空间光调制讲义器培训by陌客MG

DVI端口
DVI-I双通道 数字/模拟 可转换VGA DVI-I单通道 数字/模拟 可转换VGA DVI-D双通道 数字 不可转换VGA DVI-D单通道 数字 不可转换VGA
HDMI接口 制作：Alan
HDMI是基于DVI（Digital Visual Interface）制定的，是High Definition Multimedia Interface（高分数字多媒体接 口）的简称，可以看作是DVI的强化与延伸， 两者可以兼容。HDMI在保证高品质的情况 下能够以数码形式传输未经压缩的高分辨率 视频和多声道音频数据。HDMI可以支持所 有的ATSC HDTV标准，不仅能够满足目前 最高画质1080p的分辨率，还可以支持 DVDAudio等最先进的数字音频格式，支持 八声道96kHz或立体声192kHz数码音频传 递，而且只用一条HDMI线连接，可以用于 免除数码音频接线。与此同时HDMI标准所 具备的额外扩展空间，它允许应用在日后升 级的音频或视频的格式中。与DVI相比 HDMI接口的体积更小而且支持同时传输音 频及视频信号。
制作： Alan
其它配件 制作：Alan
高精度纯相位LCOS显示面板
RS232数据线
DVI数据线
软件部分 制作：Alan
HOLOEYES 的调制器可以直接通过 显卡的DVI 接口连接到计算机上。空间 光调制器能如此方便使 用离不开在 windows 平台上的灵活高效的帧速率图 形卡。该空间光调制器由HOLOEYE 软 件驱动， 该软件可工作在所有版本的 windows 操作平台上。该软件能方便的 控制所有相关的图像参数， 另外，精心 设计的空间光调制器软件能实现多种光 学函数，像，光栅、透镜、轴锥体和光 圈， 并且能够根据用户设定的图像设计 衍射光学器件（DOE）。完整的套件包 括调制器、视频分配器 和图像处理的所 有相关器件。由于它小的尺寸，可以容 易的被集成到光学系统中。为保证器件 的光学质量（如：相位调制）， HOLOEYE 对每个器件都进行了测量。

电信号是时间串行信号，所以电寻址是串行寻址。
电寻址通过条状电极来传递信息，电极尺寸的减小有一个 限度，所以像素尺寸也有限度。
电极本身不透明，所以像素的有效通光面积与像素总面积 之比——开口率较低，光能利用率比较低。
数字式微反射镜器件DMD是一种新型的电寻址空间光调 制器。
当写入信号为电光信号时，采用光寻址的方式。 光寻址的空间分辨率通常高于电寻址。 光寻址是并行寻址方式。 光寻址的SLM一般是反射式。
胆甾型cholesteric液晶此类型液晶是由多层向列型液晶堆积所形成为向列型液晶的一种也可以称为旋光性的向列型液晶因分子具有非对称碳中心所以分子的排列呈螺旋平面状的排列面与面之间为互相平行而分子在各个平面上为向列型液晶的排列方式由于各个面上的分子长轴方向不同即两个平面上的分子长轴方向夹着一定角度
空间光调制器
加电场时液晶分子沿电场方向竖起， 原来的扭曲排列变为垂直平行排列， 偏振光与垂直排列的液晶不作用， 透过第一块偏振片的偏振光通过液 晶层时偏振面不再发生旋转，到达 出射端的偏振片时，偏光轴与出射 光的偏振方向垂直，光被截止，呈 现暗态。
如果电场不特别强，液晶分子处于 半竖立状态，旋光作用也处于半完 全状态，则会有部分光透过，呈现 中间灰度。这就是液晶显示器的工 作原理。
1、概论
光学信息处理系统处理光波荷载的信息。这些信息用光波 的某一参数的空间分布来表征：强度、相位、偏振。
光波荷载信息的特点： 光波频率高，可允许信号本身有很宽的带宽。 光波是独立传播，两束或多束光可以在空间交叉而互不干 扰。信息可以多通道并行或交叉传播。 光波以并行方式传递所载荷的信息。信息处理具有大容量、 高速度的特点。
空间光调制器的分类
按照读出方式的不同分为： 按照输入控制信号的方式： 按其在系统中的位置区分：

