stringtranslate.com

Пространственный модулятор света

Схема пространственного модулятора света на основе жидких кристаллов. Жидкие кристаллы обладают двойным лучепреломлением, поэтому приложение напряжения к ячейке изменяет эффективный показатель преломления, воспринимаемый падающей волной, и, таким образом, фазовую задержку отраженной волны.

Пространственный модулятор света ( SLM ) — это устройство, которое может управлять интенсивностью , фазой или поляризацией света пространственно-изменяющимся образом. Простым примером является прозрачность проектора . Обычно , когда используется термин SLM, это означает, что прозрачность может управляться компьютером .

SLM в основном используются для проецирования изображений , устройств отображения информации [1] и безмасочной литографии . [ необходима ссылка ] SLM также используются в оптических вычислениях и голографических оптических пинцетах .

Обычно SLM модулирует интенсивность светового луча. Однако также возможно производить устройства, которые модулируют фазу луча или и интенсивность, и фазу одновременно. Также возможно производить устройства, которые модулируют поляризацию луча, и модулируют поляризацию, фазу и интенсивность одновременно. [2]

SLM широко используются в голографических хранилищах данных для кодирования информации в лазерный луч, подобно тому, как это делает прозрачность для проектора. Они также могут использоваться как часть технологии голографического дисплея .

В 1980-х годах большие SLM были размещены на проекторе для проецирования содержимого компьютерного монитора на экран. С тех пор были разработаны более современные проекторы , в которых SLM встроен внутри проектора. Они обычно используются на встречах для презентаций.

Жидкокристаллические SLM могут помочь решить проблемы, связанные с лазерной манипуляцией микрочастицами. В этом случае параметры спирального пучка могут изменяться динамически. [3]

Электроадресуемый пространственный модулятор света (EASLM)

Как следует из названия, изображение на электрически адресуемом пространственном световом модуляторе создается и изменяется электронным способом, как и в большинстве электронных дисплеев. EASLM обычно получают входные данные через обычный интерфейс, такой как вход VGA или DVI. Они доступны с разрешениями до QXGA (2048 × 1536). В отличие от обычных дисплеев, они обычно намного меньше (имеют активную площадь около 2 см²), поскольку обычно не предназначены для прямого просмотра. Примером EASLM является цифровое микрозеркальное устройство (DMD), лежащее в основе дисплеев DLP или дисплеев LCoS , использующих сегнетоэлектрические жидкие кристаллы ( FLCoS ) или нематические жидкие кристаллы (электрически управляемый эффект двулучепреломления).

Пространственные модуляторы света могут быть как отражательными, так и пропускающими в зависимости от их конструкции и назначения. [4]

DMD, сокращение от цифровых микрозеркальных устройств, являются пространственными модуляторами света, которые работают специально с двоичной амплитудной модуляцией. [5] [6] Каждый пиксель на SLM может находиться только в одном из двух состояний: «включено» или «выключено». Основная цель SLM — контролировать и регулировать амплитуду света.

Фазовая модуляция может быть достигнута с помощью DMD, используя методы голографии Ли или используя метод суперпикселя. [7] [6]

Оптически-адресуемый пространственный модулятор света (OASLM)

Изображение на оптически адресуемом пространственном модуляторе света, также известном как световой клапан , создается и изменяется с помощью яркого света, закодированного с изображением на его передней или задней поверхности. Фотодатчик позволяет OASLM определять яркость каждого пикселя и воспроизводить изображение с помощью жидких кристаллов . Пока OASLM включен, изображение сохраняется даже после того, как свет погаснет. Электрический сигнал используется для немедленной очистки всего OASLM.

Они часто используются в качестве второго этапа отображения с очень высоким разрешением, например, для компьютерного голографического отображения. В процессе, называемом активным тайлингом, изображения, отображаемые на EASLM, последовательно переносятся в различные части на OASLM, прежде чем все изображение на OASLM будет представлено зрителю. Поскольку EASLM могут работать со скоростью до 2500 кадров в секунду, можно разместить около 100 копий изображения на EASLM на OASLM, продолжая при этом отображать полноэкранное видео на OASLM. Это потенциально дает изображения с разрешением более 100 мегапикселей.

