空间光调制器汇总.
3.7-空间光调制器资料
c ,c m,c 2m
时间调制器
电光调制器：电场控制 （克尔效应或泡克耳斯效应）
磁光调制器（磁光效应）
声光调制器：用超声信号驱动
幅度大而速度快的光强时间调制器可 作光开关
幅度大而有规律的光方向时间调制器可作光扫描器
空间调制器：光强、偏振态或相位等随空间各点而变化， 进行调制，可产生光强的某种空间分布。
A(x,y)＝A0T(x,y)
或者是形成随坐标变化的相位分布 A(x,y)＝A0Texp[iθ(x,y)]
y x
或者是形成随坐标变化的不同的散射状态。顾名思义， 这是一种对光波的空间分布进行调制的器件。它的英文名 称是Spatial Light Modulator(SLM)。
空间光调制器含有许多独立单元，它们在空间排列成 一维或二维阵列，每个单元都可以独立地接受光信号或电 信号的控制，并按此信号改变自身的光学性质(透过率、反 射率、折射率等)，从而对通过它的光波进行调制；控制这 些单元光学性质的信号称为“写入信号”，写入信号可以 是光信号也可以是电信号，射入器件并被调制的光波称为 “读出光”；经过空间光调制器后的输出光波称为“输出 光”。实时的二维并行处理。
3.电光数字式扫描
由电光晶体和双折射晶体组合而成，其结构原理如图5所示。
图中S为KDP晶体，B为方解石双折射晶体（分离棱镜），它能使线偏振
光分成互相平行、振动方垂直的两束光，其间隔 b为分裂度，为分裂角（也
称离散角）。
纵向电光调制器及其工作原理
T
Io Ii
sin 2
2
sin
2
2
V V
上述电光晶体和双折射晶体就构成了一个一级数字扫描器， 入射的线偏振光随电光晶体上加和不加半波电压而分别占据两 个“地址”之一，分别代表“0”和“l”状态 。
空间光调制器教材
DVI端口
DVI-I双通道 数字/模拟 可转换VGA DVI-I单通道 数字/模拟 可转换VGA DVI-D双通道 数字 不可转换VGA DVI-D单通道 数字 不可转换VGA
HDMI接口 制作：Alan
HDMI是基于DVI（Digital Visual Interface）制定的，是High Definition Multimedia Interface（高分数字多媒体接 口）的简称，可以看作是DVI的强化与延伸， 两者可以兼容。HDMI在保证高品质的情况 下能够以数码形式传输未经压缩的高分辨率 视频和多声道音频数据。HDMI可以支持所 有的ATSC HDTV标准，不仅能够满足目前 最高画质1080p的分辨率，还可以支持 DVDAudio等最先进的数字音频格式，支持 八声道96kHz或立体声192kHz数码音频传 递，而且只用一条HDMI线连接，可以用于 免除数码音频接线。与此同时HDMI标准所 具备的额外扩展空间，它允许应用在日后升 级的音频或视频的格式中。与DVI相比 HDMI接口的体积更小而且支持同时传输音 频及视频信号。
制作： Alan
其它配件 制作：Alan
高精度纯相位LCOS显示面板
RS232数据线
DVI数据线
软件部分 制作：Alan
HOLOEYES 的调制器可以直接通过 显卡的DVI 接口连接到计算机上。空间 光调制器能如此方便使 用离不开在 windows 平台上的灵活高效的帧速率图 形卡。该空间光调制器由HOLOEYE 软 件驱动， 该软件可工作在所有版本的 windows 操作平台上。该软件能方便的 控制所有相关的图像参数， 另外，精心 设计的空间光调制器软件能实现多种光 学函数，像，光栅、透镜、轴锥体和光 圈， 并且能够根据用户设定的图像设计 衍射光学器件（DOE）。完整的套件包 括调制器、视频分配器 和图像处理的所 有相关器件。由于它小的尺寸，可以容 易的被集成到光学系统中。为保证器件 的光学质量（如：相位调制）， HOLOEYE 对每个器件都进行了测量。
空间光调制技术
空间光调制技术
空间光调制器是指在主动控制下，它可以通过液晶分子调制光场的某个参量，例如通过调制光场的振幅，通过折射率调制相位，通过偏振面的旋转调制偏振态，或是实现非相干——相干光的转换，从而将一定的信息写入光波中，达到光波调制的目的。
它可以方便地将信息加载到一维或二维的光场中，利用光的宽带宽，多通道并行处理等优点对加载的信息进行快速处理。
