第6章空间光调制器
反射式液晶空间光调制器电控光束偏转
电膜 的玻 璃 ， 下基板 为可 ２维 寻址 控 制 的集 成 电路 基板 ， 上
基 板 与 下 基 板 都 涂 有 取 向 层 ， 在 之 间 的 间 隙 填 充 液 晶 材 并
料， 通过 在下 基 板 上 加 载不 同 的 电压 分 布 就 可 以实 现 对 入
射 光束 的卒 间光 调制 。 由 于 液 晶 材 料 的 相 位 调 制 深 度 有 限 ， 难 实 现 对 较 大 很
第 ２ 卷 第 ６期 ４ ２１ ０ ２年 ６月
强 激 光 与 粒 子 束
Ｈ Ｉ Ｈ ＰＯ Ｗ ＥＲ ＬＡ ＳＥＲ Ａ Ｎ Ｄ ＰＡ ＲＴ Ｉ Ｇ ＣＬＥ ＢＥＡＭ Ｓ
Ｖ ｏ ． ４，Ｎ Ｏ １２ ．６
Ｊｌ．，２ １ Ｌ ｎ Ｏ２
文 章 编２ （ ０ ２ ０ — ３ ４０
近些 年来 ， 于微 波相控 阵技术 的光 学 相 控 阵技 术 引起 人 们 日渐广 泛 的 兴趣 ｕ ］ 源 。由 于液 晶 器 件工 艺成 熟， 并且 具有 高分辨 力 、 功耗 、 低 轻质 量 和 可 编程 等 优 点 ， 目前 的光 学 相控 阵 相 移单 元 一 般 采用 液 晶材料 ］ 。
主要因素 。
关 键 词 ： 二 元 光 学 ； 空 间 光调 制 器 ； 干 涉 条 纹 ； 光 束 偏 转 ； 衍 射 效 率
中 图分 类 号 ： ０４ ６ １ ３． 文献 标 志 码 ： Ａ ｄ ｉ１ ． ７ ８ ＨＰＩＰ ２ １ ２ ０ ． ３ ４ ｏ：０ ３ ８／ Ｂ ０ ２ ４ ６ １ ２
领 域 具 有 较 大 应 用 潜 力 ［ 。 因 此 有 必 要 对 高 分 辨 力 反 射 式 液 晶 光 学 相 控 阵 的 电 控 光 学 特 性 进 行 研 究 ， 析 限 ６ ］ 分
第八章 网络交换新技术-路由与交换技术-袁天夫-清华大学出版社
如果将4个交叉连接单元起来，就可以组成一个4×4的交换单元
（2）时分光交换网络 光时分复用和电时分复用类似，也是把一条复用信道划分成若干个时隙，
2) 光交换器件
（1）半导体光开关 半导体光放大器用来对输入的光信号进行光放大，并且通过控制放大器的偏
置信号来控制其放大倍数。当偏置信号为“0”时，输入的光信号将被器件完全吸 收，使得器件的输出端没有任何光信号输出，器件的这个作用相当于一个开关 把光信号给“关断”了。当偏置信号不为“0”且具有某个定值时，输入的光信号便 会被适量放大而出现在输出端上，这相当于开关闭合让光信号“导通”。因此， 这种半导体光放大器也可以用作光交换中的空分交换开关，通过控制电流来控 制光信号的输出选向
空分+时分光交换的二种结构
采用声光可调谐滤波器，它可以根据控制信号的不同，将一个或多 个波长的信号从一个端口滤出，而其他波长的信号从另一端口输出
声光可调谐滤波器
4) 微机电光交换技术
MEMS全称为Micro Electromechanical System，即微机电系统，是指尺寸 在几毫米乃至更小的高科技装置，主要由传感器、动作器（执行器）和微能源 三大部分组成。
1）光交换的概念
光交换是指不经过任何光电转换，在光域直接将输入的光信号交换到不同 的输出端。由于目前光逻辑器件的功能还较简单，不能完成控制部分复杂的逻 辑处理，因此现有的光交换控制单元还是要由电信号来完成，即所谓的电控光 交换。在控制单元输入端进行光电转换，而在输出端完成电光转换。随着光器 件的发展，光交换的最终发展趋势将是光控光交换。
(完整word)光子轨道角动量的物理解释及其产生方法
轨道角动量的物理性质及其产生方法轨道角动量的物理性质早在1909年波印廷就预言圆偏振光具有能量比为的角动量。
而且如果有线偏光转化为圆偏光，则必定存在与光学系统角动量的交换。
这一假说最终被Beth在实验中证实。
他将一个半波片用石英光纤悬挂起来，然后将一束右旋圆偏光耦合进光纤中，最终传输到半波片上的光由原来左旋圆偏光改变为左旋圆偏光。
根据动量守恒条件，光束中每个光子的的旋转角动量就会被传递到半波片上。
实验结果表明半波片的扭矩在大小和正负号上与光的波动和量子理论结果完全一致,这就证实了圆偏光具有旋转角动量（spin angular momentum，SAM）.根据光的量子理论，一束光具有的旋转角动量为:(为光子的个数），一束光具有的能量为:（为光的频率，N为光子的个数）,所以光子的旋转角动量与能量的比值为,而Beth的方法也被用于测量光子的旋转角动量。
在二十世纪五十年代以前，科研工作者将原子都看做是二能级系统,也就是说每一个辐射的光子载有大小的角动量.后来人们发现原子有更高能级的跃迁，例如有的原子有四能级跃迁。
为了保持动量守恒,要求辐射的光子载有数倍于的角动量。
因此除了旋转角动量以外，还存在独立于它的一个角动量，人们把它名为轨道角动量（orbital angular momentum，OAM）。
在Allen等人1992年发表的一篇文章中证实了OAM是所有具有螺旋相位（）的光束的自然属性，而且这种光束也很容易产生。
螺旋波阵面会形成一个个分布在光束中心轴线上的相位奇点。
相位奇点的能量和动量的大小为零,因此也就不存在角动量。
所以相位奇点本身并没有轨道角动量，而是围绕相位奇点的光线具有轨道角动量。
光具有波粒二象性，它的粒子特性告诉我们每个光子具有大小的动量，我们把它称作线性动量。
对于圆偏光而言,还具有大小为的旋转角动量。
而当光具有的螺旋相位时，则它具有大小为的轨道角动量。
从这里我们可以看出轨道角动量数倍于角动量.角动量与线性动量的关系可以用数学表达式表述为,这里为光子的矢径,为光子的线性动量,代表叉乘。
基于液晶空间光调制器的计算全息波前编码方法
第37卷第5期2022年5月Vol.37No.5May2022液晶与显示Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays基于液晶空间光调制器的计算全息波前编码方法隋晓萌，何泽浩，曹良才*，金国藩（清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，精密仪器系，北京100084）摘要：波前编码过程将计算全息所得的复振幅波前变换为与显示器件匹配的调制函数，是计算全息显示的关键技术之一。
现有的计算全息显示器件大多只能实现单一振幅或单一相位调制，因此需要将复振幅波前编码为相应的振幅型或相位型全息图。
本文围绕基于液晶空间光调制器的计算全息显示，综述了相位优化编码与复振幅转化编码的基本原理与算法步骤，分析了常见的波前编码方案框架，针对不同编码方法的适用范围进行讨论，为计算全息图波前编码提供方法选择参考。