空间光调制器培训
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得ຫໍສະໝຸດ 法律的保护 。—— 威·厄尔46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特

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2020/2/29
光学信息处理
第七章 空间光调制器
7．1 概论 7．2 磁光空间光调制器(MOSLM) 7．3 液晶的扭曲效应及薄膜晶体管驱动液晶
显示器(TFT—LCD) 7．4 液晶显示器在非相干光信息处理中的
应用——大屏幕投影电视 7．5 液晶光阀 7．6 线性电光效应和PROM器件 7．7 数字微反射镜器件(DMD)和数字化投影
寻址(adressing)：写入信号把信息传递到SLM上 相应位置，以改变SLM的透过率分布的过程。 (1)电寻址空间光调制器（EA-SLM ）．
采用电寻址的方法来控制SLM的复数透过率． 常用的电寻址的方式是通过SLM上两组正交的栅 状电极，用逐行扫描的方法，把信号加到对应的 单元上去．电寻址又称为矩阵寻址．
⊙
影响；B单元的磁场与剩 外磁场
⊙
磁方向一致，也不会改变剩磁状态；只有D单元 的外场与剩磁方向相反，若写入信号产生的磁场
足够大，超过矫顽力，则D单元内剩磁的方向反
转，即D单元被寻址。而远离L1，L2交点的单元 则因磁场强度太小而不起作用．
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光学信息处理
图7.4 MOSLM 的工作示意图
40
Hughes，LCLV, Si 向列相液晶
43
Hamamatsu
LiNbO3
16
Micro-channel
PROM
BSO
5.8
10
28
300
60
35
30 ～40 100
12
4 ～16
20
10
50 ～100 100
0.1
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(2)处理和运算功能器件 放大器 乘法器与算术运算功能 对比度反转 量化操作和阈值操作
第7节 非线性变换
逻辑运算
(3)存储功能器件
例： Pockels 光调制器 (PROM) ；
光折变器件等
第7章
光学信息处理
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目 录 2019/8/3
光学信息处理
第1节 第2节 第3节 第4节 第5节
OA-SlM的空间分辨率通常高于EA-SlM．
例如: 液晶光阀LCLV的分辨率达60线对/mm，面 积为50mm×50mm，相当于 3000×3000个像素
第7章
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目 录 2019/8/3
光学信息处理
第1节 OA-SLM的最大优点
第2节 第3节 第4节 第5节
在于并行寻址方式．把写入图像成像或投影 到OA-SLM上是在瞬间完成的，所以具有高度并 行的特点．然而高度并行并不等于高速处理，因 为光探测效应的响应速度往往不快．
第七章
空间光调制器
(Spatial Light Modulator)
2019/8/3
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目 录 2019/8/3 第1节
光学信息处理
第七章 空间光调制器
第2节 第3节 第4节 第5节 第6节 第7节
7．1 概论 7．2 磁光空间光调制器(MOSLM) 7．3 液晶的扭曲效应及薄膜晶体管驱动液晶
显示器(TFT—LCD) 7．4 液晶显示器在非相干光信息处理中的
光学信息处理
第1节 数字式微反射镜器件(DMD)
第2节
一种新型的电寻址空间光调制器
第3节 特点：高效率、高对比度、多灰阶(256个灰 第4节 阶)、高色保真度等。
第5节
具有VGA、SVGA、XGA、SXGA

