空間光調(diào)制器具有能實時地在空間上調(diào)制光束的重要功能，使其成為構(gòu)成實時光學(xué)信息處理、光計算等系統(tǒng)的關(guān)鍵器件。正因為如此，空間光調(diào)制器在現(xiàn)代光學(xué)領(lǐng)域中具有越來越重要的地位和價值。它是光學(xué)、光電混合系統(tǒng)進(jìn)行光互連、光學(xué)相關(guān)、光計算、模式識別、光學(xué)控制、光學(xué)檢測、圖象處理、顯示技術(shù)等中的基本構(gòu)件和關(guān)鍵器件。

空間光調(diào)制器的原理

空間光調(diào)制器?？s寫成SLM。顧名思義，它是一種對光波的空間分布進(jìn)行調(diào)制的器件，一般地說，空間光調(diào)制器是指在信號源信號(控制信號)的控制下，能對光波的某種或某些特性(如相位、振幅或強度、頻率、偏振態(tài)等)的一維或二維分布進(jìn)行空間和時間的變換或調(diào)制，從而將信源信號所荷載的信息寫進(jìn)入射光波之中的器件?？刂菩盘柨赡苁枪鈱W(xué)信號，又可能是電學(xué)信號。

空間光調(diào)制器含有許多獨立單元，它們在空間上排列成一維或二維陣列。每個單元都可以獨立地接受光學(xué)信號或電學(xué)信號的控制，利用各種物理效應(yīng)(泡克爾斯效應(yīng)、克爾效應(yīng)、聲光效應(yīng)、磁光效應(yīng)、半導(dǎo)體的自電光效應(yīng)、光折變效應(yīng)等)改變自身的光學(xué)特性，從而對照明在其上的光波進(jìn)行調(diào)制。

一般把這些獨立的小單元稱為空間光調(diào)制器的“像素”，把控制像素的信號稱為“寫入光”，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)制器后出射的光波稱為“輸出光”。形象的說，空間光調(diào)制器可以看作一塊透射率或其它光學(xué)參數(shù)分布能夠按照需要進(jìn)行快速調(diào)節(jié)的透明片。顯然，寫入信號應(yīng)該含有控制調(diào)制器各個像素的信息。把這些信息分別傳送到相應(yīng)像素位置上去的過程，稱為“尋址”。

空間光調(diào)制器的分類

空間光調(diào)制器一般按照讀出光的讀出方式不同，可以分為反射型和透射型;而按照輸入控制信號的方式不同又可分為光尋址(OA-SLM)和電尋址(EA-SLM)。

光尋址時，實際上是利用適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)系統(tǒng)把一個二維光強分布成像在空間光調(diào)制器的像素平面上，便可以使寫入信號的像素與調(diào)制器的像素在空間上一一對應(yīng)，實現(xiàn)尋址。因為在時間上所有像素的尋址是同時完成的，所以光尋址是一種并行尋址方式。其特點是尋址速度快，而且像素的大小原則上只受尋址光學(xué)成像系統(tǒng)分辨率的限制。但要防止寫入光和讀出光之間的串?dāng)_，通?？臻g光調(diào)制器做成反射式的，在其中有一個隔離層，使兩光互不干擾;也可以使用不同波長的光，利用濾光片消除它們之間的串?dāng)_。

電尋址時，一對相鄰的行電極和一對相鄰的列電極之間的區(qū)域構(gòu)成像素，由于電信號是串行信號，所以電尋址是串行尋址，一旦在光信息處理鏈中有一個電尋址，二維并行串行處理就被一維串行處理代替，處理速度立即降下來。另外，電尋址是通過條狀電極來傳遞信息的，電極尺寸的減小有一個限度，所以像素尺寸也有限度，即有一個分辨率極限。由于電極本身不透明，所以像素的有效通光面積與像素總面積之比——開口率較低，光能利用率不高。

空間光調(diào)制器發(fā)展展望

設(shè)計、開發(fā)空間光調(diào)制器的初衷是為光學(xué)信息處理提供譜面濾波器件。空間光調(diào)制器在此起到了重要的作用，但是由于種種限制，如靈敏度、圖像分辨率、空間均勻性等問題，光學(xué)信息處理或光學(xué)計算機并未取得預(yù)期的效果。電子工程師看好空間光調(diào)制器的應(yīng)用價值，經(jīng)過不斷的改進(jìn)，開發(fā)成功具備實用價值的器件，并率先應(yīng)用于投影機獲得成功。

大屏幕光信息顯示系統(tǒng)是典型的非相干光學(xué)信息處理系統(tǒng)，而空間光調(diào)制器又是光學(xué)信息處理的關(guān)鍵器件。因此可以說，光學(xué)信息處理與現(xiàn)代半導(dǎo)體技術(shù)相結(jié)合形成產(chǎn)業(yè)的大屏幕投影電視機產(chǎn)業(yè)將更加推動空間光調(diào)制器的發(fā)展。

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