关键词：波前编码；三维显示；计算全息；液晶空间光调制器中图分类号：O753+.2文献标识码：A doi：10.37188/CJLCD.2022-0047Wave-front encoding method of computer-generated holography based on liquid-crystal spatial light modulatorSUI Xiao-meng，HE Ze-hao，CAO Liang-cai*，JIN Guo-fan（State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments，Department of Precision Instruments，Tsinghua University，Beijing100084，China）Abstract：Wavefront encoding is a crucial step in computer-generated holography，which converts the complex-amplitude wavefront on the hologram plane into a holographic modulating function.Since the digi‐tal element for complex-amplitude modulation is not yet available，current implementations of holographic wavefront modulation are carried out by phase-type or amplitude-type elements.The holograms are rela‐tively converted to amplitude-only or phase-only forms.Herein，the phase optimization encoding and com‐plex-amplitude converting methods of computer-generated holography based on liquid crystal spatial light modulators are introduced.The basic principle，range of applications，and algorithm flows are discussed，providing feasible strategies for various holographic implementations.Key words：wave-front encoding；three-dimensional display；computer-generated holography；liquid crystal spatial light modulator1引言现阶段以平板显示为主的显示技术主要受限于显示器件与显示观感。
物理光学
3.4.2光源非单色性的影响 3.4.3两相干光波振幅比的影响
3.5.1互相干函数和复相干度 3.5.2时间相干度 3.5.3空间相干度
3.6.1条纹的定域 3.6.2等倾条纹 3.6.3圆形等倾条纹 3.6.4透射光条纹
3.7.1定域面的位置及定域深度 3.7.2楔形平板产生的等厚条纹 3.7.3等厚条纹的应用
5.1惠更斯-菲 涅耳原理
2
*5.2基尔霍夫 衍射理论
3 5.3菲涅耳衍
射和夫琅禾费 衍射
4 5.4矩孔和单
缝的夫琅禾费 衍射
5
5.5圆孔的夫 琅禾费衍射
5.6光学成像系统的 衍射和分辨本领
*5.7双缝夫琅禾费 衍射
5.8多缝夫琅禾费衍 射
5.9衍射光栅
*5.11直边的菲涅 耳衍射
5.10圆孔和圆屏的 菲涅耳衍射
5.10.1菲涅耳衍射 5.10.2菲涅耳波带法 5.10.3圆孔衍射图样 5.10.4圆屏的菲涅耳衍射 5.10.5菲涅耳波带片
5.11.1菲涅耳积分及其图解 5.11.2半平面屏的菲涅耳衍射 5.11.3单缝菲涅耳衍射 5.11.4矩孔菲涅耳衍射
5.12.1什么是全息照相 5.12.2全息照相原理 5.12.3全息照相的特点和要求 5.12.4全息照相应用举例
2.1两个频率 1
相同、振动方 向相同的单色 光波的叠加
2
2.2驻波
3 2.3两个频率
相同、振动方 向互相垂直的 光波的叠加
4 2.4不同频率
的两个单色光 波的叠加
5
2.5光波的分 析
2.1.1代数加法 2.1.2复数方法 2.1.3相幅矢量加法
2.2.1驻波的形成 2.2.2驻波实验
2.3.1椭圆偏振光 2.3.2几种特殊情况 2.3.3左旋和右旋 2.3.4椭圆偏振光的强度 2.3.5利用全反射产生椭圆和圆偏振光
第六章激光调制技术
1.5 1.0 0.5
0.2
0.4
0.6
0.8
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1.2
为什么要用光波作为信息载体？
信息
调制信号
信息
转播速度快
调制
信息容量大
激光
传输
接受
可以用光学系统进行变换,光盘存储
可以在透明介质中传输（光纤、水……）载波
大气、光纤
可以不用介质传输（真空、太空……）
可独立传播，互不干扰。
加载了信号的光波以群速度传播。
§6.1调制的基本概念
m a 为调制深度，即调幅系 数。 m a 1
调制波形为以信号波为上下 对称包络的波形。
1.5 1.5
1.0
0.5
0.2 0.5
1.0
1.5 1.5
1.0
频域分布
e(t) Ac cos(ct c )
ma 2
Ac cos((c
m )t c )
0.5
0.2 0.5 1.0 1.5
§6.2电光调制
(1)折射率椭球(D,n)
对于任意方向入射的光波波矢K，通 过坐标原点O做以K为法线的平面Σ ， Σ 与椭球面相交，交线为一椭圆 ，该椭圆的两个主轴的方向就是两 个相互正交的D1和D2，两个主半轴的 长度对应的折射率是n1和n2。
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”。
基于空间光调制技术的飞秒激光微纳加工
内容摘要飞秒激光加工表面微纳米结构作为一种新型的、多用途的纳米材料制备技术被广泛应用于物理、生物、信息等多领域中，然而传统的飞秒激光加工往往采用逐点扫描的方法，效率低下。