它是构成实时光学信息处理、光互连、光计算等系统的核心器件。
空间光调制器的分类
空间光调制器的分类
空间光调制器是一种能够对光进行调制的装置，主要应用于光通信、光学成像等领域。
根据不同的调制方式和工作原理，可以将空间光调制器分为以下几类：
1. 液晶空间光调制器：利用液晶材料的光学特性，通过电场调节液晶分子的排列方向，从而实现对光的相位和偏振的调制。
2. 电光空间光调制器：利用外加电场对光的相位进行调制，通常采用半导体材料制成。
3. 磁光空间光调制器：利用外加磁场对光的相位进行调制，通常采用铁磁性材料制成。
4. 声光空间光调制器：利用声波对光的相位进行调制，通常采用压电材料制成。
5. 热光空间光调制器：利用温度变化对光的相位进行调制，通常采用光学吸收材料制成。
以上是常见的空间光调制器分类，不同种类的空间光调制器在不同的场合具有不同的优点和应用。
- 1 -。
11空间光调制器
4. 声光扫描声光扫描器的结构与布拉格声光调制器基本相同，所不同之处在于调制器是改变衍射光的强度，而扫描器则是利用改变声波频率来改变衍射光的方向。
⑴声光扫描原理从前面的声光布拉格衍射理论分析可知，光束以θi 角入射产生衍射极值应满足布喇格条件：sB n λλθ2sin =，B d i θθθ==。
布喇格角一般很小，可写为 s ss B f v n 22λλλθ=≈ (3.6-5) 故衍射光与入射光间的夹角（偏转角）等于布拉格角θB 的2倍，即 s s B d i f nv λθθθθ==+=2 (3.6-6)可以看出：改变超声波的频率f s ，就可以改变其偏转角θ，从而达到控制光束传播方向的目的。
超声频率改变∆f s 引起光束偏转角的变化为s s f nv ∆=∆λθ (3.6-7)这可用图1及声光波矢关系予以说明。
⑵声光扫描器的主要性能参量声光扫描器的主要性能参量有三个:可分辨点数，它决定描器的容量。
偏转时间τ，其倒数决定扫描器的速度。
衍射效率ηs ，它决定偏转器的效率。
衍射效率前面已经讨论过。
下面主要讨论可分辨点数、扫描速度和工作带宽的衍射光声频为f s 的衍射光k s s 图1 声光描器原理图问题。
可分辨点数N 定义为偏转角∆θ和入射光束本身发散角∆φ之比，即)(w R N λφ∆φ∆θ∆== (3.6-8)式中w 为入射光束的宽度；R 为常数，其值决定于所用光束的性质（均匀光束或高斯光束）和可分辨判据（瑞利判据或可分辨判据）。
上式可以写成s f RN ∆=11τ (3.6-10) τ1N 称为声光扫描器的容量-速度积，它表征单位时间内光束可以指向的可分辨位置的数目。
声光扫描器带宽受两种因素的限制，即受换能器带宽和布喇格带宽的限制。
因为声频改变时，相应的布喇格角也要改变，其变化量为s s B f nv ∆=∆2λθ (3.6-11)因此要求声束和光束具有匹配的发散角。
声光扫描器一般采用准直的平行光束，其发散角很小，所以要求声波的发散角B δθδφ≥。
液晶空间光调制器及其应用
图3 螺旋位相光束在成像中用于提高边缘对比度的实验装置
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
几种Holoeye空间光调制器
LC2002
LC-R720
LC-R1080
PLUTO
PLUTO型LC-SLM性能参数
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ Holoeye SLM不同型号性能参数对比
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。
（a）透射型SLM
（b）反射型SLM
(c)透射型光寻址SLM原理图 (d)反射型光寻址SLM原理图 图2 SLM器件的不同工作方式
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。
空间光调制器
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。
空间光调制器
第6章空间光调制器6.1概述人们已经认识到，光波作为信息载体具有特别显著的优点。
