Пространственный модулятор света

Пространственный модулятор света ( SLM это устройство, которое может управлять интенсивностью , фазой или поляризацией света ) — пространственно изменяющимся образом. Простой пример — диапроектора прозрачность . Обычно, когда используется термин SLM, это означает, что прозрачностью можно управлять с помощью компьютера .

SLM в основном продаются для проецирования изображений , устройств отображения, ^[1] и безмасочная литография . ^{[ нужна ссылка ]} SLM также используются в оптических вычислениях и голографических оптических пинцетах .

Обычно SLM модулирует интенсивность светового луча. Однако также возможно производить устройства, которые модулируют фазу луча или интенсивность и фазу одновременно. Также возможно производить устройства, которые модулируют поляризацию луча и одновременно модулируют поляризацию, фазу и интенсивность. ^[2]

SLM широко используются в установках хранения голографических данных для кодирования информации в лазерный луч аналогично тому, как прозрачность используется в диапроекторе. Их также можно использовать как часть технологии голографического дисплея .

В 1980-х годах на диапроекторы были установлены большие SLM для проецирования содержимого монитора компьютера на экран. С тех пор были разработаны более современные проекторы , в которых SLM встроен внутри проектора. Они обычно используются на собраниях для презентаций.

Жидкокристаллические SLM могут помочь решить проблемы, связанные с лазерным манипулированием микрочастицами. В этом случае параметры спирального пучка можно изменять динамически. ^[3]

Пространственный модулятор света с электрической адресацией (EASLM)

Как следует из названия, изображение на пространственном модуляторе света с электрической адресацией создается и изменяется электронным способом, как и в большинстве электронных дисплеев. EASLM обычно получают входные данные через обычный интерфейс, такой как вход VGA или DVI. Они доступны с разрешением до QXGA (2048×1536). В отличие от обычных дисплеев, они обычно намного меньше (имеют активную площадь около 2 см²), поскольку обычно не предназначены для непосредственного просмотра. Примером EASLM является цифровое микрозеркальное устройство (DMD), лежащее в основе дисплеев DLP или дисплеев LCoS , использующее сегнетоэлектрические жидкие кристаллы ( FLCoS ) или нематические жидкие кристаллы (электрически управляемый эффект двойного лучепреломления).

Пространственные модуляторы света могут быть отражающими или пропускающими в зависимости от их конструкции и назначения. ^[4]

DMD, сокращение от цифровых микрозеркальных устройств, представляют собой пространственные модуляторы света, которые специально работают с двоичной амплитудной модуляцией. ^[5]^[6] Каждый пиксель на SLM может находиться только в одном из двух состояний: «включен» или «выключен». Основное назначение SLM – контроль и регулировка амплитуды света.

Фазовая модуляция может быть достигнута с помощью DMD, используя методы голографии Ли или используя метод суперпикселя. ^[7]^[6]

Оптически-адресный пространственный модулятор света (ОАСЛМ)

Изображение на оптически адресованном пространственном модуляторе света, также известном как световой клапан , создается и изменяется сияющим светом, закодированным изображением на его передней или задней поверхности. Фотосенсор позволяет OASLM определять яркость каждого пикселя и воспроизводить изображение с помощью жидких кристаллов . Пока OASLM включен, изображение сохраняется даже после выключения света. Электрический сигнал используется для одновременной очистки всего OASLM.

Их часто используют в качестве второго этапа дисплея очень высокого разрешения, например, для голографического дисплея, генерируемого компьютером. В процессе, называемом активным тайлингом, изображения, отображаемые в EASLM, последовательно передаются в разные части OASLM, прежде чем все изображение в OASLM будет представлено зрителю. Поскольку EASLM могут работать со скоростью 2500 кадров в секунду, можно разместить около 100 копий изображения с EASLM на OASLM, при этом отображая полнофункциональное видео на OASLM. Это потенциально дает изображения с разрешением выше 100 мегапикселей.