借助于LCoS SLM (Liquid Crystal on Silicon-Spatial Light Modulator)的空间光调制技术能够通过相位调制实现对飞秒激光焦平面光场的空间整形，将其用于无掩膜并行加工，可以在保证加工精度的同时极大提升加工效率。
本文研究了空间光调制器的构造和工作原理，对基于LCoS SLM的多种光场图形化算法进行了分析、模拟、改进和实验验证，主要研究结果如下：首先，本文研究并总结了基于时空干涉的新型空间整形系统的原理，它相比传统技术更加简单灵活并有更高的效率。
然而此技术中的缩束系统造成的成像畸变严重影响了加工的准确性。
本文模拟并分析了该系统中的畸变现象，利用空间光调制器的相位全息图补偿畸变引起的空间光场的位置变化和光强分布不均。
此方法可使曝光处干涉图案的最大偏移量由10.66 μm趋近于0，在实验中将相对最大偏差由60.42 %降至8 %以下，并使该处二维光强分布趋近于平顶光。
该算法降低了时空干涉的飞秒激光空间整形技术对于缩束成像系统的设计需求，节省了成本与时间。
基于以上方法，在不锈钢表面拼接加工出了1.5 × 1.5 mm的具备多级别防伪能力的二维码图案。
此外，本文还模拟并验证了借助MPFL(Multiplexed Phase Fresnel Lenses)算法实现的多路菲涅尔透镜全息图和对其改进得到的柱透镜全息图，成功将激光光场调制为点阵和直线分布，并通过GS(Gerchberg–Saxton)算法和GSW(Weighted Gerchberg–Saxton)算法得到了将光场调制为面状分布的计算全息图，大幅提升了焦平面处的光强均匀性。
关键词：飞秒激光，空间光调制器，微纳加工，无掩膜加工ABSTRACTAs a new multi-purposed nanomaterial processing technology, the surface micro-nanostructures processed by femtosecond laser are widely used in many fields, such as physics, biology and information. The spatial light modulation technology based on LCoS SLM(Liquid Crystal on Silicon-Spatial Light Modulator) can realize the spatial shaping of femtosecond laser focal plane light field through phase modulation, which can apply to the parallel processing without mask, so as to ensure the processing precision as well as to raise the efficiency much higher than the traditional point by point scanning processing technology.This work introduces the structure and working principle of spatial light modulator, and does some analysis, simulation and improvements on a series of optical field graphics algorithms based on LCoS SLM. A series of experiments are applied to verify that.This work will investigate and summarize principles of a spatial shaping system based on the spatiotemporal interference which is more easy, flexible and efficient than traditions. However, the imaging distortion introduced by the shrink-beam system has huge influence on the accuracy of processing. This work simulates and analyzes the distortion of the systems, and provides a method to adjust the phase hologram from a spatial light modulator via compensating for the position changes and the uneven light distribution from the distortion. The method can make the maximum deviation of the interference pattern near the exposure point approach 0 from 10.66 μm, the relative maximum deviation reduce from 60.42 % to under 8% and the two-dimension light intensity distribution get close to flat-top. The algorithm reduces the design requirement on the system, cost and time are saved. Thehigh-precision large-area micro-nanostructures are realized successfully fabricated on a stainless steel surface based on this system, including the 1.5 × 1.5 mm QR code with multi-level anti-counterfeiting ability.Furthermore, the multiplexed Fresnel lens