其一，是光波的频率高达1014Hz 以上，比现有的信息载波，如无线电波、微波的频率要高出几个数量级。
因此，它有极大的带宽，或者说具有极大的信息容量。
光纤通信正是以此为基础，得到迅猛发展的。
其二，是光波的并行性。
光波是独立传播的，两束甚至于多束光在空间传播时相遇，可以互不干扰。
这为光信息的多路并行传输和处理提供了可能性。
原有的、以串行输入/输出为基础的各种光调制器已经不能满足光互连、光信息处理的大容量和并行性的要求，能实时的或快速的二维输入、输出的传感器，以及具有运算功能的二维器件便应运而生。
这些器件即为空间光调制器。
它们已经成为光互连、光信息处理、光计算、光学神经网络等技术中最基本的功能器件之一。
本章将介绍几种主要的空间光调制器的原理、结构和特性。
6.1.1空间光调制器的基本结构与分类[6-1~6-4]空间光调制器是由英语的Spatial light Modulator直译过来的，常缩写成SLM。
顾名思义，它是一种能对光波的空间分布进行调制的器件。
空间光调制器能对光波的某种或某些特性(例如相位、振幅或强度、频率、偏振态等)的一维或二维分布进行空间和时间的变换或调制。
换句话说，其输出光信号是随控制（电的或光的）信号变化的空间和时间的函数。
空间光调制器结构的基本特点在于,它是由许多基本的独立单元组成的一维线阵或二维阵列，这些独立单元可以是物理上分割的小单元，也可以是无物理边界的、连续的整体，只是由于器件材料的分辨率和输入图像或信号的空间分辨率有限，而形成的一个一个小单元。
这些小单元可以独立地接收光学或电学的输入信号，并利用各种物理效应改变自身的光学特性（相位、振幅、强度、频率或偏振态等），从而实现对输入光波的空间调制或变换。
习惯上，把这些小独立单元称为空间光调制器的“像素”，把控制像素的光电信号称为“写入光”，或“写入（电）信号”，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”。
液晶空间光调制器
液晶SLM的特点
4. 光学分辨率：Meadowlark Optics 公司的 Dielectric Mirror Coating 技术有助于优化像素对之 间的2π 相位转换，最大化空间带宽，提高光学分 辨率!
液晶SLM的特点
5. 调制速度：Meadowlark Optics 公司采用高速液 晶材料与高电压模式实现高速纯相位调制，能够提 供目前世界上响应速度最快的纯相位液晶空间光调 制器。实现2π 相位调制量，512x512 SLM 的调制 速度可达500Hz@532nm。同时，Meadowlark Optics 公司还在致力于研发调制速度更快的纯相位 液晶空间光调制器，持续保持在业内的领先地位。
液晶空间光调制器的应用领域
生物 领域 激光 领域
投影 领域
教学 领域
信息光 学领域
视觉测 量领域
光镊
光镊技术是利用光的力学效应实现对微观粒 子的操控，具有非接触，无损伤特性。
全息光镊
激光光束整形
量子通信-涡旋光
光束偏转
SLM的产品系列
类型 功能 特点
标准位相型 P512
高速高效位相型 HSPDM512 位相振幅混合调制型 Customed512 铁电液晶纯振幅型 A512
液晶SLM的特点
9. 损伤阈值：普通液晶空间光调制器的损伤阈值较 低，仅2W/cm2。Meadowlark Optics 独特的Mirror Coating 技术不仅可以大幅度提高光能利用效率， 也能大幅度提高液晶空间光调制器的损伤阈值对于 532nm的连续激光可达10W/cm2。 10. 像素间串扰：Meadowlark Optics 公司液晶空间 光调制器通过精确控制驱动电压与液晶层厚度，大 大降低像素间的串扰，为实现更高效的分辨率与生 成更准确的全息效果提供了保证。
空间光调制器
现各向异性的特性 。
2、 液晶双折射现象
液晶的取向效应
当外加电场 E 足够小（小于其响应阈值）时， 则分子取向不受电场 影响； 当外加电场足够大（超过其阈值）时，分 子取向发生变化。 可以利用液晶这一特性来进行光调制
液晶的双折射
电控双折射效应
在外加电场作用下，液晶分子取向变化， 而使液晶对某一方向入射的光产生双折射。
