空间光调制器的功能|应用

　　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。

空间光调制器的功能

　　众所周知，光具有反射和折射的特性，这使得我们可以通过平面镜，棱镜和透镜来控制或校正其传播方向，进而用空间光调制器对它进行更有效的利用。

　　空间光调制器比如镜子作为一个简单的光学器件，可使光方向翻转180度，从而显示出我们的影像以作为每天形象检查的必要参考;此外，相机镜头或人的眼睛可使通过透镜(晶状体)的光折射，并汇聚至一个单点来形成一幅图像，以此执行“聚焦”的工作。

　　空间光调制器而除了这些日常可见的应用以外，还有许多专业性强、应用特殊、甚至超出了我们普通人认知的应用，比如“光相位的调制”。光具有粒子性和波动性，从波动性的角度考虑，我们可以把空间光调制器的光当成是一种电磁波，那它便具有电磁波所具有的参数——振幅、相位、波长等。而我们使用反射镜、透镜等元件进行的反射、聚焦，从波动的角度看，都是改变了波的相位。

空间光调制器的应用

　　全息光镊：

　　光镊技术是指利用光的力学效应实现对微观粒子操控的技术，具有非接触和无损伤特点，在分子生物学、胶体科学和实验原子物理等领域中具有极其重要的作用。光镊本身的不断发展产生了许多衍生光镊技术。例如，利用全息元件或空间光调制器所形成的全息光镊实现多粒子操控，为光镊技术走向实用化和规模化工业生产打开了新局面，是目前光镊家族极具活力的成员。

　　利用空间光调制器可以灵活地实现光束的变换，获得所需的阱域分布。阱域是具有高梯度光强分布的区域，可形成对微粒的三维束缚。

　　旋相位相衬成像：

　　在光学显微镜中，常利用暗场或相衬方法来提高物体成像的对比度。这些方法实质上都可看作是傅里叶平面上的光学滤波。与微分干涉相差显微技术类似，螺旋相位相衬法也是利用空间光调制器对相移的敏感性来提高成像质量，特别是边缘的清晰度。其边缘对比度比传统相差显微成像提高了几个量级。由于光束的对称性，还可以对各向均匀介质物体的成像进行对比增强。

　　飞秒脉冲整形：

　　飞秒脉冲整形的基本原理是频域和时域互为傅里叶变换，所需要的输出波形可由滤波实现。脉冲整形的装置是由衍射光栅、透镜和脉冲整形模板组成的4f系统。超短激光脉冲照射到光栅和透镜上被色散成各光频成份。两透镜的中间位置有一块空间模式的模板或可编程的空间光调制器，用于调制空间色散的各光频成份的振幅和相位，光栅和透镜可看作是零色散脉冲压缩结构。超短脉冲中的各光频成份由diyi个衍射光栅角色散，然后在diyi个透镜的焦平面聚焦成一个小的、衍射有限的光斑。

　　这里的各光频成份在一维方向上空间分离，在光栅上从不同角度散开，在diyi个透镜的后焦平面上进行了空间分离，经过diyi个透镜时实现了一次傅里叶变换。第二个透镜和光栅把这些分离的所有频率成份重新组合，这样就得到了一个整形输出脉冲，这个输出脉冲的形状由光谱面上模板的模式给出。

　　自适应光学：

　　自适应光学技术是一种能够实时校正光学系统随机误差并使系统始终保持良好工作性能的新技术，早期主要在天文观测中用来修复大气湍流等因素对光波波前的扭曲，通过动态地对波前误差进行实时探测、控制和校正来改善成像质量。目前，自适应光学在眼底视网膜成像和大视场显微成像等方面也有许多应用。

　　自适应光学系统中的关键部件是哈特曼波前传感器与变形镜或空间光调制器。另外，空间光调制器还可用来模拟大气扰动，用于实验窒研究大气中光学成像。

　　光学投影：

　　光学投影，特别是三维成像可以利用空间光调制器通过全息计算生成。

　　空间光调制器由于具有线形度好、分辨率高、响应速度快、可编程性强等优点，不仅在上述领域中得到了广泛应用，而且还可应用于光相关处理、光束空间整形、激光打标或扫描、全息测量，并且随着加工工艺的发展和成本的降低，将会在更多的领域发挥其优势。