Применение для измерения и формирования сверхбыстрых импульсов

Фазовое сканирование многофотонной внутриимпульсной интерференции (MIIPS) - это метод, основанный на управляемом компьютером фазовом сканировании линейного пространственного модулятора света. Посредством фазового сканирования до ультракороткого импульса MIIPS может не только определять характеристики, но и манипулировать ультракоротким импульсом, чтобы получить необходимую форму импульса в целевой точке (например, импульс с ограничением преобразования для оптимизации пиковой мощности и другие конкретные формы импульса). Этот метод отличается полной калибровкой и контролем ультракоротких импульсов, отсутствием движущихся частей и простой оптической настройкой. Доступны SLM с линейной матрицей, в которых используются нематические жидкокристаллические элементы, которые могут модулировать амплитуду, фазу или то и другое одновременно. ^[8]^[9]

См. также

Ссылки

Ларри Дж. Хорнбек ( TI ), Цифровая обработка света для приложений высокой яркости и высокого разрешения , Архивы 21 века [1]
Кумбер, Стюарт Д.; Кэмерон, Колин Д.; Хьюз, Джонатон Р.; Ширин, Дэвид Т.; Слингер, Кристофер В.; Смит, Марк А.; Стэнли, Морис ( QinetiQ ), «Пространственные модуляторы света с оптической адресацией для воспроизведения голограмм, созданных компьютером», Proc. ШПИОН Том. « 4457» , с. 9–19 (2001)
Жидкокристаллический пространственный модулятор света с оптической адресацией , [2]
Слингер, К.; Кэмерон, К.; Стэнли, М.; «Компьютерная голография как универсальная технология отображения» , IEEE Computer , том 38 , выпуск 8, август 2005 г., стр. 46–53.

^ Жюльен, Орели (01 марта 2020 г.). «Пространственные модуляторы света» (PDF) . Фотоника (101): 59–64. дои : 10.1051/photon/202010159 . ISSN 1629-4475 .
^ Морено, Игнасио; Дэвис, Джеффри А.; Эрнандес, Трэвис М; Коттрелл, Дон М.; Сэнд, Дэвид (21 декабря 2011 г.). «Полное управление поляризацией света от жидкокристаллического пространственного модулятора света» . Оптика Экспресс . 20 (1): 364. doi : 10.1364/oe.20.000364 . ISSN 1094-4087 . ПМИД 22274360 .
^ Зинчик А.А. (2015). «Применение пространственных модуляторов света для генерации лазерных лучей со спиральным распределением фазы» . Научно-технический журнал информационных технологий, механики и оптики . 15 (5): 817–824. дои : 10.17586/2226-1494-2015-15-5-817-824 .
^ Гарриман, Джейми; Серати, Стив; Стокли, Джей (18 августа 2005 г.). «Сравнение пропускающих и отражающих пространственных модуляторов света для оптических манипуляций» . В Дхолакии, Кишан; Спалдинг, Габриэль К. (ред.). Оптический захват и оптическая микроманипуляция II . Том. 5930. стр. 59302Д. дои : 10.1117/12.619283 .
^ Хеллман, Брэндон; Такашима, Юдзуру (16 июля 2019 г.). «Угловая и пространственная модуляция света с помощью одного цифрового микрозеркального устройства для вывода нескольких изображений и почти удвоенного étendue» . Оптика Экспресс . 27 (15): 21477–21496. дои : 10.1364/oe.27.021477 . hdl : 10150/633995 . ISSN 1094-4087 . ПМИД 31510225 .
^ Jump up to: ^а ^б «Настройка DMD: эффекты аберрации — Wavefrontshaping.net» . www.wavefrontshaping.net . Архивировано из оригинала 7 июня 2023 года . Проверено 10 февраля 2024 г.
^ Гурден, Себастьян А.; Бертолотти, Якопо; Моск, Аллард П. (17 июля 2014 г.). «Пространственная амплитудная и фазовая модуляция на основе суперпикселей с использованием цифрового микрозеркального устройства» . Оптика Экспресс . 22 (15): 17999–25909. arXiv : 1405.3893 . дои : 10.1364/oe.22.017999 . ISSN 1094-4087 . ПМИД 25089419 .
^ А. М. Вайнер. «Формирование фемтосекундных импульсов с использованием пространственных модуляторов света» (PDF) . ОБЗОР НАУЧНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ ТОМ 71, НОМЕР 5 МАЯ 2000 ГОДА . Проверено 6 июля 2010 г.
^ А.Д. Чандра и А. Банерджи (2020). «Быстрая фазовая калибровка пространственного модулятора света с использованием новых фазовых масок и оптимизация его эффективности с помощью итерационного алгоритма» . Журнал современной оптики . 67 (7). Журнал современной оптики, том 67, выпуск 7, 18 мая 2020 г.: 628–637. arXiv : 1811.03297 . Бибкод : 2020JMOp...67..628C . дои : 10.1080/09500340.2020.1760954 . S2CID 219646821 .