液晶光阀是利用无电压时候向列型液晶扭曲 效应和外加电压大于阈值时候的双折射效应 来工作的。当无写入光照射时光导层呈高阻 状态电压主要降落在光导层上。液晶上电压 很小，不足以引起双折射效应，液晶显示扭 曲效应。线偏振读出光两次经过液晶，偏振 态没有改变。通过正交检偏器，呈现暗场。 线偏振光经当有写入光照射时候光导层呈低 阻状态。液晶上压降增大，出现双折射效应。 此时偏振读出光被液晶调制为椭圆偏振光。 通过正交检偏器时候呈现亮场。
输入控制信号方式
光寻址 电寻址
按读出方式
反射式 投射式
相ห้องสมุดไป่ตู้调制 强度调制
调制方式
国内首个光控SLM演示
两种写入方式
①电写入的 SLM：代表待输入系统的信息的电信号直接驱动一个器件（空间光
调制器），方式是控制其吸收或相移的空间分布。 光写入的 SLM ：信息一开始是光学图像的形式，而不是以电子形式输入到 SLM，在这种情况下，SLM 的功能是将非相干光图像转化成相干光图像，接着 用相干光学系统做下一步处理。
写入光/信号：控制像素的光信号或者电信号。
读出光：照明整个器件并被调制的输入光。 输出光：被像素单元调制后的出射光
应用
目前已有多种空间光调制器实用化，主要 有下面几种：
空间光调制器的基本功能
1、变换器功能电光转换、串行并行转换、相干非相干转换、对比度反转。 2、放大功能 弱光写入，强光读出。可获得增强的相干光图象。
空间光调制器使用方法
空间光调制器使用方法嘿，朋友们！今天咱来聊聊空间光调制器的使用方法，这玩意儿可神奇了呢！你想想看，空间光调制器就像是一个光的魔法师，能让光按照我们的想法去变化。
它可以把普通的光变得千奇百怪，就像孙悟空七十二变一样！那怎么用这个神奇的“光魔法师”呢？首先啊，你得把它安好，就像给它找个安稳的家。
然后呢，给它通上电，让它“醒过来”。
这时候，你就可以开始摆弄它啦！比如说，你可以通过各种设置，让它把光变成你想要的形状。
哎呀，就像你在纸上画画一样，只不过这是用光来画！你可以让它变出个爱心形状的光，多浪漫呀！或者变出个星星形状的光，一闪一闪亮晶晶。
再说说它的调节功能吧。
你可以像调音量一样调节光的强度，想亮就亮，想暗就暗，多有意思！而且它还能改变光的颜色呢，红橙黄绿青蓝紫，随你挑，这不比彩虹还好玩嘛！还有啊，你知道吗，它还能和其他设备配合起来用呢！就像好伙伴一起合作一样。
比如说和投影仪搭配，那就能在大屏幕上变出各种奇妙的光影效果，哇塞，那场面，绝对震撼！你说这空间光调制器是不是特别厉害？咱要是能熟练掌握它的用法，那可就像掌握了一门神奇的技艺。
到时候，你在朋友面前露一手，他们肯定会瞪大眼睛，哇，你怎么这么厉害！用空间光调制器的时候，可别马虎哦！要像对待宝贝一样细心。
毕竟它能给我们带来那么多的乐趣和惊喜。
你想想，要是因为你的不小心，让它“不高兴”了，那多可惜呀！总之呢，空间光调制器就是一个充满魔力的东西，只要你用心去探索，去尝试，它一定会给你带来意想不到的收获和快乐。
别犹豫啦，赶紧去和这个“光魔法师”来一场奇妙的邂逅吧！怎么样，是不是迫不及待啦？哈哈！原创不易，请尊重原创，谢谢!。
空间光调制器
制作：Alan
概念
基本功能：
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 调制器作为输入传感器,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
制作： Alan
其它配件 制作：Alan
高精度纯相位LCOS显示面板
RS232数据线
DVI数据线
软件部分 制作：Alan
HOLOEYES 的调制器可以直接通过 显卡的DVI 接口连接到计算机上。空间 光调制器能如此方便使 用离不开在 windows 平台上的灵活高效的帧速率图 形卡。该空间光调制器由HOLOEYE 软 件驱动， 该软件可工作在所有版本的 windows 操作平台上。该软件能方便的 控制所有相关的图像参数， 另外，精心 设计的空间光调制器软件能实现多种光 学函数，像，光栅、透镜、轴锥体和光 圈， 并且能够根据用户设定的图像设计 衍射光学器件（DOE）。完整的套件包 括调制器、视频分配器 和图像处理的所 有相关器件。由于它小的尺寸，可以容 易的被集成到光学系统中。为保证器件 的光学质量（如：相位调制）， HOLOEYE 对每个器件都进行了测量。
