空间光调制器(简称SLM),对于许多滨松公众号的读者来说相比是一个非常熟悉的tag了,从公众号成立以来我们分享了许多文章和小视频(点击即可跳转)。其实空间光调制器这个东西,滨松早在1980年就已经开始了研发历程。本着探索人类未知未涉的精神,一代一代产品的更新换代,一代一代技术的推陈出新,到今年已经走过了42个年头。
▲滨松空间光调制器发展历程一览
2022年,滨松又推出了新的产品——针对850 nm-1000 nm/1500 nm-1600 nm/1850 nm-2050 nm波段的新款介质镜型号。
要想搞懂空间光调制器,首先得来理解一下何为介质镜?
首先,第一层透明保护玻璃;
其次,有一个透明的Ito电极;
最后,主要工作的区域就是液晶层,液晶层通过Ito电极和底下的CMOS电极对它加一个电压之后,会改变该像素的液晶分子的排列方向。
空间光调制器的全程是Liquid Crystal On Silicon, 硅基液晶空间光调制器。它和DMD都是对光进行编程的元器件。前者更加专注于改变光的相位,而后者更加专注于改变光的强度分布。
与光相关的参量有很多,比如相位、角动量、速度、波长、脉冲、偏振、能量分布、传播方向等。在按需改变这些参量的时候,我们发现它们具有一定的内在联系,比如通过对相位的改变,我们可以间接地对角动量进行改变、对脉冲进行改变、改变它的偏振方向、改变这一束光的能量分布、改变光的传播方向等等。所以相位在这里面是一个连接的纽带,它可以实现振幅调制无法实现的一些复杂调制。
用一个公式来表示光,这里可以调制的参量有两个,一个是振幅,一个是相位。
振幅调制
实现振幅调制(例如DMD,一部分类型的SLM等)的方法是通过遮挡一部分光,来使需要实现的能量分布的那一部分光漏过去。这样的话就有一个问题:被遮挡住这部分光相当于被浪费掉了,这部分光没有得到利用,说明振幅调制来实现的方法能量利用率低。
相位调制
相位调制主要是通过相位调制使光强重新分布。忽略仪器本身所产生的噪声和误差,从原理上来讲,相位调制的能量利用率是100%。因此就可以看出通过相位对光进行调制,具有能量利用率高的优势。
另外,针对一些波长相关的应用,空间光调制器材料具有波长选择性,这也是DMD等调制器所没有的属性。从折射率和光程关系的公式来看,当波长下降的时候,折射率就会上升,这样的光程就增加,所以说相当于对不同的波长有不同的调制效果,这是它的一个原理。空间光调制器不同的波长对应着不同的LUT曲线,滨松每一台出厂的空间光调制器都有所有参数内波长的LUT数据,且优秀的硬件线性度使其无需标定。
空间光调制器在科研、工业等诸多领域已经有了非常广泛的应用,例如量子通信、激光加工、光镊、光场调控、自适应光学等等,滨松即将于5月31日邀请我们产品的“大师姐”开展义一场针对 空间光调制器新品细节及应用信息的专题分享活动,期待您的关注。
THE END
编辑:又又小编传送门
更多精彩内容
Science又拿一稿,滨松SLM参与飞秒激光极端制造新突破