液晶空間光調(diào)制器的應(yīng)用場景

熱門應(yīng)用介紹

液晶空間光調(diào)制器以制作簡單、價格低、易制成二維器件且易構(gòu)成并行光學(xué)信息處理器件等優(yōu)點，倍受國內(nèi)外研究人員的關(guān)注。下面簡要介紹液晶空間光調(diào)制器在光鑷技術(shù)、螺旋相位相襯成像、飛秒脈沖整形等多個方面的應(yīng)用，以及其未來更廣闊的發(fā)展前景。

01 全息光鑷

光鑷技術(shù)就是利用光的力學(xué)效應(yīng)實現(xiàn)對微觀粒子的操控，具有非接觸和無損傷特點，在分子生物學(xué)、膠體科學(xué)和實驗原子物理等領(lǐng)域中具有極其重要的作用。光鑷本身的不斷發(fā)展產(chǎn)生了許多衍生光鑷技術(shù)。例如，利用全息元件或空間光調(diào)制器所形成的全息光鑷實現(xiàn)多粒子操控，為光鑷技術(shù)走向?qū)嵱没鸵?guī)?；?a target="_blank">工業(yè)生產(chǎn)打開了新局面。

常用的實現(xiàn)全息光鑷的全息圖有菲涅爾全息圖和傅里葉全息圖。前者是記錄干板位于被照明物體的菲涅爾衍射區(qū)內(nèi)形成的；后者是記錄干板放置在振幅透過率的傅里葉變換平面制成的。根據(jù)全息制備方案的不同，全息光鑷的光路可分為：菲涅爾型光路（a）和傅里葉型光路（b）。

02 螺旋相位相襯成像

在光學(xué)顯微鏡中，常利用暗場或相襯方法來提高物體成像的對比度。這些方法實質(zhì)上都可看作是傅里葉平面上的光學(xué)濾波。與微分干涉相差顯微技術(shù)類似，?螺旋相位相襯法也是利用對相移的敏感性來提高成像質(zhì)量，特別是邊緣的清晰度，其邊緣對比度比傳統(tǒng)相差顯微成像提高了幾個量級。由于光束的對稱性，還可以對各向均勻介質(zhì)物體的成像進行對比增強。

03 飛秒脈沖整形

飛秒脈沖整形的基本原理是頻域和時域互為傅里葉變換，所需要的輸出波形可由濾波實現(xiàn)。圖示為脈沖整形的基本裝置，它是由衍射光柵、透鏡和脈沖整形模板組成的4f系統(tǒng)，超短激光脈沖照射到光柵和透鏡上被色散成各光頻成份。?兩透鏡的中間位置有一塊空間模式的模板或可編程的空間光調(diào)制器，用于調(diào)制空間色散的各光頻成份的振幅和相位，光柵和透鏡可看作是零色散脈沖壓縮結(jié)構(gòu)。超短脈沖中的各光頻成份由第一個衍射光柵角色散，然后在第一個透鏡的焦平面聚焦成一個小的、衍射有限的光斑。這里的各光頻成份在一維方向上空間分離，在光柵上從不同角度散開，在第一個透鏡的后焦平面上進行了空間分離，經(jīng)過第一個透鏡時實現(xiàn)了一次傅里葉變換。第二個透鏡和光柵把這些分離的所有頻率成份重新組合，這樣就得到了一個整形輸出脈沖，這個輸出脈沖的形狀由光譜面上模板的模式給出。

04 自適應(yīng)光學(xué)

自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)是一種能夠?qū)崟r校正光學(xué)系統(tǒng)隨機誤差并使系統(tǒng)始終保持良好工作性能的新技術(shù)。早期主要在天文觀測中用來修復(fù)大氣湍流等因素對光波波前的扭曲，通過動態(tài)地對波前誤差進行實時探測、控制和校正來改善成像質(zhì)量。目前，自適應(yīng)光學(xué)在眼底視網(wǎng)膜成像和大視場顯微成像等方面也有許多應(yīng)用。自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件是哈特曼波前傳感器與變形鏡或空間光調(diào)制器。另外，空間光調(diào)制器還用來模擬大氣擾動，用在實驗室中研究大氣中光學(xué)成像。

液晶空間光調(diào)制器由于具有線形度好、分辨率高、響應(yīng)速度快、可編程性強等優(yōu)點，不僅在上述領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，而且還可應(yīng)用于光相關(guān)處理、光束空間整形、激光打標(biāo)或掃描、全息測量，并且隨著加工工藝的發(fā)展和成本的降低，將會在更多的領(lǐng)域發(fā)揮其優(yōu)勢。

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