That's all
谢谢倾听
制作：Alan
用。需要加载到调制器上的光学传递函数或图像信
息可直 接由光学设计软件生成，并直接可以通过 计算机加载。 空间光调制器英文名称是Spatial Light Modulator,在文献上常缩写成SLM。顾名思
义,它是一种对光波的空间分布进行调制的器件,一般地说,空间光调制器是指在信号源
液晶空间光调制器教材
② 处理和运算功能器件 放大器 乘法器与算数运算功能
三、液晶材料简介
液晶材料：最为广泛的一种电光效应材料。介于固态和液 态之间的一种物态，它具备液体的流动性，又具备固态晶 体的排列性质。液晶状态可以向结晶态和液态相变。变为 结晶态时，不仅具有分子取向的有序性，而且分子重心具 有周期平移性；变为液态时，失去分子重心周期平移性， 也失去了分子取向的有序性，成为完全无序状态。 液晶以凝集构造的不同可分成三种：
由于液晶分子具有液体的流动性，亦即是说其没有固定的排列, 可以自由移动，且液晶分子具有介电各向异性和电导各向异性 的电学特性，故而在外电场的作用下,液晶分子的排列状态也将 随之发生变化。又因为液晶分子的光学特性也是各向异性的,从 而使得整个液晶盒的光学效应随之改变,这就是液晶盒电场影响 其光学特性的原理。另外由于液晶分子的双折射特性,使得液晶 盒显现出光散射、光干涉和旋光等特殊的光学性质 液晶的电光效应主要包括：电控双折射效应、扭曲效应、宾主 效应、动态散射效应、热光学效应等。
二、空间光调制器原理
空间光调制器(Spatial Light Modulator---SLM)是一 种对光波的空间分布进行调制的器件。一般地说，空间光调 制器由许多独立单元组成，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，并按此信 号改变自身的光学性质，从而对照明在其上的 光波进行调制。
1971年美国休斯公司J.D.Margerum等人提出了第一 个光导型透射式液晶光调制器,这种器件工作在动态 散射模式,用ZnS作为光导层,直流驱动比较容易引起 液晶与电极间的电化学反应从而降低器件的寿命
1972年,T.D.Bemd等人研制成CdS作光导层,交流电 压驱动的反射读出型液晶光阀,为实用化器件的发展 奠定了基础 1975年,J.Grinbery等人报道了用CdS作光导层,CdTe 作光隔离层的交流反射式液晶光阀,是液晶工作在混 合场效应(向列相液晶的扭曲效应和双折射效应)模式
FSLM-2K39-P02空间光调制器用户手册说明书
空间光调制器FSLM-2K39-P02西安中科微星光电科技有限公司目录1 空间光调制器主要参数 (2)2 外形尺寸 (3)3 产品特点 (3)4 基础操作 (4)5 典型光路 (5)6 配置清单 (6)7 软件介绍 (7)空间光调制器产品手册1 空间光调制器主要参数图1 FSLM-2K39-P02产品实物图2外形尺寸图2 FSLM-2K39-P02产品尺寸结构图3产品特点像元更小：4.5μm；支持彩色显示模式；更优信赖性：采用陶瓷背板，散热效果更好，信赖性更可靠；首次采用Type-C接口的标准5V 2A电源适配器作为电源，可兼容市面上大部分电源适配器；首次使用MiniDP接口作为视频信号的输入接口，具备更高的带宽；首次具备光源驱动的功能，可同步驱动低功率的光源，便于系统集成；具备场同步信号及光源使能信号的输出，可同步外部的光源或采集设备； 驱动板体积小型化(55*80mm)。
4基础操作启动计算机。
按图3所示连接各部件，打开电源开关。
图3 各部件连接示意图注意：1.首先连接视频线，再连接电源线。
2.空间光调制器的电源为专用电源，切勿与其他电源混用，损坏调制器。
以Windows系统为例，在桌面右击，点击“屏幕分辨率”，识别当前显示器，单击另一个显示器，将屏幕分辨率设置为1920×1080，将“多显示器”中设置为“拓展这些显示”，点击“应用”，然后点击“确定”，此时完成将桌面图像扩展到第二个显示器的设置。
