空間光調制器具有(you)能實(shi)時地(di)在(zai)空間上調(diao)(diao)制光(guang)(guang)束的重(zhong)(zhong)要(yao)功能，使(shi)其成(cheng)為構成(cheng)實(shi)時光(guang)(guang)學信息處理、光(guang)(guang)計算等(deng)系(xi)統的關鍵(jian)器(qi)件(jian)。正因為如此，空間光(guang)(guang)調(diao)(diao)制器(qi)在(zai)現代光(guang)(guang)學領域中具有(you)越來越重(zhong)(zhong)要(yao)的地(di)位和價值(zhi)。它是光(guang)(guang)學、光(guang)(guang)電混合系(xi)統進行光(guang)(guang)互連、光(guang)(guang)學相關、光(guang)(guang)計算、模式(shi)識別、光(guang)(guang)學控(kong)制、光(guang)(guang)學檢測(ce)、圖象處理、顯示(shi)技(ji)術(shu)等(deng)中的基本構件(jian)和關鍵(jian)器(qi)件(jian)。
空間光調制器的原理
空間光調制器常縮寫成SLM。顧名思義，它是一種對光波的空間分布進行調制的器件，一般地說，空間光調制器是指在信號(hao)源信號(hao)(控制(zhi)(zhi)信號(hao))的(de)(de)控制(zhi)(zhi)下，能對光波的(de)(de)某種或某些特性(xing)(如相位、振(zhen)幅或強度、頻率、偏振(zhen)態等)的(de)(de)一維或二(er)維分(fen)布進行空間和時間的(de)(de)變換或調制(zhi)(zhi)，從而將信源信號(hao)所荷載的(de)(de)信息寫進入射光波之中的(de)(de)器(qi)件(jian)。控制(zhi)(zhi)信號(hao)可能是光學信號(hao)，又可能是電(dian)學信號(hao)。
空(kong)間光(guang)(guang)調(diao)制器含有許(xu)多(duo)獨立單元(yuan)(yuan)，它(ta)們(men)在(zai)空(kong)間上(shang)(shang)排(pai)列成一(yi)維(wei)或(huo)二維(wei)陣列。每個單元(yuan)(yuan)都可(ke)以獨立地接受光(guang)(guang)學(xue)信號或(huo)電學(xue)信號的(de)控制，利用各種物理效(xiao)應(ying)(ying)(ying)(泡(pao)克(ke)爾斯(si)效(xiao)應(ying)(ying)(ying)、克(ke)爾效(xiao)應(ying)(ying)(ying)、聲光(guang)(guang)效(xiao)應(ying)(ying)(ying)、磁光(guang)(guang)效(xiao)應(ying)(ying)(ying)、半導(dao)體的(de)自電光(guang)(guang)效(xiao)應(ying)(ying)(ying)、光(guang)(guang)折變效(xiao)應(ying)(ying)(ying)等)改變自身的(de)光(guang)(guang)學(xue)特性，從而(er)對(dui)照(zhao)明在(zai)其(qi)上(shang)(shang)的(de)光(guang)(guang)波(bo)進行(xing)調(diao)制。
一般把(ba)這些(xie)獨(du)立的(de)(de)小單元稱(cheng)為空(kong)間光(guang)(guang)調(diao)(diao)制(zhi)(zhi)器(qi)的(de)(de)“像(xiang)(xiang)素”，把(ba)控(kong)制(zhi)(zhi)像(xiang)(xiang)素的(de)(de)信號(hao)(hao)稱(cheng)為“寫入光(guang)(guang)”，把(ba)照明(ming)整個(ge)器(qi)件并被(bei)調(diao)(diao)制(zhi)(zhi)的(de)(de)輸入光(guang)(guang)波稱(cheng)為“讀出(chu)(chu)光(guang)(guang)”，經(jing)過(guo)空(kong)間光(guang)(guang)調(diao)(diao)制(zhi)(zhi)器(qi)后(hou)出(chu)(chu)射的(de)(de)光(guang)(guang)波稱(cheng)為“輸出(chu)(chu)光(guang)(guang)”。形象(xiang)的(de)(de)說(shuo)，空(kong)間光(guang)(guang)調(diao)(diao)制(zhi)(zhi)器(qi)可以看作一塊(kuai)透射率或其它光(guang)(guang)學參(can)數分(fen)布能(neng)夠(gou)按照需要進行快速調(diao)(diao)節(jie)的(de)(de)透明(ming)片。顯然，寫入信號(hao)(hao)應該含有控(kong)制(zhi)(zhi)調(diao)(diao)制(zhi)(zhi)器(qi)各個(ge)像(xiang)(xiang)素的(de)(de)信息。把(ba)這些(xie)信息分(fen)別傳送(song)到相應像(xiang)(xiang)素位置上去的(de)(de)過(guo)程，稱(cheng)為“尋址”。
空間光調制器的分類
空間(jian)光調制器(qi)一(yi)般(ban)按照讀出光的讀出方式不同(tong)，可以分為反射(she)型和透射(she)型;而按照輸入(ru)控(kong)制信號的方式不同(tong)又可分為光尋址(zhi)(OA-SLM)和電(dian)尋址(zhi)(EA-SLM)。