hologram are simulated by using the MPFL(Multiplexed Phase Fresnel Lenses). The cylindrical lens hologram is obtained by improving simulation, which modulates the laser field into dot matrix and linear distribution. By using the GS algorithm and the GSW algorithm, a computer hologram to modulate the light field into a planar distribution is obtained. The light intensity uniformity is immensely improved at the focal plane.Keywords: [Femtosecond laser] [Spatial light modulator] [Micro/nano fabrication] [Maskless fabrication]目录内容摘要 (I)ABSTRACT (i)第1章绪论 (1)1.1 飞秒激光加工技术 (1)1.2 飞秒激光加工表面微纳米结构的特性及应用 (2)1.3 空间光调制技术用于加工表面微结构 (4)1.4 课题的意义和主要研究内容 (5)第2章空间光调制技术研究 (8)2.1 空间光调制器介绍 (8)2.2 空间光调制器的构造和原理 (9)2.3 本章小结 (13)第3章基于时空干涉的空间整形畸变校正及加工应用 (14)3.1 基于时空干涉的空间整形的优势与缺陷 (14)3.2 实验装置 (16)3.3 畸变校正的算法与模拟 (17)3.4 光强校正的算法与模拟 (19)3.5 畸变与光强校正的实验验证 (22)3.6 畸变与光强校正用于拼接制备大面积微结构 (24)3.6.1 拼接微结构的试验 (24)3.6.2 拼接制造基于二维码的多级防伪结构 (26)3.6.3 拼接制造仿生疏水结构 (29)3.7 本章小结 (30)第4章基于MPFL算法的点阵与线状分布光场空间整形 (31)4.1 MPFL算法的原理和改进 (31)4.2 “点”与“线”空间整形的实验验证 (32)4.3 本章小结 (34)第5章基于GS算法的平面衍射光场整形 (35)5.1 衍射光学元件 (35)5.2 GS算法的原理和模拟 (35)5.3 对GS算法的改进和模拟 (38)5.4 实验验证 (41)5.5 本章小结 (43)第6章结语 (45)总结 (45)展望 (46)科研成果 (47)参考文献 (48)致谢54第1章绪论1.1 飞秒激光加工技术激光拥有极高的单色性、方向性、相干性和相比普通光源超高的亮度（能量输出）等特点[1]，此外还可根据对功率、波长、脉宽等多种需求进行选择和适配。
第七章 空间光调制器PPT课件
2020/2/29
1
2020/2/29
光学信息处理
第七章 空间光调制器
7．1 概论 7．2 磁光空间光调制器(MOSLM) 7．3 液晶的扭曲效应及薄膜晶体管驱动液晶
显示器(TFT—LCD) 7．4 液晶显示器在非相干光信息处理中的
应用——大屏幕投影电视 7．5 液晶光阀 7．6 线性电光效应和PROM器件 7．7 数字微反射镜器件(DMD)和数字化投影
寻址(adressing)：写入信号把信息传递到SLM上 相应位置，以改变SLM的透过率分布的过程。 (1)电寻址空间光调制器（EA-SLM ）．
采用电寻址的方法来控制SLM的复数透过率． 常用的电寻址的方式是通过SLM上两组正交的栅 状电极，用逐行扫描的方法，把信号加到对应的 单元上去．电寻址又称为矩阵寻址．
⊙
影响；B单元的磁场与剩 外磁场
⊙
磁方向一致，也不会改变剩磁状态；只有D单元 的外场与剩磁方向相反，若写入信号产生的磁场
足够大，超过矫顽力，则D单元内剩磁的方向反
转，即D单元被寻址。而远离L1，L2交点的单元 则因磁场强度太小而不起作用．
20
2020/2/29
光学信息处理
图7.4 MOSLM 的工作示意图
40
Hughes，LCLV, Si 向列相液晶
43
Hamamatsu
LiNbO3
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Micro-channel
PROM
BSO
5.8
10
28
300
60
35
30 ～40 100
12
4 ～16
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10
50 ～100 100
0.1
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2020/2/29
铁电液晶光寻址空间光调制器性能分析
关键 词 ： 息光 学 ； 电 液晶 ； 信 铁 空间光调 制 器 ； 效 电路模 型 ； ｓ ｉ ／ ｔ ｂ模 拟 等 Ｐ ｐｃ Ｍａｌ ｅ ａ
中 圈分 类 号 ： Ｎ１ １ ９ ７ ３ ２ Ｔ ４ ． ；０ ５ ． 文献标志码 ： Ａ ｄｉ１ ．７ ８ Ｊ Ｏ２ １３ ． １ １ １ ｏ：０ ５ ６ ／Ａ ０ ２ ３０ ０ ０ １
Ｆ Ｃ ＯＡＳ Ｍ 的调 制传 递 函数 ， 而提 高分 辨率 ； 其他 参量 一 定 的情 况下 ， Ｌ ０ Ｌ 的响 Ｌ． Ｌ 从 在 Ｆ Ｄ ＡＳ Ｍ
应 速 度 随 写 入 光 光 强 增 大 而 增 大 （ 入 光 从 ０ ０ 写 ． ８ｍＷ ／ｍ。增 大 到 １ ｃ ０ｍＷ ／ ｍ ， 迟 时 间 减 小 ｃ 延
第 ３ 卷 第 １期 ３
２１ ０ ２年 １月
应
用
光
学
Ｖ０Ｉ３３ Ｎ ｏ ． ．１
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＡｐ ｌ ｄＯｐ ｉｓ ｏ ｒ ａ ｐ ｉ ｔ ｏ ｅ ｃ
Ｊｎ ２ １ ａ ．０ ２
文 章编 号 ：０ ２２ ８ （０ ２ ０—０ ７０ １ ０—０ ２ ２ １ ） １０ ５—７
