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《液晶空间光调制器》PPT课件

= 1000V。
则得 =3510-7rad。可见电光偏转角是很小的,很
难达到实用的要求。
为了使偏转角加大,而电压又不致太高,因此常将若
干个KDP棱镜在光路上串联起来,构成长为mL、宽为 d、高为h的偏转器,如图4所示。
两端的两块有一个角为/2,中间的几块顶角为的等腰三 角棱镜,它们的z轴垂直于图面,棱镜的宽度与z轴平行, 前后相邻的二棱镜的光轴反向,电场沿z轴方向。
n-n
n-n
x
h
n+
n+n
y
n
图4 多级棱镜扫描器
各棱镜的折射率交替为no n n和o n


n
1 2
no3 r63 E
。故光束通过扫描器后,总的偏转角为每
级(一对棱镜)偏转角的m倍,

m
mLno3r63V hd
一般m为4~10,m不能无限增加的主要原因 是激光束有一定的尺寸,而h的大小有限,光束不能 偏出h之外。
上部的A线完全在上棱镜中传播,“经历”的折射率

nA
no
1 2
no3r63Ez
。而在下棱镜中,B线“经历”的
折射率n为B
no
1 2
no3 r63 E z
。于是上、下折射率之差
( n nB nA )no为3r63Ex
。得
L d
no3 r63 E z
例题:
取 L=d=h=1cm,r63=10.510-12m/V,no=1.51,V
2. 电光扫描
电光扫描是利用电光效应来改变光束在空 间的传播方向,其原理如图2所示。
x L
A
d B
A 光束的偏转方向 B
y
图2 电光扫描原理图
光束沿y方向入射到长度为L,厚度为d的电光晶 体,如果晶体的折射率是坐标x的线性函数,即
n(x) n n x
d
用折射率的线性 dn dx
变化代替dn
, 偏转角 可
图1所示为一简单的机械扫描原理装置,激光束入射到一 可转动的平面反射镜上,当平面镜转动时,平面镜反射的激光 束的方向就会发生改变,达到光束扫描的目的。
反射镜 扫描光束
入射光束
图1 机械扫描装置示意图 机械扫描方法虽然原始,扫描速度慢,但其扫描角度大 而且受温度影响小,光的损耗小,而且适用于各种光波长的 扫描。因此,机械扫描方法在目前仍是一种常用的光束扫描 方法。它不仅可以用在各种显示技术中,而且还可用在微型 图案的激光加工装置中。
强度调制
1.定义:利用调制信号去改变激光强度,使光强按调制信号 的规律变化。
根据折射定律sin / sin n
求si得n( 1
)。
n L n L dn
d
dx
式中的负号是由坐标系引进的,即 由y转向x为负。
图3所示的是根据这种原理作成的双KDP楔形棱镜扫描
器。它由两块KDP直角棱镜组成,棱镜的三个边分别沿x、y 和z轴方向,但两块晶体的z轴反向平行。光线沿方向传播y且 沿方x向偏振。外电场沿Z方向(横向效应)。
若把n个这样的数字偏转器组合起来,就能做到n级数字
式扫描。图6所示为一个三级数字式扫描器,使入射光分离为23 个扫描点的情况。
要使可扫描的位置分布在二维方向上,只要用两个
彼此垂直的n级扫描器组合起来就可以实现。这样就可以
得到2n2n个二维可控扫描位置。
3.7 空间光调制器
前面所介绍的各种调制器是对一束光的“整体”进行作用,而
液晶空间光调制器
有些物质不Байду номын сангаас直接由固态变为液态,而是经过一个过渡相 态,这时,它一方面具有液体的流动性质,同时又有晶体的特 性(如光学、力学、热学的各向异性),这种过渡相态称之为“液 晶”。
液晶是一种有机化合物,一般由棒状柱形对称的分子构成, 具有很强的电偶极矩和容易极化的化学团。对这种物质施加外 场(电、热、磁等),液晶分子的排列方向和液晶分子的流动位置 就会发生变化,即改变液晶的物理状态。如对液晶施加电场, 它的光学性质就发生变化,这就是液晶的电光效应。
13
~
Ir Iw
Io
1 2 34 5678 9 10 11 12
硫化镉液晶光阀示意图:1.介质膜;2, 12.平板玻璃;3, 11.透明电极; 4.,7.液晶分子取向膜层;5.液晶;6.隔圈; 8.多层介质膜反射镜;9. 隔光层;10.光导层; 13.电源
第3章小结
调制:
激光调制:利用要传递的信息作为调制讯号去改变激光的某一参数,使其参数按 调制信号的规律变化过程,参数振幅、强度、相位、频率等。
且对与光传播方向相垂直的xy平面上的每一点其效果是相同的。 空间光调制器可以形成随xy坐标变化的振幅(或强度)透过率
A(x,y)=A0T(x,y)
或者是形成随坐标变化的相位分布
A(x,y)=A0Texp[iθ(x,y)]
y x
或者是形成随坐标变化的不同的散射状态。顾名思义, 这是一种对光波的空间分布进行调制的器件。它的英文名称 是Spatial Light Modulator(SLM)。
3.6 光束扫描技术
一种是光的偏转角连续变化的模拟式扫描, 它能描述光束的连续位移;
另一种是不连续的数字扫描,它是在选定 空间的某些特定位置上使光束的空间位置“跳变”。
前者主要用于各种显示,后者则主要用于 光存储。
1. 机械扫描
机械扫描技术是目前最成熟的一种扫描方法。 如果只需要改变光束的方向,即可采用机械扫 描方法。 机械扫描技术是利用反射镜或棱镜等光学元件 的旋转或振动实现光束扫描。
空间光调制器含有许多独立单元,它们在空间排列成 一维或二维阵列,每个单元都可以独立地接受光信号或电信 号的控制,并按此信号改变自身的光学性质(透过率、反射 率、折射率等),从而对通过它的光波进行调制;控制这些 单元光学性质的信号称为“写入信号”,写入信号可以是光信 号也可以是电信号,射入器件并被调制的光波称为“读出光”; 经过空间光调制器后的输出光波称为“输出光”。实时的二维 并行处理。
3.电光数字式扫描
由电光晶体和双折射晶体组合而成,其结构原理如图5所示。
图中S为KDP晶体,B为方解石双折射晶体(分离棱镜),它能使线偏振
光分成互相平行、振动方垂直的两束光,其间隔 b为分裂度,为分裂角(也
称离散角)。
纵向电光调制器及其工作原理
T
Io Ii
sin
2
2
sin
2
2
V V
上述电光晶体和双折射晶体就构成了一个一级数字扫描器, 入射的线偏振光随电光晶体上加和不加半波电压而分别占据两个 “地址”之一,分别代表“0”和“l”状态 。
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