SLM是基于LCOS（Liquid Crystal On Silicon液晶覆硅）工藝開(kāi)發(fā)出來(lái)的代箭，由蓋板玻璃，前透明電極涕刚，液晶層嗡综，反射鏡像素，集成電
路背板（CMOS工藝）等結(jié)構(gòu)組成杜漠。SLM有著廣泛的應(yīng)用极景，可以用于光束轉(zhuǎn)向、分束驾茴、調(diào)焦盼樟，光鑷，脈沖整形锈至，衍射光學(xué)等領(lǐng)域晨缴。
結(jié)構(gòu)：
SLM是基于LCOS（Liquid Crystal On Silicon液晶覆硅）工藝開(kāi)發(fā)出來(lái)的击碗，由蓋板玻璃筑悴，前透明電極，液晶層稍途，反射鏡像素阁吝，集成電
路背板（cmos工藝）等結(jié)構(gòu)組成。SLM有著廣泛的應(yīng)用械拍，可以用于光束轉(zhuǎn)向突勇、分束、調(diào)焦坷虑，光鑷甲馋，脈沖整形，衍射光學(xué)等領(lǐng)域迄损。
SLM的剖面圖和相位調(diào)制原理圖如圖一所示：
圖1 SLM截面圖及相位調(diào)制原理
蓋板玻璃起到保護(hù)和封裝液晶的作用摔刁，針對(duì)實(shí)際使用中光源的不同波長(zhǎng)范圍，蓋板玻璃表面鍍有相應(yīng)波長(zhǎng)范圍的寬譜AR膜海蔽，可以大大
減少反射光共屈，提高系統(tǒng)效率。
前透明電極層位于液晶層的頂部党窜，加載有恒定電壓拗引。
液晶層是SLM中的工作物質(zhì)，液晶分子的排列狀況可以在電場(chǎng)作用下發(fā)生變化幌衣，從而改變經(jīng)過(guò)該像素的光的相位延遲矾削。
像素位于液晶層底部，其上鍍有鋁或介質(zhì)膜的反射層豁护，具有很高的反射效率哼凯。
集成電路背板將加載到像素的灰度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓，與透明電極一起在該像素上形成控制液晶層偏轉(zhuǎn)的電場(chǎng)楚里。
偏振光從設(shè)備頂部進(jìn)入断部，經(jīng)過(guò)蓋板玻璃、前透明電極層和液晶層班缎，在像素電極上反射后返回相同的路徑蝴光。像素之間留有間隙，起到絕緣
的作用达址，這也使得SLM的填充率達(dá)不到100%蔑祟，這一定程度上降低SLM的效率，鍍有介質(zhì)膜的SLM可以填補(bǔ)像素之間的間隙沉唠，實(shí)現(xiàn)
100%的填充率疆虚。由于每個(gè)像素都是獨(dú)立控制的，通過(guò)在每個(gè)像素上加載不同的電壓可以產(chǎn)生相位圖。像素底部的集成電路背板可以將
灰度值信息轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓值加載到像素上径簿，這個(gè)電壓值可以通過(guò)LUT寫(xiě)入和校準(zhǔn)罢屈。同時(shí)集成電路的性能決定了SLM的切換速度和相
位穩(wěn)定性。
工作原理：
SLM使用向列相液晶作為工作物質(zhì)牍帚，在不加電場(chǎng)的情況下儡遮，液晶分子排列平
行前蓋板玻璃和底層集成電路背板（VLSI Die）乳蛾，此時(shí)入射光的非自然光折射率(ne)和自然光折射率(no)之間的差最大暗赶。如果入射到
SLM上的光是平行于非尋常軸的線偏振光，此時(shí)入射光與出射光間產(chǎn)生最大的相位延遲肃叶。隨著施加在液晶上的電壓的增加蹂随，液晶分子
在層內(nèi)發(fā)生旋轉(zhuǎn)、傾斜直到達(dá)到極限因惭，此時(shí)液晶分子幾乎垂直蓋板玻璃和集成電路背板岳锁，o光和e光之間折射率差最小，幾乎為零蹦魔，出
射光與入射光之間有最小的相位延遲激率。每個(gè)SLM像素都是獨(dú)立可編程的，256個(gè)離散的電壓狀態(tài)可以觀察到純電壓相關(guān)的相移勿决。
圖2 未加電場(chǎng)（左）和滿(mǎn)電場(chǎng)（右）情況下液晶分子排列示意圖
光路：
根據(jù)XY相位系列SLM的應(yīng)用乒躺，許多不同的光學(xué)配置可以用于組合相位-振幅模式或純相位模式。下面顯示了兩個(gè)純相位光學(xué)測(cè)試配置的
示例低缩。
第一個(gè)光學(xué)裝置嘉冒，如圖3所示，是Twyman-Green干涉儀的修改版咆繁。在這種情況下讳推，單色準(zhǔn)直光源(激光擴(kuò)束后光斑直徑需大于SLM的
對(duì)角線)通過(guò)非偏振分束器，光束被分成兩束強(qiáng)度幾乎相等的光束玩般。其中一束照亮了XY相位系列SLM银觅，而另一束照亮了參考鏡。兩束反
射的光束在透鏡的成像平面上重新組合坏为。如果參考鏡和SLM仔細(xì)對(duì)齊设拟，使它們接近共面，在像面上就會(huì)看到干涉條紋久脯。攝像機(jī)被放置
在成像平面上纳胧，以便放大條紋便于觀察。當(dāng)XY相位系列SLM以不同的相位圖驅(qū)動(dòng)時(shí)帘撰，可以看到動(dòng)態(tài)干涉條紋跑慕。分析干涉條紋可以獲得
XY相位SLM進(jìn)行相位調(diào)制信息。
圖3 SLM的Twyman-Green 干涉儀光路
圖4所示的離軸配置，在光路中移除了非偏振分束器核行，從而最大限度地提高升系統(tǒng)效率牢硅。激光束以一個(gè)輕微的角度（≤15°）入射到SLM
上，照射到SLM上芝雪，經(jīng)像素反射鏡反射减余，然后用鏡頭在相機(jī)上成像。請(qǐng)注意惩系，因?yàn)檫@個(gè)光學(xué)裝置不是干涉儀位岔，實(shí)際的相位調(diào)制在相機(jī)
上是不可見(jiàn)的。這個(gè)光學(xué)設(shè)置只是為了說(shuō)明離軸系統(tǒng)的概念堡牡。應(yīng)該修改配置以滿(mǎn)足確切的應(yīng)用需求抒抬。偏軸角盡可能小，以減少光線通過(guò)
超過(guò)一個(gè)像素區(qū)域而產(chǎn)生的串?dāng)_效應(yīng)晤柄。使偏軸角最小化也使相位延遲更接近設(shè)計(jì)值擦剑。
圖4 XY相位系列SLMs的離軸光學(xué)裝置
圖5 一種可獲得的XY相位系列SLMs的離軸光學(xué)裝置實(shí)物圖
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