在空间光调制器液晶光阀表面放置偏振片，旋转偏振片，观察液晶光阀中显示的图像是否正常，确保计算机桌面的图片顺利扩展到第二个显示器上，如图像不正常，检查接线。
将空间光调制器用配置的支架固定在光学平台上。
搭建所需的光路（该款调制器使用时要求入射光的偏振方向与液晶光阀长边夹角为45°）。
根据需要更换桌面图像。
方法为右击桌面，单击“个性化”，点击下方“桌面背景”，找到所需的图像单击，根据需要设置“图片位置”，一般建议设置为“平铺”。
dmd空间光调制器原理
dmd空间光调制器原理
DMD（数字微镜）空间光调制器是一种基于微小振动的技术，能够快速地精确调制光的相位和振幅。
它采用一个由数百万个微小反射镜阵列组成的芯片，反射镜的位置可以电子控制来定位光束。
当光束通过DMD空间光调制器时，光被反射到其中一些点或区域，或者被反射到其他地方。
每个反射镜只能在两个位置之间移动：上和下，或左和右，反射镜的移动由电子信号控制。
通过精确调整反射镜的位置，可以调制光的相位和振幅，实现在光学信号中加入信息。
DMD空间光调制器可以被广泛应用于光学通信、材料加工、激光打印、三维成像、医学成像等领域。
近代光信息处理第7章空间光调制器
LiNbO3
16
Micro-channel
PROM
BSO
5.8
10
28
300
60
35
30 ～40 100
12
4 ～16
20
10
50 ～100 100
0.1
目 录 2024/3/27
第1节 7.2 磁光空间光调制器(MOSLM)
光学信息处理
第2节
MOSLM是根据法拉第磁光效应设计的.
第3节
第4节 第5节 第6节
钇铁 石榴石
1280×1022
1920×480
1280×1024
256×256
128×128 786×576 ×3DMD
2048×1152
52×36
60
100
0.40
14×44
60
300
0.35
34×24
60
400
0.27
56×56
30 1000
0.54
56×56 2000
0.54
17×17 180 ＞100
第4节 第5节
合处理系统，应用非常广泛。
第6节 电寻址的SLM的缺点：
第7节 (1)电寻址是串行寻址，处理速度下降，失
去了光学信息并行处理的重要特色．
(2)电寻址是通过条状电极来传递信息的， 电极尺寸的减小有一个限度，所以像素尺
寸也有限度，影响了SLM的分辨率．
第7章
7
目 录 2024/3/27
第1节 例如：
第7节
图7.1 MOSLM像素结构示意图
第7章 在图中还有局部减小矫顽力的离子注入区． 16
目 录 2024/3/27
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基本结构
1024×768 DMD
一对偏转＋12o和－12o的DMD单元
DMD单元结构图
DMD单元部件分解图
工作原理
DMD工作原理图
4位二元脉冲宽度调制（PWM）序列图样
信号的每一位代表一个时间段对应入射光的开或关（0或1）这些时独立 的间段对应一定的值：20、21、22、23，或1、2、4、8。最短的时间 段称为最低有效位LSB，LSB占一个帧时的1/（2N-1），N为数据位数。 最长的时间段称为最高有效位（MSB ）。因此、一个帧时（例如1/50秒 ）被分为4个独立的时间段，时间片的长短与该位的二进制的加权值呈比 例，LSB分配到1/15个帧时，LSB+1分配到2/15个帧时，LSB+2分配到
输入-输出特性曲线
输出光
理想输出 模拟输出
写入信号 灵敏度 阈值灵敏度；指定值灵敏度；特性曲线灵敏度；
对比度（反差）
定义
I max / I min
动态范围
DR 10log10
灰阶数
dB
D log10 T
调制传递函数 定义
MTF M o / M w
调制度 分辨率 能分辨的最大空间频率；单位：lp/mm 空间-带宽积（SBP） 像数数目 单幅信息容量
近晶相液晶
向列相液晶
胆甾相液晶
液晶的光学特性 液晶的双折射性
Δn ne no =0.10.3
方解石 Δn 0.172
石英
Δn 0.008
液晶的扭曲效应
（a）未加电压
（b）电压超过阈值
液晶的宾主效应
玻璃
染料
向列相液晶中掺入少 量二向色性的染料,染 料分子会随同液晶分 子定向排列.