Применение для сверхбыстрого измерения и формирования импульсов

Многофотонное внутриимпульсное интерференционное фазовое сканирование (MIIPS) — это метод, основанный на управляемом компьютером фазовом сканировании линейного модулятора пространственного света. Благодаря фазовому сканированию сверхкороткого импульса MIIPS может не только характеризовать, но и манипулировать сверхкоротким импульсом, чтобы получить необходимую форму импульса в целевой точке (например, импульс с ограничением преобразования для оптимизированной пиковой мощности и другие специфические формы импульса). Этот метод отличается полной калибровкой и контролем сверхкороткого импульса, отсутствием подвижных частей и простой оптической настройкой. Доступны линейные массивы SLM, которые используют нематические жидкокристаллические элементы, которые могут модулировать амплитуду, фазу или и то, и другое одновременно. [8] [9]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Жюльен, Орели (01 марта 2020 г.). «Пространственные модуляторы света» (PDF) . Фотоника (101): 59–64. дои : 10.1051/photon/202010159. ISSN  1629-4475.
  2. ^ Морено, Игнасио; Дэвис, Джеффри А.; Эрнандес, Трэвис М.; Коттрелл, Дон М.; Сэнд, Дэвид (2011-12-21). «Полное управление поляризацией света с помощью жидкокристаллического пространственного модулятора света». Optics Express . 20 (1): 364. doi :10.1364/oe.20.000364. ISSN  1094-4087. PMID  22274360.
  3. ^ Зинчик А.А. (2015). «Применение пространственных модуляторов света для формирования лазерных пучков со спиральным фазовым распределением». Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики . 15 (5): 817–824. doi : 10.17586/2226-1494-2015-15-5-817-824 .
  4. ^ Харриман, Джейми; Серати, Стив; Стокли, Джей (2005-08-18). "Сравнение пропускающих и отражающих пространственных модуляторов света для оптических манипуляций". В Dholakia, Kishan; Spalding, Gabriel C. (ред.). Оптическое улавливание и оптическая микроманипуляция II . Том 5930. стр. 59302D. doi :10.1117/12.619283.
  5. ^ Хеллман, Брэндон; Такашима, Юдзуру (2019-07-16). «Угловая и пространственная модуляция света с помощью одного цифрового микрозеркального устройства для вывода нескольких изображений и почти удвоенного étendue». Optics Express . 27 (15): 21477–21496. doi : 10.1364/oe.27.021477. hdl : 10150/633995 . ISSN  1094-4087. PMID  31510225.
  6. ^ ab "Настройка DMD: эффекты аберрации - Wavefrontshaping.net". www.wavefrontshaping.net . Архивировано из оригинала 7 июня 2023 г. Получено 10 февраля 2024 г.
  7. ^ Goorden, Sebastianus A.; Bertolotti, Jacopo; Mosk, Allard P. (2014-07-17). «Пространственная амплитудная и фазовая модуляция на основе суперпикселей с использованием цифрового микрозеркального устройства». Optics Express . 22 (15): 17999–25909. arXiv : 1405.3893 . doi : 10.1364/oe.22.017999. ISSN  1094-4087. PMID  25089419.
  8. ^ AM Weiner. "Формирование фемтосекундных импульсов с использованием пространственных модуляторов света" (PDF) . ОБЗОР НАУЧНЫХ ПРИБОРОВ ТОМ 71, НОМЕР 5 МАЙ 2000 . Получено 2010-07-06 .
  9. ^ AD Chandra & A. Banerjee (2020). «Быстрая фазовая калибровка пространственного модулятора света с использованием новых фазовых масок и оптимизация его эффективности с использованием итерационного алгоритма». Journal of Modern Optics . 67 (7). Journal of Modern Optics, том 67, выпуск 7, 18 мая 2020 г.: 628–637. arXiv : 1811.03297 . Bibcode :2020JMOp...67..628C. doi :10.1080/09500340.2020.1760954. S2CID  219646821.

Внешние ссылки