光寻址空间光调制器研制进展及性能测试

报道了自研的光寻址空间光调制器的最新进展,介绍了器件工作原理与结构,并对其光敏响应特性曲线、静态位相波前畸变、透射时间波形畸变的离线测试结果进行了报道,同时也利用该器件在高功率激光装置上进行了在线测试。结果表明,该调制器可以根据需求实现所需的强度透过率分布,而且对高功率激光系统没有引入附加的影响。最后,结合该调制器的实际使用环境,分析了激光系统空间滤波器对整形效果的影响,说明在高功率激光系统中使用该调制器时,空间滤波器尺寸也是决定光束整形精度的重要因素。     

使用空间光调制器和频谱面滤波实现光学图像幅相转换

提出了一种新的振幅——相位转换方法。以原振幅图像为基础,由计算机构造一幅余弦光栅并显示到空间光调制器上,利用余弦光栅的分谱特性和4f系统谱面滤波得到需要的频谱项,再对这一频谱项进行一次逆傅里叶变换,就可在输出面上得到原振幅图像相应的空间相位分布。采用计算机和电寻址振幅型空间光调制器控制、输入图像,可以达到可控制、可重构及实现动态的空间相位分布。给出了该方法的基本思想、理论分析和计算机模拟结果及实验验证。     

相位型光寻址空间光调制器稳定性分析

基于光寻址空间光调制器的等效电路仿真及稳定性测试实验,对纯相位型光寻址空间光调制器的稳定性进行分析和优化。结果表明,光阀液晶层的电压脉冲波形会引起光寻址空间光调制器对读出光的相位调制波动,而驱动电压频率与写入光强度同时影响相位调制波动幅度及相位调制量。由实验测量得到的光寻址空间光调制器的相位改变量曲线可知:当驱动电压周期比响应时间小95%时,最大相位改变量对应的相位波动率减小为0.35%,但此时相位调制能力仅为0.8λ;通过优化光寻址空间光调制器驱动条件参数,可获得1λ的相位调制能力,同时最大相位改变量对应的相位波动率为1%。     

使用空间光调制器和频谱面滤波实现光学图像幅相转换

提出了一种新的振幅——相位转换方法。以原振幅图像为基础，由计算机构造一幅余弦光栅并显示到空间光调制器上，利用余弦光栅的分谱特性和4f系统谱面滤波得到需要的频谱项，再对这一频谱项进行一次逆傅里叶变换，就可在输出面上得到原振幅图像相应的空间相位分布。采用计算机和电寻址振幅型空间光调制器控制、输入图像，可以达到可控制、可重构及实现动态的空间相位分布。给出了该方法的基本思想、理论分析和计算机模拟结果及实验验证。     

光寻址液晶空间光调制器用于激光光束整形的可控系统和设计算法

提出了一种利用光寻址液晶空间光调制器(LC-SLM)来实现实时可控的激光光束整形的系统和算法.用几何变换法和盖师贝格-撒克斯通(G-S)算法对有振幅调制和位相畸变光束进行均匀分布的平顶光束整形及数值模拟,用几何变换法可以得到非常好的小尺度的均匀性输出光束,而G-S算法能够有效地改善入射光束的大尺度不均匀性.为了减少输出光束的均方根误差和顶部不均匀度,提出结合几何变换方法和G-S算法,由几何变换方法得到的相位分布为G-S算法的初始相位分布.计算机设计的仿真结果表明:利用这种算法可以有效减少大尺度的不均匀度值,并得到合适的输出光束.     

电寻址空间光调制器的数学描述及其MTF测量

本文给出了电寻址振幅型空间光调制器的数学描述,提出了一种测量其MTF的方法,并给出了实测结果。     

多信道铁电液晶空间光调制器

描述了矩阵电寻址铁电液晶(FLC)多信道透射型空间光调制器(SLM)的结构和运转特性，测量了器件的二进制相位调制的空间和时间特性。     

空间光调制器的生态景观照明光束控制方法

受光束偏转角度的影响,照明光束会出现不同程度的偏转,为提升照明效果与稳定性,提出基于空间光调制器的生态景观照明光束控制方法.根据菲涅尔波带透镜与标量衍射理论推算出焦点方位,通过平移相位图完成聚合点空间方位的更改,得到各个路径与聚合点之间的距离差.经过求解相应空间光调制器的像素数量,取得每个像素对应的相位值,根据输入电压...     

反射式空间光调制器的相位调制特性测试

为了测试德国HOLOEYE公司LC-R2500型102像素×768像素反射式空间光调制器的纯相位调制特性,采用了基于双光束干涉原理的测量方法,得到了输入图像灰度与相移量对应关系.将相位恢复算法编码后的纯相位图像作为空间光调制器的输入信息,进行了理论分析和实验验证.结果表明,光学再现像与数值模拟结果相吻合,验证了纯相位调制特性测量的准确性.     

用于光控相控阵雷达的空间光调制器

空间光调制器是光信息处理机的基本结构单元,它能根据电驱动信号或光驱动信号,随时修正与空间和时间有关的读出光束的偏振、相位和幅度.介绍了适用于光控相控阵雷达系统的空间光调制器,包括它们的结构、原理和性能.     

液晶空间光调制器用于光束偏转控制的衍射效应

液晶空间光调制器(LC-SLM)能实现光束动态偏转,而它的像素结构以及相位回卷方法造成的衍射效应使其光效率降低.通过数值仿真和实验分析了像素结构造成的衍射效应,给出了像素填充因子和衍射效率的关系.利用256 pixel×256 pixel的液晶空间光调制器构建动态光束偏转实验装置,使入射光束偏转不同角度时测量远场光斑强度,得到衍射效率随光束偏转角的变化关系.理论分析与实验结果表明,填充比越小,像素结构造成的衍射效应越强,衍射效率降低;当填充比为0.85时衍射效率的测量值仅为51.3%.相位回卷方法使液晶空间光调制器形成类似闪耀光栅结构,随着光束偏转角度的增大,衍射效率降低.     