ｔ ａ ｎ ｔ ｅ ｃ ｎ ｉ ｏ ｆ ｃ ｒａ ｎ Ｆ ｅ ｌｔ ｉ ｋ ｅ ｓ ｈ ｅ ｏ ｕ ｉｎ ｏ ＬＣ ０ＡＳ Ｍ ａ ｅ ｉ — ｈ ｔｉ ｈ ｏ ｄ ｔ ｎ ｏ ｅ ｔ ｉ ＬＣ ｅ ｌ ｈ ｃ ｎ ｓ ，ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｔ ｆ Ｆ 一 ｉ ｏ Ｌ ｃ ｎ ｂ ｎ ｃ ｅ ｓ ｄ ｂ ｅ ｒ ａ ｉ ｇ ｔ ｅ ｔ ｉｋ ｅ ｓ ｏ － ｉ Ｈ ，ｂ ｔｉ ｍａ ｅ ｈ ｙ ａ ｃ ｒ ｎ ｅ ｄ ｃ ｅ ｓ ｎ ｒ ａ ｅ ｙ ｄ ｃ ｅ ｓｎ ｈ ｈ ｃ ｎ ｓ ｆａ Ｓ ： ｕ ｔ ｋ ｓ ｔ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ａ ｇ ｅ ｒ ａ ｅ ａ ｄ ｍ ａ ｕ ａ ｔ ｒ ｒ ｉｆ ｕ ｔａ ｈ ａ ｉ ：ｔ ｅｍａ ＴＦ ｖ ｌ ｅｉ １ ｏ ｌ ｅ ｈ ｐ ｔ ｌ ｒ — ｎ ｆ ｃ ｕ ｅ ｍｏ ｅｄ ｆ ｉ ｌ ｔｔ ｅ ｓ ｍｅｔｍｅ ｈ ｘ Ｍ ｃ ａ ｕ ｎ ｙ ｗｈ ｎ ｔ ｅ ｓ ａ ｉ ｅ Ｓ ａ ｆ ｑ ｅ ｃ ｓＯ ｕ ｎ ｙ ｉ ．Ｔｈ ｕ ｐ ｔｌ ｈ ｓ ｖ ｒ ａ ｅ ｏ ｗｒｔ ｉ ｈ ：ｗｈ ｎ ｗｒｔ ｉ ｈ ｎ ｅ ｓｔ ｓ ｅ ｏ ｔ ｕ ｉ ｔ ｉ ｅ ｙ ｗｅ ｋ ｗｈ ｎ ｎ ｉ ｌ ｔ ｇ ｅ ｇ ｅ ｉｅ ｌ ｔｉ ｔ ｎ ｉｙ ｉ ｇ
空间光调制器PPT课件
空间光调制器：Spatial Light Modulator(SLM),一种对光波的空间分布进行调制的器件。
小单元——像素 当读出光通过调制器时，其光学参量（振幅、强度、相位或偏振态）就受到空间光调制器各单元的调制，结果变成了一束具有新的光
写入信号把信息传递到SLM上相应位置，以改变SLM的
透过率分布的过程——寻址。 光寻址是并行寻址方式。
液晶材料：最为广泛的一种电光效应材料。 写入信号把信息传递到SLM上相应位置，以改变SLM的透过率分布的过程——寻址。 电寻址通过条状电极来传递信息，电极尺寸的减小有一个限度，所以像素尺寸也有限度。 按其在系统中的位置区分： input-SLM
对基片表面处理，可使液晶分子平行于基片且 容易排成同一方向。如：摩擦定向方法。
●向列型（nematic）液晶
液晶分子大致以长轴方向平行配到，因此具有一维
●信近息晶 可型以（多空s通m道间ec并tic行的）或液交规晶叉传则播。性排列。此类型液晶的粘度小，应答速度快， 是最早被应用的液晶，普遍的使用于液晶电视、笔记本 按其在系统中的位置区分： input-SLM
●近晶型（smectic）液晶
具有二维空间的层状规则性排列，各层间则有一维的顺 向排列。一般而言，此类分子的黏度大，印加电场的应 答速度慢，比较少应用于显示器上，多用于光记忆材料 的发展上。
●胆甾型（cholesteric）液晶
此类型液晶是由多层向列型液晶堆积所形 成，为向列型液晶的一种，也可以称为旋 光性的向列型液晶,因分子具有非对称碳中 心，所以分子的排列呈螺旋平面状的排列， 面与面之间为互相平行，而分子在各个平 面上为向列型，液晶的排列方式，由于各 个面上的分子长轴方向不同，即两个平面 上的分子长轴方向夹着一定角度；当两个 平面上的分子长轴方向相同时，这两个平 面之间的距离称为一个pitch(螺距）。 cholesteric液晶pitch的长度会随着温度的 不同而改变，因此会产生不同波长的选择 性反射，产生不同的颜色变化，故常用于 温度感测器。
《信息光学》教学大纲
《信息光学》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程简介信息光学是应用光学、计算机和信息科学相结合而发展起来的一门新的光学学科，是信息科学的一个重要组成部分，也是现代光学的核心。
本课程主要介绍信息光学的基础理论及相关的应用，内容涉及二维傅里叶分析、标量衍射理论、光学成像系统的频率特性、部分相干理论、光学全息照相、空间滤波、相干光学处理、非相干光学处理、信息光学在计量学和光通信中的应用等。
三、课程目标本课程是光电信息科学与工程专业的主要专业课程之一，设置本课程的目的是让学生掌握信息光学的基本概念、基础理论及光信息处理的基本方法，了解光信息处理的发展近况和运用前景。
为今后从事光信息方面的生产，科研和教学工作打下基础。
四、教学内容及要求第一章信息光学概述（2学时）1.信息光学的基本内容和发展方向2.光波的数学描述和基本概念3.相干光和非相干光4.从信息论看光波的衍射要求：1.了解信息光学的内容和发展方向2.掌握相干光和非相干光的特点3.掌握从信息论的观点看光波的衍射。
重点：空间频率，等相位面。
从信息光学看衍射的基本观点。
难点：空间频率，光波的数学描述。
第二章二维傅里叶分析（8+2学时）1．光学常用的几种非初等函数2．卷积与相关3．傅里叶变换的基本概念4．线性系统分析5．二维采样定理要求：1．了解光学中常用非初等函数的定义、性质，熟悉它们的图像及在光学中的作用2．了解卷积与相关的定义及基本性质3．熟悉傅里叶变换的基本原理，性质和几何意义4．熟悉系统的基本概念及线性系统分析的基本理论5．了解二维采样定理及其应用6．本章强调概念的物理意义理解，以定性和应用为主。
避免与《信号与系统》课程重复。
重点：δ函数的意义和运算特性，傅里叶变换性质、定理，相关和卷积的意义及运算，线性空间不变系统的特性。
难点：卷积，傅里叶变换、系统分析。
第三章标量衍射理论（6+2学时）1．基尔霍夫衍射理论2．菲涅耳衍射和夫琅和费衍射3．夫琅和费衍射计算实例4．菲涅尔衍射计算实例5．衍射的巴俾涅原理要求：1．了解基尔霍夫衍射理论2．熟悉菲涅耳- 基尔霍夫衍射公式及其物理意义3．熟悉菲涅耳衍射与夫琅和费衍射4．掌握常见夫琅和费衍射光场的分析与计算5．了解菲涅耳衍射光场的分析和计算6．了解巴俾涅原理及其应用重点：如何用二维傅里叶变换来分析和计算夫琅和费衍射。
激光技术蓝信钜课后答案
第一章作业（激光技术--蓝信鉅，66页）答案2．在电光调制器中，为了得到线性调制，在调制器中插入一个1／4波片，（1）它的轴向应如何设置为佳?（2）若旋转1／4波片，它所提供的直流偏置有何变化?答：（1）. 其快、慢轴与晶体主轴x 轴成450角（即快、慢轴分别与x’、y’轴平行）。
此时，它所提供的直流偏置相当于在电光晶体上附加了一个V 1/4的固定偏压(E x’和E y’的附加位相差为900)；使得调制器在透过率T=50%的工作点上。
（2）. 若旋转1／4波片，会导致E x’和E y’的附加位相差不再是900；因而它所提供的直流偏置也不再是V 1/4。
当然调制器的工作点也偏离了透过率T=50%的位置。
3.为了降低电光调制器的半波电压，采用4块z 切割的KDP 晶体连接(光路串联、电路并联)成纵向串联式结构。
