空间光调制器

空间光调制器（Spatial Light Modulator，SLM），是一种可以对光的相位、振幅、偏振等进行调制的器件。它是由许多独立单元（像元）组成的一维或二维阵列，这些独立单元可以单独接收光信号或电信号的控制，从而实现光调制的目的。根据接收信号的不同，空间光调制器可以分为光寻址SLM和电寻址SLM,根据芯片材料的不同，又有采用光电晶体的空间光调制器、基于LCOS的液晶空间光调制器（LCSLM）、数字微镜空间光调制器(DMD)等。

空间光调制器是实时光学信息处理，自适应光学和光计算等现代光学领域的关键器件。

空间光调制器英文名称是Spatial light modulator, 在文献上常缩写成SLM。顾名思义, 它是一种对光波的空间分布进行调制的器件, 一般地说, 空间光调制器是指在信号源信号(控制信号)的控制下, 能对光波的某种或某些特性(如相位、振幅或强度、频率、偏振态等)的一维或二维分布进行空间和时间的变换或调制, 从而将信源信号所荷载的信息写进入射光波之中的器件。控制信号可能是光学信号, 又可能是电学信号。
空间光调制器含有许多独立单元, 它们在空间上排列成一维或二维阵列。每个单元都可以独立地接受光学信号或电学信号的控制, 利用各种物理效应(泡克尔斯效应、克尔效应、声光效应、磁光效应、半导体的自电光效应、光折变效应等)改变自身的光学特性, 从而对照明在其上的光波进行调制。一般把这些独立的小单元称为空间光调制器的“ 像素” (pixel), 把控制像素的信号称为“写入光” (writelight), 把照明整个器件并被调制的输入光波称为“读出光” (readoutlight), 经过空间光调制器后出射的光波称为“输出光” (outputlight)。形象的说, 空间光调制器可以看作一块透射率或其它光学参数分布能够按照需要进行快速调节的透明片。显然, 写入信号应该含有控制调制器各个像素的信息。把这些信息分别传送到相应像素位置上去的过程, 称为“寻址” (addressing)。

空间光调制器一般按照读出光的读出方式不同, 可以分为反射型和透射型;而按照输入控制信号的方式不同又可分为光寻址(OA-SLM)和电寻址(EA-SLM)

空间光调制器的基本功能, 就是提供实时或准实时的一维或二维光学传感器件和运算器件。在光信息处理系统中, 它是系统和外界信息交换的接口。它可以作为系统的输入器件, 也可在系统中用作变换或运算器件。作为输入器件时, 其功能主要是将待处理的原始信息处理成系统所要求的输入形式。此时, 空间光调制器作为输入传感器, 可以实现电-光转换、串行-并行转换、非相干光-相干光转换、波长转换等。另外, 作为处理和运算器件时, 可以实现光放大、矢量-矩阵或矩阵-矩阵间乘法、对比反转、波面形状控制等。除此还有模拟图像存储的功能。

LCOS结构：由光电导层、介质反射镜、液晶层、玻璃基板透明导电电极(ITO)等构成的夹层结构。再由许多基本的独立单元组成二维阵列液晶面板。

原理：主要是通过液晶分子的双折射性来实现入射光束的相位的调制。通过改变施加在液晶像素分子上的电压，液晶的分子和电场之间会有不同的夹角，即液晶分子的指向矢和入射光的偏振方向形成一定的夹角从而改变了液晶的有效折射率来改变光经过的光程的大小，达到相位调制的目的。