Внешние ссылки

9781510613010/10.1117/3.2281295?SSO=1 Как сформировать свет с помощью пространственных модуляторов света
SLM ToolBox Бесплатное приложение для Windows для управления фазовыми пространственными модуляторами света.
Фазовая калибровка пространственного модулятора света

[1] Жюльен, Орели (01 марта 2020 г.). «Пространственные модуляторы света» (PDF) . Фотоника (101): 59–64. дои : 10.1051/photon/202010159 . ISSN 1629-4475 .

[2] Морено, Игнасио; Дэвис, Джеффри А.; Эрнандес, Трэвис М; Коттрелл, Дон М.; Сэнд, Дэвид (21 декабря 2011 г.). «Полное управление поляризацией света от жидкокристаллического пространственного модулятора света» . Оптика Экспресс . 20 (1): 364. doi : 10.1364/oe.20.000364 . ISSN 1094-4087 . ПМИД 22274360 .

[3] Зинчик А.А. (2015). «Применение пространственных модуляторов света для генерации лазерных лучей со спиральным распределением фазы» . Научно-технический журнал информационных технологий, механики и оптики . 15 (5): 817–824. дои : 10.17586/2226-1494-2015-15-5-817-824 .

[4] Гарриман, Джейми; Серати, Стив; Стокли, Джей (18 августа 2005 г.). «Сравнение пропускающих и отражающих пространственных модуляторов света для оптических манипуляций» . В Дхолакии, Кишан; Спалдинг, Габриэль К. (ред.). Оптический захват и оптическая микроманипуляция II . Том. 5930. стр. 59302Д. дои : 10.1117/12.619283 .

[5] Хеллман, Брэндон; Такашима, Юдзуру (16 июля 2019 г.). «Угловая и пространственная модуляция света с помощью одного цифрового микрозеркального устройства для вывода нескольких изображений и почти удвоенного étendue» . Оптика Экспресс . 27 (15): 21477–21496. дои : 10.1364/oe.27.021477 . hdl : 10150/633995 . ISSN 1094-4087 . ПМИД 31510225 .

[SettingUp-6] Jump up to: ^а ^б «Настройка DMD: эффекты аберрации — Wavefrontshaping.net» . www.wavefrontshaping.net . Архивировано из оригинала 7 июня 2023 года . Проверено 10 февраля 2024 г.

[7] Гурден, Себастьян А.; Бертолотти, Якопо; Моск, Аллард П. (17 июля 2014 г.). «Пространственная амплитудная и фазовая модуляция на основе суперпикселей с использованием цифрового микрозеркального устройства» . Оптика Экспресс . 22 (15): 17999–25909. arXiv : 1405.3893 . дои : 10.1364/oe.22.017999 . ISSN 1094-4087 . ПМИД 25089419 .

[8] А. М. Вайнер. «Формирование фемтосекундных импульсов с использованием пространственных модуляторов света» (PDF) . ОБЗОР НАУЧНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ ТОМ 71, НОМЕР 5 МАЯ 2000 ГОДА . Проверено 6 июля 2010 г.

[9] А.Д. Чандра и А. Банерджи (2020). «Быстрая фазовая калибровка пространственного модулятора света с использованием новых фазовых масок и оптимизация его эффективности с помощью итерационного алгоритма» . Журнал современной оптики . 67 (7). Журнал современной оптики, том 67, выпуск 7, 18 мая 2020 г.: 628–637. arXiv : 1811.03297 . Бибкод : 2020JMOp...67..628C . дои : 10.1080/09500340.2020.1760954 . S2CID 219646821 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]