顯示屏技術(shù)的進(jìn)步使得它們可以作為電子控制空間光調(diào)制器(SLMs)用于各種用途炭庙。特別是基于液晶(LC)和數(shù)字微鏡器件(DMD)技術(shù)的SLM器件的性能特征已經(jīng)發(fā)展到與日益敏感的儀器應(yīng)用(如拉曼光譜)相兼容的地步』涂埽空間光調(diào)制器提供了額外的靈活性焕蹄，從調(diào)制激光激發(fā)(包括多個(gè)激光聚焦模式)阀溶，微觀樣品的操作(光學(xué)捕獲)银锻，或采樣體積的選擇(自適應(yīng)光學(xué)或空間偏移拉曼光譜)永品，到調(diào)制高分辨率光譜濾波或復(fù)用/壓縮快速檢測的光譜域。
空間光調(diào)制器在拉曼光譜中的應(yīng)用原理
拉曼光譜學(xué)一直受益于各種科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。對于自發(fā)拉曼光譜掉弛，電荷耦合器件(ccd)探測器允許在合理的速度下電子讀出高質(zhì)量光譜症见，大功率窄線寬近紅外(NIR)激光器為生物樣品提供了幾乎理想的激發(fā)源殃饿，和高保真光學(xué)濾波器現(xiàn)在具有良好的抑制激發(fā)光的銳利邊緣接近激發(fā)頻率將這些光電器件與光學(xué)或完全不同的儀器(如掃描探針顯微鏡)相耦合，可以用微或納米尺度的空間分辨率探測材料的分子結(jié)構(gòu)遵蚜。所有這些進(jìn)步已經(jīng)將拉曼光譜從一種昂貴的專業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)楸榧拔锢砗蜕茖W(xué)領(lǐng)域的普通臺(tái)式儀器帖池。當(dāng)然，技術(shù)的進(jìn)步還在繼續(xù)吭净，新的和看起來遙遠(yuǎn)的光學(xué)領(lǐng)域在拉曼光譜儀器中得到了應(yīng)用〖叛常空間光調(diào)制器(SLM)設(shè)備越來越多地用于自發(fā)和非線性拉曼光譜測量囚巴。
大多數(shù)SLM設(shè)備技術(shù)Z初都是作為數(shù)字顯示屏幕技術(shù)開發(fā)的，在這種技術(shù)中友扰，單個(gè)電子尋址像素的大陣列必須通過某種物理手段快速調(diào)制光線以產(chǎn)生圖像。也許這種技術(shù)較熟悉的例子是液晶顯示(LCD)秽浇，其中液晶方向的電子控制允許控制光學(xué)偏振，并與偏光器結(jié)合甚负，背光的幅度調(diào)制柬焕。低成本消費(fèi)液晶顯示器的流行導(dǎo)致了它們的修改和在光學(xué)儀器中使用在這里梭域，激光被定向到液晶上击喂，而不是用于顯示目的的非相干寬帶背光的振幅調(diào)制碰辅。
圖1.SLM相位調(diào)制與DMD振幅調(diào)制示意圖
由于激光是相干的，激光束的理想空間橫截面在相位上是恒定的没宾。液晶屏可以對相位進(jìn)行一定程度的調(diào)制如圖1a,c,e所示。這是各種后續(xù)技術(shù)的基礎(chǔ)沸柔，這些技術(shù)以某種方式利用激光的空間調(diào)制相位循衰，如圖2所示褐澎。一個(gè)例子是使用空間相位調(diào)制將全息圖案壓印到連續(xù)波激光波前上。將液晶顯示器放置在透鏡的后焦平面上將導(dǎo)致在前焦點(diǎn)處的激光上印記的空間變化的相位圖案的傅里葉變換工三。通過適當(dāng)選擇相位全息圖迁酸，入射激光可以被調(diào)制成聚焦到多個(gè)空間分離的點(diǎn)俭正，允許計(jì)算機(jī)控制多個(gè)激光焦點(diǎn)奸鬓，就像用于光學(xué)捕獲一樣多聚焦激光掃描顯微鏡掸读。液晶空間光調(diào)制器(LC-SLMs)也通常用于塑造超快激光脈沖和光學(xué)系統(tǒng)的像差校正串远。
圖2
Z近的投影顯示技術(shù)涉及基于微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)的完全不同的光調(diào)制方法。比較成功的MEMS顯示技術(shù)是數(shù)字微鏡器件(DMD)伸但。這些設(shè)備利用微型鏡子陣列(像素單位)，其反射方向可以通過電子方式單獨(dú)控制×羯Γ現(xiàn)代數(shù)字投影機(jī)利用DMD技術(shù)更胖，通過快速切換DMD模式生成視頻幀催式，DMD模式提供光振幅的空間調(diào)制函喉，形成單獨(dú)的彩色通道圖像(按順序生成不同的顏色)荣月。
用DMD進(jìn)行振幅調(diào)制已被用于光學(xué)領(lǐng)域的各種應(yīng)用管呵，從單像素壓縮傳感相機(jī)和空間編碼熒光光譜成像哺窄，到它們作為計(jì)算機(jī)控制的反射孔的使用許多光學(xué)應(yīng)用集中在亮場和熒光顯微鏡上捐下，其中DMD可以以圖1b,d,f所示的理想方式修改光場萌业，以提高測量的速度或空間分辨率等方面坷襟。
SLM在其他光學(xué)傳感領(lǐng)域的使用先于它們在拉曼光譜中的使用生年，這通常需要高保真的光學(xué)元件來實(shí)現(xiàn)有效的激發(fā)(圖2)婴程。與拉曼光譜相關(guān)的空間光調(diào)制的類型說明档叔。常見的例子包括激發(fā)束橫截面、光譜分散激發(fā)脈沖或光譜調(diào)制光探測衙四。圖案可以包括全息、空間或光譜調(diào)制的圖案患亿。這些調(diào)制的結(jié)果包括多點(diǎn)照明或空間/光譜調(diào)制传蹈。
其他類型的調(diào)制也可能實(shí)現(xiàn)。LC-SLM在光學(xué)系統(tǒng)中放置位置的重要性惦界。然而，隨著SLMs光學(xué)吞吐量的提高咙冗，激光激發(fā)和拉曼檢測損耗已經(jīng)接近于在拉曼光譜儀器中使用的可接受的操作范圍。相位調(diào)制空間光調(diào)制器的應(yīng)用相位調(diào)制空間光調(diào)制器通常用于拉曼儀器的激發(fā)級乞娄，以各種方式對激光束進(jìn)行調(diào)制显歧。雖然可以利用現(xiàn)代LC -SLM調(diào)制檢測到的拉曼散射，但與基于鏡像的SLM設(shè)備相比确镊，光學(xué)吞吐量通常較低士骤，而且激光光子通常比拉曼光子更容易獲得蕾域。此外拷肌，相位控制對相干單色激光的影響提供了可以利用的附加效應(yīng)，如用于多路復(fù)用光束轉(zhuǎn)向的全息相位圖巨缘。
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