分类：透射式光寻址；反射式光寻址；透射式电寻址；反射式电寻址
寻址概念；光寻址与电寻址特点
写入（电）光
读出光 读出光 输出光 写入（电）光
输出光
透射式
反射式
空间光调制器的功能
输入器件
电-光转换
波长转换 处理与运算器件 放大器
串行-并行转换பைடு நூலகம்
非相干光-相干光转换
乘法器
对比度反转
模拟数字转换
基本性能参数
4/15个帧时，LSB+3分配到8/15个帧时。
DMD的二元脉冲宽度调制（以4位为例）
二进制的“1”将驱动DMD微镜偏转到“开”的位置，而“0”将使 DMD微镜偏转到“关”的位置。例如，数字10 在4位二进制 表示为1010，在此种情况下，在LSB＋1时间段和LSB＋3 时间段中，DMD处于“开 ”的状态，在LSB时间段和LSB＋2
时间段中DMD处于“关”状态。
DMD的特点
高分辨率
ＤＭＤ有640×480 (ＶＧＡ)，800×600(ＳＶＧＡ),1024×768(ＸＧＡ)及1280×1024(ＳＸＧＡ) 等多种解析度规格，特别是适用于高宽比16∶9宽屏幕电视的ＤＭＤ，器件尺寸37×22ｍｍ,像素 尺寸为17×17μｍ，一个ＤＭＤ上的像素数为1920×1080，
Information Optics
信息光学
第六章 空间光调制器
定义
SLM：Spatial Light Modulator
能对光波的某种特性进行空间和时间的变换或调制。即其输 出光信号是随控制信号变化的空间和时间的函数
基本结构与分类
独立单元：像素
包括： 写入信号------控制信号； 读出光---------输入信号； 输出光---------输出信号;
高光学效率
DLP光学系统的光学效率
DMD象素单元的光学效率
对比度 500∶1 2000∶1
反射镜上反射的光束与光轴的夹角为4θL,接近50度，被仪 器四壁专门设计的吸收介质吸收，只有少量散射光进入投影 物镜
响应时间
10μｓ
扭臂梁非常薄(约0.05—0.1μｍ),微型反射镜的重量很轻， 转动惯量极小，因此响应时间非常快
M ( I max I min ) /( I max I min )
C=SBP*log2N bit
响应速度
指写入信号作用到器件直至输出光产生所需时间 帧频 信息流量 单幅信息容量与帧频乘积 存储时间 写入信号撤除后被调制量减小到最大值的a倍时所需时间
液晶显示器
液晶分类 液晶是一种介于各向同性液体和各向异性晶体之间的物质状态。在一定温度 范围内，它既有液体的流动性、粘度、形变等机械性质，又具有晶体的热（ 热效应）、光（光学各向异性）、电（电光效应）、磁（磁光效应）等物理 性质。 按液晶分子的排列方式，分为三种：
数字微反镜DMD—Digital Micromirror Device
DL P 是基于微机电系统(MEMS) 的器件,被称为数字微镜器件(DMD - Digital micromirror device) ,DMD由美国德克萨斯仪器公司在1987 年发明。DL P 投 影显示技术的核心是数字微镜器件,它是一种基于半导体制造技术,由高速数字 式光反射开关阵列组成的器件,采用二进制脉宽调制技术能精确地控制光的灰 度等级,加上图像处理、存储器、光源和光学系统便组成DL P 系统,能投射大 屏幕、高亮度、无缝的、高对比度彩色图像。
透明电极 液晶
偏振片
吸 收
入射光
吸 收
（可见光）波长
（可见光）波长
（a）未加电压 （b）电压超过阈值
电寻址液晶空间光调制器的基本原理 电寻址的空间光调制器多采用矩阵寻址的方案。通常在一块玻璃板上，形 成互相绝缘的行电极和列电极，在它们的交点上用大规模集成电路技术制 作薄膜晶体管TFT。ＴＦＴ的栅极、源极和漏极分别连接行电极、列电极 和显示像素。在另一块玻璃板的表面，所有像素共用一个电极，两块玻璃 板之间充以扭曲型或超扭曲型液晶。下图为ＴＦＴ-ＬＣＤ的等效电路。 当某一像素的行、列电极同时加上电信号时，ＴＦＴ型场效应管接通，该 像素透光。顺序选通各行电极，并同步地选通列电极，就可以控制各像素 的明暗，电压的大小可控制灰阶。
磁光空间光调制器
表面形变空间光调制器