第七章 空间光调制器PPT课件
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像素(Pixel)：一对相邻的行电极和一对相邻的列 电极之间的区域构成SLM的最小单元，它给出 SLM的分辨率极限．
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2020/2/29
光学信息处理
EA-SLM是用得最多的空间光调制器，
它将光学信息处理与近代电子技术特别是
计算机-多媒体技术结合起来，构成光-电混 合处理系统，应用非常广泛。
电寻址的SLM的缺点：
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2020/2/29
光学信息处理
数字式微反射镜器件(DMD)
一种新型的电寻址空间光调制器
特点：高效率、高对比度、多灰阶(256个灰 阶)、高色保真度等。
具有VGA、SVGA、XGA、SXGA (1280×1024) 等多种规格的像素单元，与16： 9宽屏幕电视匹配的2048×1152单元的超高分 辨器件也已问世．特别是该器件是全数字化
按读出的方式来分类：透射型、反射型．
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2020/2/29
光学信息处理
7.1.2 空间光调制器的分类及寻址方式
1、按它在系统中的位置来区分
系统的输入器件(I-SLM)，
在频谱面上作为滤波器件(P-SLM),
系统的输出端(O-SLM)．
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2020/2/29
2、寻址方式
光学信息处理
空间光调制器是一个二维器件，可看成一个 透过率受到写入信号控制的滤光片。
光折变器件等
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光学信息处理
2、空间光调制器的分类
按信源信号分类
(1)光寻址空间光调制器——信源信号是光学信号
(2)电寻址空间光调制器——信源信号是电学信号
当信源信号是光学信号时，我们称之为“写 入光”；照射空间光调制器，并从写入光获取信 息的光波称为“读出光”．因为它读出了写入信 号所荷载的信息．经空间光调制器输出的光波又 称输出光，它已包含了被写入的信息．
(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．
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例如：
光学信息处理
磁光空间光调制器(MOSLM)：256×256，
液晶空间光调制器(LCD):
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
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2020/2/29
7. 1 概 论
光学信息处理
7.1.1 空间光调制器的意义及分类 空间光调制器(SLM)
在信源信号的控制下，能对光波的某个参量 进行调制，例如通过吸收调制振幅、通过折射率 调制相位、通过偏振面的旋转调制偏振态等等， 从而将信源信号所荷载的信息写进入射光波之中。
采用光寻址时，通常SLM做成反射式，写入 光射入SLM的一个端面，把信息写入SLM，读出 光射入SLM的另一端面，信息通过SLM转移到读 出光中，并反射输出．因此通常在OA-SLM中有 一个隔离层，使读出光和写入光互不干扰．也可
以使用不同波长的光，利用滤光片消除它们之间 的串扰．
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2020/2/29
640×480像素与电视信号VGA模式相匹配， 800×600像素与电视信号SVGA模式相匹配 1024×768像素与电视信号XGA模式相匹配
更高分辨率的器件也在研制中，以满足高清
晰度电视(HDTV)的要求．
(3)由于电极本身不透明，所以像素的有效通 光面积与像素总面积之比——开口率较低， 光能利用率不高．
的，亦即它的灰阶、色饱和度均由数字信号
控制，不仅适用于高清晰度投影电视，并符
合未来的电视技术数字化趋势，称为“数字
化投影技术的革命”。
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光学信息处理
(2) 光寻址空间光调制器 (OA-SLM)
当写入信号为光信号时，空间光调制器首先 具备检测这一光学信号的功能，把光学信号对应 的光强分布转化成电荷分布、折射率分布等等， 也就是首先把光学信号写入光寻址空间光调制器 中，然后由读出光通过各种效应，例如电光效应、 双折射效应等，读出这一信号．因此具有连续的 寻址机构和调制机构，事实上是光探测器和光调 制器的组合．
光学信息处理
(一) 电寻址空间光调制器
1. 薄膜晶体管液晶显示器 (TFT-LCD)；
2. 磁光空间光调制器 (MOSLM)；
1、空间光调制器的意义 (1)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
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光学信息处理
(2)处理和运算功能器件
放大器
乘法器与算术运算功能
对比度反转
量化操作和阈值操作
非线性变换
逻辑运算
(3)存储功能器件
例： Pockels 光调制器 (PROM) ；
第七章
空间光调制器
(Spatial Light Modulator)
2020/2/29
ຫໍສະໝຸດ Baidu
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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
光学信息处理
光寻址空间光调制器常用非相干光写 入，用相干光读出．
许多信号是用非相干光记录的，用非 相干光写入，可以避免相干噪声，获得较 高的分辨率，
用相干光读出，又可以采用相干光处 理系统对信号进行处理．因为相干光处理 技术比非相干光处理技术成熟得多．
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7.1.3 常用的空间光调制器
OA-SlM的空间分辨率通常高于EA-SlM．
例如: 液晶光阀LCLV的分辨率达60线对/mm，面 积为50mm×50mm，相当于 3000×3000个像素
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OA-SLM的最大优点
光学信息处理
在于并行寻址方式．把写入图像成像或投影 到OA-SLM上是在瞬间完成的，所以具有高度并 行的特点．然而高度并行并不等于高速处理，因 为光探测效应的响应速度往往不快．
