图驱动电压仿真l LC-SLM性能参数l 工作原理框图 l 仿真程序 谢谢！