光寻址空间光调制器技术

空间光调制技术广泛应用于阈值开关、高速光互连、光逻辑运算等领域,对光信号的实时快速寻址有极高的要求。与电寻址方式相比,光寻址采用并行寻址,速度快,分辨率高,具有更大的优势。但在实际应用中,如何实现快速稳定的光寻址成为空间光调制的关键。本文以Zn O薄膜作为光导层,构造光寻址液晶空间光调制器,更好地实现了对读出光光强和相位的二维空间分布的调制。     

基于液晶空间光调制器的涡旋相位恢复检测系统像差

提出一种基于液晶空间光调制器对涡旋相位进行相位恢复的方法,这有别于传统相位恢复算法。实验中利用液晶空间光调制器产生光学涡旋,再利用CMOS摄像头来捕捉涡旋光斑。采用改进的GS算法对系统相位进行恢复,算法中入射液晶面光振幅与随机输入相位结合进行迭代计算恢复液晶波阵面。因为程序经过多次迭代计算均恢复出涡旋相位,故证实该方法可进行相位恢复。通过计算得出系统的像差,同时利用泽尼克多项式对系统像差进行了定量分析。     

基于空间光调制器的光学显微成像技术

空间光调制器(SLM)是一种对光波的光场分布进行调制的元件。它广泛应用于光信息处理、光束变换和输出显示等诸多应用领域。随着高分辨率空间光调制器在光学显微成像系统中的应用,大大提高了显微振幅和相位样品显微成像的分辨率和对比度,不仅能够实现各种传统的相位显微技术,而且能够灵活地以更复杂的相位调制方式实现新的显微成像。在光学显微系统中,SLM不仅用以控制样品照明光束,同时能作为空间傅里叶滤波器用于成像光路,综述了SLM在光学显微系统中的多种灵活应用。     

完美平顶涡旋光束北大核心CSCD

由于能够提供独特的光-物质交互界面,携带净轨道角动量的各类涡旋光束成为光场调控研究的热点问题。随着相关研究的不断深入,光镊以及非线性光学领域都特别需要一种具有均一空间强度分布且无曲率相位梯度的"完美平顶涡旋"光束。针对这一问题,从理论出发基于超高斯模型提出"完美平顶涡旋"的复振幅计算全息产生技术,并利用相位型空间光调制器构成的数字傅里叶变换系统实验论证了"完美平顶涡旋"在焦场区域的可控产生与调控,重点阐述了在给定孔径限制条件下获取光滑涡旋奇点的强度控制原理及方法。     

基于样条插值的液晶空间光调制器衍射效率优化方法研究

针对液晶空间光调制器阵元间相位调制量偏差降低光束衍射效率的问题,提出基于样条插值的液晶空间光调制器衍射效率优化方法。依据泰曼-格林干涉原理,搭建了相位调制系统。对调制器加载阶梯变化的灰度图,通过计算干涉条纹移动量,绘制液晶空间光调制器相位调制曲线。采用三次样条反插值法对相位调制曲线进行校正,实现对相位调制量的相位补偿。搭建液晶空间光调制器衍射效率测试系统,对所提优化方法进行实验验证,并与随机梯度下降法进行了对比。结果表明:当光束偏转角度为1.56°、0.78°、0.39°、0.19°时,文中所提方法提高了30%~40%的光束衍射效率,相较于随机并行梯度下降法,衍射效率提高了2%~8%。该方法有效抑制了栅瓣能量,提升了主瓣光束衍射效率,克服了随机并行梯度下降法迭代次数多,优化速度慢,易陷入局部最优的缺点。     

三主锤部分相干加速光束的产生及其光学特性研究

利用部分相干光源,通过空间光调制器加载相位图,产生了具有3个加速主锤的部分相干加速光束。数值模拟和实验结果表明,相位掩膜板控制参数β和傅里叶变换透镜焦距f是影响主锤加速度的主要因素,并给出了二者对加速度影响的定量关系。研究结果为今后不同的科学研究需要整形出具有不同加速轨迹的三角主锤加速光束提供了依据。     

基于液晶空间光调制器的计算全息波前编码方法

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。     

空间光调制器产生拉盖尔-高斯光束方法研究

为了解决产生拉盖尔-高斯模式光束较难的问题,采用二进制振幅全息图方法,基于空间光调制器,产生了拉盖尔-高斯光束,进行了理论分析和实验验证。推导了高斯光束到拉盖尔-高斯光束傅里叶变换的传递函数,通过对拉盖尔-高斯模拟图的修正,得出了可以用于空间光调制器的二进制全息图; 搭建了基于4f系统的实验平台,取得了不同阶数的拉盖尔-高斯模式输出,并在实验中对产生的拉盖尔-高斯光束进行了检测。结果表明,此套装置搭建及操作简便,且可实现动态可控的光束输出,对于产生高阶涡旋光束以及因斯-高斯模式都有重要意义。     

用两次曝光相移全息干涉实现光学幅相转换

提出一种实现光学图像由纯振幅型转换为相应的钝相位型的新方法。该方法基于2次曝光光折变相移全息干涉,在光学4-f系统中,用振幅型空间光调制器(SLM)输入振幅(或强度)图像,用光折变晶体作为全息记录介质,经过2次曝光相移全息干涉记录,再由原参考光再现读出,可在输出面上得到与输入图像相应的空间相位分布。该方法可在光学信息处理相关领域应用。阐述了该方法的基本思想,进行了理论分析、计算机模拟和光学实验,实验结果与理论分析一致,表明该方法是可行的。