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．
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光学信息处理
EA-SLM是用得最多的空间光调制器，
它将光学信息处理与近代电子技术特别是
计算机-多媒体技术结合起来，构成光-电混 合处理系统，应用非常广泛。
电寻址的SLM的缺点：
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光学信息处理
数字式微反射镜器件(DMD)
一种新型的电寻址空间光调制器
特点：高效率、高对比度、多灰阶(256个灰 阶)、高色保真度等。
具有VGA、SVGA、XGA、SXGA (1280×1024) 等多种规格的像素单元，与16： 9宽屏幕电视匹配的2048×1152单元的超高分 辨器件也已问世．特别是该器件是全数字化
按读出的方式来分类：透射型、反射型．
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光学信息处理
7.1.2 空间光调制器的分类及寻址方式
1、按它在系统中的位置来区分
系统的输入器件(I-SLM)，
在频谱面上作为滤波器件(P-SLM),
系统的输出端(O-SLM)．
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2、寻址方式
光学信息处理
空间光调制器是一个二维器件，可看成一个 透过率受到写入信号控制的滤光片。
光折变器件等
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光学信息处理
2、空间光调制器的分类
按信源信号分类
(1)光寻址空间光调制器——信源信号是光学信号
(2)电寻址空间光调制器——信源信号是电学信号
当信源信号是光学信号时，我们称之为“写 入光”；照射空间光调制器，并从写入光获取信 息的光波称为“读出光”．因为它读出了写入信 号所荷载的信息．经空间光调制器输出的光波又 称输出光，它已包含了被写入的信息．
(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．
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例如：
光学信息处理
磁光空间光调制器(MOSLM)：256×256，
液晶空间光调制器(LCD):
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
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7. 1 概 论
光学信息处理
7.1.1 空间光调制器的意义及分类 空间光调制器(SLM)
在信源信号的控制下，能对光波的某个参量 进行调制，例如通过吸收调制振幅、通过折射率 调制相位、通过偏振面的旋转调制偏振态等等， 从而将信源信号所荷载的信息写进入射光波之中。
采用光寻址时，通常SLM做成反射式，写入 光射入SLM的一个端面，把信息写入SLM，读出 光射入SLM的另一端面，信息通过SLM转移到读 出光中，并反射输出．因此通常在OA-SLM中有 一个隔离层，使读出光和写入光互不干扰．也可
以使用不同波长的光，利用滤光片消除它们之间 的串扰．
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640×480像素与电视信号VGA模式相匹配， 800×600像素与电视信号SVGA模式相匹配 1024×768像素与电视信号XGA模式相匹配
更高分辨率的器件也在研制中，以满足高清
晰度电视(HDTV)的要求．
(3)由于电极本身不透明，所以像素的有效通 光面积与像素总面积之比——开口率较低， 光能利用率不高．
的，亦即它的灰阶、色饱和度均由数字信号
控制，不仅适用于高清晰度投影电视，并符
合未来的电视技术数字化趋势，称为“数字
化投影技术的革命”。
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光学信息处理
(2) 光寻址空间光调制器 (OA-SLM)
当写入信号为光信号时，空间光调制器首先 具备检测这一光学信号的功能，把光学信号对应 的光强分布转化成电荷分布、折射率分布等等， 也就是首先把光学信号写入光寻址空间光调制器 中，然后由读出光通过各种效应，例如电光效应、 双折射效应等，读出这一信号．因此具有连续的 寻址机构和调制机构，事实上是光探测器和光调 制器的组合．
光学信息处理
(一) 电寻址空间光调制器
1. 薄膜晶体管液晶显示器 (TFT-LCD)；
2. 磁光空间光调制器 (MOSLM)；
1、空间光调制器的意义 (1)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
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光学信息处理
(2)处理和运算功能器件
放大器
乘法器与算术运算功能
对比度反转
量化操作和阈值操作
非线性变换
逻辑运算
(3)存储功能器件
例： Pockels 光调制器 (PROM) ；
第七章
空间光调制器
(Spatial Light Modulator)
2020/2/29
ຫໍສະໝຸດ Baidu
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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
光学信息处理
光寻址空间光调制器常用非相干光写 入，用相干光读出．
许多信号是用非相干光记录的，用非 相干光写入，可以避免相干噪声，获得较 高的分辨率，
用相干光读出，又可以采用相干光处 理系统对信号进行处理．因为相干光处理 技术比非相干光处理技术成熟得多．
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7.1.3 常用的空间光调制器
OA-SlM的空间分辨率通常高于EA-SlM．
例如: 液晶光阀LCLV的分辨率达60线对/mm，面 积为50mm×50mm，相当于 3000×3000个像素
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OA-SLM的最大优点
光学信息处理
在于并行寻址方式．把写入图像成像或投影 到OA-SLM上是在瞬间完成的，所以具有高度并 行的特点．然而高度并行并不等于高速处理，因 为光探测效应的响应速度往往不快．
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．