试问：(1)为了使4块晶体的电光效应逐块叠加，各晶体的x 和y 轴取向应如何? (2) 若λ=0.628μm ，n 。
＝1.51，γ63＝23.6×10—12m ／V ，计算其半波电压，并与单块晶体调制器比较之。
解：(1) 为了使晶体对入射的偏振光的两个分量的相位延迟皆有相同的符号，则把晶体x 和y 轴逐块旋转90安置，z 轴方向一致（如下图），(2).四块晶体叠加后，每块晶体的电压为：v 966106.2351.1210628.0412n 41V 41V 123-663302'2=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯==-γλλλ 而单块晶体得半波电压为：v 3864106.2351.1210628.02n V 123-663302=⨯⨯⨯⨯==-γλλ 与前者相差4倍。
4．试设计一种实验装置，如何检验出入射光的偏振态(线偏光、椭圆偏光和自然光)，并指出是根据什么现象? 如果一个纵向电光调制器没有起偏器，入射的自然光能否得到光强调制?为什么？解：（1）实验装置：偏振片和白色屏幕。
a. 在光路上放置偏振片和白色屏幕，转动偏振片一周，假如有两次消光现象，则为线偏振光。
《信息光学》课程标准
《信息光学》课程标准一、课程概述（一）课程性质信息光学是光电信息科学与工程专业的专业学习领域必修课程，是校企合作开发的基于工作过程专业（理论）课的课程。
信息光学是近40多年迅速发展起来的一门新兴学科，它是在全息术、光学传递函数和激光的基础上，从传统的、经典的波动光学中脱颖而出的。
与其他形态的信号处理相比，光学信息处理具有高度并行、大容量的特点。
信息光学已渗透到科学技术的诸多领域，成为信息科学的重要分支，得到越来越广泛的应用。
（二）课程定位该课程在专业课程体系中属于光电信息科学的理论基础课程，旨在培养未来从事光信息处理和光全息技术人员的专业能力。
该课程使学生能够结合光学信息处理和光全息的相关知识，开拓理论用于实践的方法和创新思路，提高自身解决实际问题的能力。
前导课程：高等数学、普通物理学、物理光学和应用光学后续课程：光纤通信（三）课程设计思路旨在培养学生扎实的光信息理论知识，能够为将来成为高素质应用型光信息处理和光全息技术人才打下基础。
主要包括知识技能和职业应用技能：通过系统学习信息光学的傅立叶变换、基尔霍夫标量衍射理论，使学生掌握一定的光学成像和光学全息特性，空间滤波及光学处理的能力，并能具体运用到实际光学工程问题。
二、课程目标（一）课程工作任务目标本课程是光电信息科学与工程专业的主要专业课程之一，设置本课程的目的是让学生掌握信息光学的基本概念、基础理论及光信息处理的基本方法，了解光信息处理和光全息的发展近况和运用前景。
（二）职业能力目标突出基本职业能力和专业能力培养要求，使学生熟悉光信息处理和光全息的基本技术知识，能够针对具体的光信息工程问题进行分析，并设计和实施解决方案，为今后从事光信息方面的生产，科研和教学工作打下基础。
三、课程教学内容及学时安排(一)课程教学内容（二）学时安排表“学时分配”中，“其他”主要指看录像、现场参观、课堂讨论、习题等教学环节。
四、课程实施针对信息光学的课程特点和教学内容，以讲授法为引导与辅助，以角色扮演法、案例教学法、情境教学法和师生互动为主要内容，形成以学生为主、以教师为辅的教学模式。
第六章激光器的模式选择和调制技术
行波腔选纵模法
• 在均匀加宽工 作物质中，以 行波方式产生 激光振荡，消 除空间烧孔效 应就可以实现 单纵模输出
4、激光模式测量技术
横模测量技术 1、直接观测法
激光器
. 扩束透镜
2、小孔扫描法 3、CCD成像
激光器
CCD
衰减片
脉冲、连续激光横模-光斑品质分析系统
纵模测量技术
匹配透镜
• 扫描干涉仪
增益
实际振荡 的纵模
损耗
半导体激光器的纵模
2、横模选择技术
激光振荡的建立条件是增益G大于损耗 G = i + m+ d
其中i为激光在腔内传输由于散射、吸收产生的损耗， m为反射镜产生的损耗； d为谐振腔中由衍射产生的 损耗。
选择横模的两个原则 1. 必须尽量增大高阶模与基模的衍射损耗比 2. 必须尽量减少腔内其他损耗i和镜面损耗m ，从而
a2 N
L
其中a为腔内有效孔径的半径，L为腔长。
衍射损耗是谐振腔参数g和菲涅尔数N的函数
腔参数g和菲涅尔数N与衍射损耗的关系
空间光调制器
显然，读出光应该能照明空间光调制器的所有像素，并能接收写入光或写入电信号传递给它的信息，经调制或变换转换成输出光。按读出光工作方式分，可有透射式，如图6.1（a）和(b)所示，或反射式，如图6-1 (c)和(d)所示。
而写入光或写入电信号应含有控制调制器各个像素的信息。把这些信息分别传送到相应像素位置上去的过程称为“寻址”（或“编址”）。如果采用写入光实现这一过程，称为光寻址， 174
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”。
第6章 空间光ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
用介电质超表面产生准艾里光束
文章编号：1005-5630(2021)02-0001-07DOI : 10.3969/j.issn.1005-5630.2021.02.001用介电质超表面产生准艾里光束吴双宝，文 静（上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093）摘要：艾里光束通常是在液晶空间光调制器上加载立方相位后再作傅里叶变换产生，或者在材料表面设计微结构来激发表面等离激元产生。
但是前者不利于系统的集成化和小型化，后者通常用于产生一维艾里光束。
为了克服这些缺点，利用具有亚波长单元结构的介电质超表面产生艾里光束。
将高斯分布的振幅信息和立方相位信息同时编码来对平面波进行调制，并对比了振幅和相位同时调制以及仅相位调制的差异，同时利用有限时域差分（FDTD ）算法进行了仿真。
研究表明：在工作波长为630 nm 时可以产生准艾里光束，并发现这种利用傅里叶变换来产生艾里光束的方法，其傅里叶频谱的振幅信息是可以忽略的，由此简化了超表面编码流程；所设计的超表面的偏振转化效率高达83%，器件直径仅为35 μm ，厚度仅为380 nm ，可为光学系统的集成化提供参考。