光尋址時，實際上是利用適當的光學系統把一個二維光強分布成像在空間光調制器的像(xiang)素平面上(shang)，便(bian)可以(yi)使(shi)寫(xie)入信號(hao)的像(xiang)素與調制(zhi)器的像(xiang)素在空(kong)間(jian)上(shang)一一對應，實現(xian)尋址(zhi)。因(yin)為在時(shi)間(jian)上(shang)所有像(xiang)素的尋址(zhi)是同時(shi)完成(cheng)的，所以(yi)光(guang)尋址(zhi)是一種(zhong)并行尋址(zhi)方式。其(qi)特點(dian)是尋址(zhi)速度快，而且像(xiang)素的大小原則上(shang)只受尋址(zhi)光(guang)學成(cheng)像(xiang)系統(tong)分辨(bian)率的限制(zhi)。但(dan)要防止寫(xie)入光(guang)和讀(du)出(chu)光(guang)之間(jian)的串擾(rao)，通(tong)常空(kong)間(jian)光(guang)調制(zhi)器做(zuo)成(cheng)反射式的，在其(qi)中有一個隔離層，使(shi)兩光(guang)互不干擾(rao);也可以(yi)使(shi)用(yong)不同波長的光(guang)，利用(yong)濾光(guang)片消除它們之間(jian)的串擾(rao)。
電(dian)(dian)尋址(zhi)時(shi)，一(yi)(yi)對(dui)相鄰的(de)(de)行電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)和一(yi)(yi)對(dui)相鄰的(de)(de)列電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)之間的(de)(de)區域(yu)構成(cheng)像(xiang)素，由(you)于電(dian)(dian)信(xin)號是串(chuan)行信(xin)號，所(suo)以(yi)(yi)電(dian)(dian)尋址(zhi)是串(chuan)行尋址(zhi)，一(yi)(yi)旦在光(guang)(guang)信(xin)息(xi)處理鏈中有一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)電(dian)(dian)尋址(zhi)，二維并行串(chuan)行處理就被一(yi)(yi)維串(chuan)行處理代替，處理速度立(li)即降(jiang)下(xia)來(lai)。另外，電(dian)(dian)尋址(zhi)是通過條狀電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)來(lai)傳(chuan)遞(di)信(xin)息(xi)的(de)(de)，電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)尺(chi)(chi)寸(cun)的(de)(de)減(jian)小有一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)限(xian)(xian)(xian)度，所(suo)以(yi)(yi)像(xiang)素尺(chi)(chi)寸(cun)也有限(xian)(xian)(xian)度，即有一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)分辨率極(ji)(ji)(ji)限(xian)(xian)(xian)。由(you)于電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)本(ben)身不透明(ming)，所(suo)以(yi)(yi)像(xiang)素的(de)(de)有效通光(guang)(guang)面(mian)積(ji)與(yu)像(xiang)素總面(mian)積(ji)之比(bi)——開口(kou)率較低(di)，光(guang)(guang)能(neng)利用率不高(gao)。
空間光調制器發展展望
設計、開發空間光調制器的(de)(de)初衷是(shi)為(wei)光(guang)學(xue)(xue)信息處(chu)理提供譜面濾(lv)波器(qi)件。空(kong)間光(guang)調制(zhi)器(qi)在此起到了(le)重要的(de)(de)作用，但是(shi)由于種種限制(zhi)，如靈(ling)敏度(du)、圖像分辨率、空(kong)間均勻(yun)性等問題，光(guang)學(xue)(xue)信息處(chu)理或光(guang)學(xue)(xue)計算(suan)機并(bing)未取得預期的(de)(de)效果。電子工程師(shi)看好空(kong)間光(guang)調制(zhi)器(qi)的(de)(de)應用價(jia)值(zhi)，經過不斷的(de)(de)改進，開發成功具備實用價(jia)值(zhi)的(de)(de)器(qi)件，并(bing)率先應用于投影機獲得成功。
大屏幕光(guang)(guang)信(xin)息顯示系統(tong)是典型的(de)(de)非相干光(guang)(guang)學信(xin)息處(chu)理(li)系統(tong)，而空(kong)(kong)間(jian)光(guang)(guang)調制器(qi)(qi)又是光(guang)(guang)學信(xin)息處(chu)理(li)的(de)(de)關鍵器(qi)(qi)件。因此可以說，光(guang)(guang)學信(xin)息處(chu)理(li)與(yu)現代半(ban)導體技術相結(jie)合形成產(chan)業(ye)(ye)的(de)(de)大屏幕投影(ying)電視機產(chan)業(ye)(ye)將更加推(tui)動空(kong)(kong)間(jian)光(guang)(guang)調制器(qi)(qi)的(de)(de)發展。
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