关键词：傅里叶变换；准艾里光束；介电质超表面中图分类号：O 436.1 文献标志码：AGeneration of quasi Airy beam using dielectric metasurfaceWU Shuangbao ，WEN Jing（School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai forScience and Technology, Shanghai 200093, China ）Abstract: Airy beams are usually generated by Fourier transform after loading a cubic phase on the liquid crystal spatial light modulator or generation of Airy form surface plasmons based on microstructures on the surface of the material. Nevertheless, the limitations of the spatial light modulator hinder the integration and miniaturization of the device. The latter is usually used to generate one-dimensional Airy beams. Concerning to overcome these shortcomings, a dielectric metasurface with a sub-wavelength unit cell is utilized to substitute the function of the traditional spatial light modulator. The finite difference time domain (FDTD) method is employed to generate the quasi Airy beam at the wavelength of λ = 630 nm. The attained polarization conversion efficiency is as high as 83%. The diameter of the designed metasurface device is only 35 μm while收稿日期 ：2020-11-13基金项目 ：国家重点研发计划（2018YFA0701800）；国家自然科学基金（81701745、61775140）；上海市科学技术委员会创新行动计划作者简介 ：吴双宝(1996—)，男，硕士研究生，研究方向为超表面。
光学信息技术原理及应用
6.1光波作为信息载体具有特别显著的优点：一是光波的频率高达10 14Hz以上二是光波的并行性，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。
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。
基本特点：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。
把控制小单元的光电信号称为“写入光”或“写入电信号”，即有两种方式。
如果采用写入光实现寻址的过程，则称为“光寻址”，---- 光寻址时，所有像素的寻址同时完成，所以它是一种并行寻址。
---- 其特点是：寻址速度最快，而且像素的大小，原则上只受写入光成像光学系统分辨率的限制。
如果采用写入电信号实现寻址的过程，则称为“电寻址”，---- 电寻址时，因为电信号是一个时间序列，原则上只能依次地输送到调制器的各个像素上去，所以电寻址是一种串行寻址方式。
空间光调制器中能用于调制或变换的物理效应很多：泡克尔斯效应（即线性电光效应）、克尔效应（即二次电光效应）、声光效应、磁光效应、半导体的自电光效应、光折变效应。
空间光调制器的功能：作为输入器件---- 电—光转换和串行—并行转换---- 非相干光—相干光转换---- 波长转换6.2——液晶光阀从分子排列的有序性来区分液晶：---- 层状（近晶型）---- 丝状（向列型）---- 螺旋状（胆甾型）双折射与扭曲效应电控双折射效应动态散射效应磁光空间光调制器---- 法拉第效应---- 克尔磁光效应全息术最初是由英国科学家丹尼斯-盖伯提出全系照相与普通照相的区别：全息照相与普通照相的方法截然不同。
普通照相在胶片上记录的是物光的振幅信息，而全息照相在记录振幅信息的同时，还记录了物光的相位信息。
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等晶体的光电导特性和线性电光效应而制 成的光寻址空间光调制器。
加直流电压V0
氙灯瞬时、均匀照明， BSO 成为导体， BSO 界 面上积累均匀电荷
关闭氙灯，BSO 失去导电性，电 极短路，BSO界 面上的电荷被保 留下来，内电场 也保留下来
写入：蓝光写入，双色反射层可通过蓝光。 蓝光作用在BSO上，对应光强大的地方光 电导效应明显，而光强小的地方光电导效 应不明显，因而形成于写入光图象相对应 的电子图象。电子图象电压与曝光量之间 的关系为：
读出
MOSLM的特点是电寻址、写入速度快、
性能稳定、对比度高。一般只有开关两 种状态。
多灰度级MOSLM
并联：
串联：
复合象元：
混合型：
C. 表面形变空间光调制器（DMD）
表面形变调制相位或振幅
分类：
(a)弹性体器件：
(b)薄膜器件：
(c)悬臂梁式器件：
G-E表面形变空间光调制器
数字微镜(Digital Micormirror Device)
扭臂
电极
硅衬底 平台
二元输出。可通过调整开关状态占空比来实 现多灰度级显示。在数字光投(DLP)中广泛 使用。
D. 自电光效应器件空间光调制器(SEED)
半导体多量子阱(MQW) 结构：多层半导体薄膜交 替，形成对束缚电子-空 穴对的量子阱。具有很强 的电光特性和响应速度。 光吸收─→电流
↑ ↓
4）相变效应
在正型液晶中掺入正介电异性的胆甾液晶， 使混合物成为具有长螺距的液晶，螺旋轴 与玻璃板平行，对外界光产生散射，呈白 浊状，施加一定电压后，液晶长轴沿电场 方向变化，螺旋解开，液晶变成透明态 。 优点：不用偏光片、视角大
5）宾主效应
将沿液晶分子长轴方向和短轴方向对可见 光的吸收不同的二色性染料作为客体，溶 于定向排列的液晶主体中，染料分子会随 液晶分子的排列变化而变化，在电场作用 下，染料分子和液晶分子排列发生变化， 染料对入射光的吸收也将发生变化。
外部强电场改变介质电性质或结构，从而引 起光学性质的变化。
一、电光效应 1、泡克尔斯效应（一次电光效应）：具有
非中心对称晶格点阵结构晶体，在外加电场 作用下变成双轴晶体（感生双折射效应）。 2、克尔效应（二次电光效应）：具有中心 对称晶格点阵结构晶体，在外加电场作用下 显示出双折射现象。
二、泡克尔斯读出光调制器 泡克尔斯读出光调制器(PROM)是利用硅 酸铋(Bi12SiO20,简写BSO) 或BGO(锗酸铋)
个与写入像相对应的电荷分布，这种电荷 分布可以在SLM中存储一小时或更长时间， 因而SLM可作为短期的像存储器件。 PROM器件的存储时间可长达两小时以上， MSLM甚至可达几个月之久。
5、线性和非线性变换特性 通常的输入-输出特性有：线性关系、正弦 方值关系asin2(I2)、指数关系，正弦关系
6、阈值操作功能 硬截止(图中实线)和 模拟(虚线)两种情况。
二、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。
3、算术运算功能 SLM可实现数字的矢量-矩阵或矩阵-矩阵
之间的乘法。可实现相干图象的相加或相 减(O-SLM)。
4、记忆功能 所有的SLM都是利用电荷生成元件形成一
2、液晶的电光效应
液晶的电光效应主要包括 ： • 扭曲效应 • 动态散射效应 • 电控双折射效应 • 相变效应 • 宾主效应
1）扭曲效应
2）动态散射效应
通过加高频电场时液晶分子取向紊乱，使 各处的折射率随时间发生变化，从而使入 射光受到散射，透过率下降。
3）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。
V V0 exp( KE )
读出：红光读出。BSO光电导效应对红光 不敏感。红光起偏后入射到PROM，由于 电子图像所形成的电压不同，因此BSO上 不同位置的双折射效应也不同。最后输出 光的偏振态受到写入图象形成的电场分布 的调制，经检偏后即得到相应的光强调制。
三、微通道板空间光调制器(MSLM) Microchannel Spatial Light Modulator
三、光寻址液晶光阀 硫化镉液晶光阀（CdS-LCLV）
特点：混合场效应（扭曲向列相特性和电 控双折射）、并行寻址 功用：非相干/相干转换、波长转换、图 象增强 优点：结构紧凑、室温工作、驱动电压低、 功耗小、输出图象反差高、灵敏度高等 缺点：响应速度慢、分辨率一般。 其他：硅液晶光阀（Si-LCLV）也是光寻 址，采用金属氧化物半导体（MOS）型 硅光导体，有更好的关断状态和响应时间。
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
不加电时，液晶排列如 上图。起偏光通过液晶 后发生双折射，再通过 检偏器，这时可以看到 有光输出。 加电后，液晶排列发生 变化，这时没有双折射， 在无输出光。
按输入控制信号方式：光寻址(O-SLMs)、 电寻址(E-SLMs) 从应用角度分为：模拟和数字
目前已有多种空间光调制器实用化，主要 有下面几种：
调制或变换的物理效应 ： •线性电光效应（泡克尔斯效应） •二次电光效应（克尔效应） •声光效应 •磁光效应 •机械效应 •热效应 •半导体的自电光效应 •光折变效应
空间光调制器（Spacial Light Modulators, SLM）是一种能对光波的空 间分布进行调制的器件。 驱动信号：电信号、光信号 调制目标：相位、偏振、振幅（或强度） 乃至波长，或是非相干光到相干光的转换 等等 应用：光互连、光学信息处理、光计算、 光学神经网络
一、空间光调制器的分类 • 按读出方式：反射式、透射式
一、液晶分类 近晶型（层状）、向列型（丝状）、胆甾 型（螺旋状）
近晶型
向列型
胆甾型
二、液晶特性 1、液晶的取向效应
液晶分子由于它的细长结构和具有两种介 电常数，从而呈现各向异性的特性 。
//
正性液晶 或P型液晶
//
负性液晶 或N型液晶
垂直于分子长轴的介电常数
// 平行于分子长轴的介电常数
电场←─ 电压
第六章
Spatial Light Modulator 空间光调制器
►概述 ►液晶光阀 ►电光效应器件
§1 概述
光处理信息的特点： 1. 信息量大。光波频率高达1014Hz，作 为载波可以携带更多的信息。 2. 并行处理。光的传播具有独立特性， 两束或者多束光相遇不会相互干扰。 3. 处理速度快。纯光学的信息处理系统 处理速度就是光速。
利用阀值特性或双稳 态特性可以实现：二 进制逻辑运算及模／数转换
7、光学限幅功能
利用阈值特性可进行图象的二元化或限幅， 例如可用来限制噪声光束强度的涨落
►概述 ►液晶光阀 ►电光效应器件
§2. 液晶光阀
什么是液晶？ 液晶材料是一种流体，它介于完全规则 (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 。 哪些物质是液晶材料？ 有机化合物（例如芳香族、脂肪族，硬脂 酸等）及它们的混合物 。 热致液晶和溶致液晶
特点:1、微通道板能对写入图象进行增强； 电子增益为104 2、很宽的光谱响应范围 ；输入可以从 X射线及紫外到中红外，输出光谱也可以从 中紫外到中红外变化 ；
其他空间光调制器： A. Si-PLZT空间光调制器 PLZT(Pb1-x,Lax (Zry,Ti 1-y)1-x/4O3)是铅、
锆、镧、钛组合物，是一种透明铁电陶瓷。 PLZT具有各种光电特性。当给PLZT上加 以电场时，从垂直于电场方向入射的光可 被调制。 Si-PLZT空间光调制器是硅光电探测器和 PLZT联合使用实现光调制的空间光调制 器。
四、电寻址液晶光阀
电荷耦合器寻址液晶光阀（CCD-LCLV）
特点：混合场效应（扭曲向列相特性和光 学双折射）、串行寻址 功用：串行-并行转换、光电转换
其他：铁电液晶（FLC）光阀和表面稳定 铁电液晶（SSFLC）光阀，响应速度快， 反差高。
►概述 ►液晶光阀 ►电光效应器件
§3 电光效应器件
B. 磁光空间光调制器（MOSLM）
磁光调制器利用对铁磁材料的诱导磁化来 纪录写入信息，利用磁光效应来实现对读 出光波的调制。
1. 磁滞特性
2.法拉第效应和克尔磁光效应
偏振光经磁光介质透射（法拉第效应）或 反射（克尔磁光效应）后偏振方向会发生 变化。
3、器件结构
4、工作原理
பைடு நூலகம்
写入
均匀磁化（饱和磁化线圈）电寻址 自发扩展（反转核）