光波荷载信息的特点： 光波频率高，可允许信号本身有很宽的带宽。 光波是独立传播，两束或多束光可以在空间交叉而互不干 扰。信息可以多通道并行或交叉传播。 光波以并行方式传递所载荷的信息。信息处理具有大容量、 高速度的特点。
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精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
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加电场时液晶分子沿电场方向竖起， 原来的扭曲排列变为垂直平行排列， 偏振光与垂直排列的液晶不作用， 透过第一块偏振片的偏振光通过液 晶层时偏振面不再发生旋转，到达 出射端的偏振片时，偏光轴与出射 光的偏振方向垂直，光被截止，呈 现暗态。
如果电场不特别强，液晶分子处于 半竖立状态，旋光作用也处于半完 全状态，则会有部分光透过，呈现 中间灰度。这就是液晶显示器的工 作原理。
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
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光波荷载信息的特点： 光波频率高，可允许信号本身有很宽的带宽。 光波是独立传播，两束或多束光可以在空间交叉
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液晶以凝集构造的不同可分成三种： ●向列型（nematic）液晶 ●近晶型（smectic）液晶 ●胆甾醇型（cholesteric）液晶
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液晶的基本性质
液晶的取向效应 液晶的电光效应
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液晶的取向效应 液晶具有光学各向异性，沿分子长轴方向上的
折射率不同于沿短轴方向上的折射率。 如果沿分子长轴方向上的折射率大于沿短轴方
当写入信号为电信号时，采用电寻址的方式 通过SLM上两组正交的栅状电极，用逐行扫描的方法，把

一对相邻的行电极和一对列电极之间的区域构成SLM的最 当写入信号为电信号时，采用电寻址的方式
空间光调制器：Spatial Light Modulator(SLM),一种对光波的空间分布进行调制的器件。
小单元——像素 当读出光通过调制器时，其光学参量（振幅、强度、相位或偏振态）就受到空间光调制器各单元的调制，结果变成了一束具有新的光
写入信号把信息传递到SLM上相应位置，以改变SLM的
透过率分布的过程——寻址。 光寻址是并行寻址方式。
液晶材料：最为广泛的一种电光效应材料。 写入信号把信息传递到SLM上相应位置，以改变SLM的透过率分布的过程——寻址。 电寻址通过条状电极来传递信息，电极尺寸的减小有一个限度，所以像素尺寸也有限度。 按其在系统中的位置区分： input-SLM
对基片表面处理，可使液晶分子平行于基片且 容易排成同一方向。如：摩擦定向方法。
●向列型（nematic）液晶
液晶分子大致以长轴方向平行配到，因此具有一维
●信近息晶 可型以（多空s通m道间ec并tic行的）或液交规晶叉传则播。性排列。此类型液晶的粘度小，应答速度快， 是最早被应用的液晶，普遍的使用于液晶电视、笔记本 按其在系统中的位置区分： input-SLM
●近晶型（smectic）液晶
具有二维空间的层状规则性排列，各层间则有一维的顺 向排列。一般而言，此类分子的黏度大，印加电场的应 答速度慢，比较少应用于显示器上，多用于光记忆材料 的发展上。
●胆甾型（cholesteric）液晶
此类型液晶是由多层向列型液晶堆积所形 成，为向列型液晶的一种，也可以称为旋 光性的向列型液晶,因分子具有非对称碳中 心，所以分子的排列呈螺旋平面状的排列， 面与面之间为互相平行，而分子在各个平 面上为向列型，液晶的排列方式，由于各 个面上的分子长轴方向不同，即两个平面 上的分子长轴方向夹着一定角度；当两个 平面上的分子长轴方向相同时，这两个平 面之间的距离称为一个pitch(螺距）。 cholesteric液晶pitch的长度会随着温度的 不同而改变，因此会产生不同波长的选择 性反射，产生不同的颜色变化，故常用于 温度感测器。

空间光调制法咱说这空间光调制法啊，这可不是个简单事儿。

我就见过好些搞光学的人，那水平啊，参差不齐的。

就像我认识的老王，整天抱着个激光器不撒手，眼睛闪烁着光芒，透着股研究劲儿。

可一开始啊，他对这空间光调制法还真是摸不着头脑，实验室里常常是一片狼藉。

我就寻思着，得想个法子让大家都链接上这空间光调制。

首先呢，讲解基本原理是必不可少的。

我就把大家都召集起来，说：“光是个好东西，但必须得会用，就像那厨子必须得能煮出美味佳肴不是？”我站在前面，看着他们或疑惑或惊讶的眼神。

讲解内容不能光是那些枯燥的理论，我就找些能动手来展示的人来表演一番，讲他们是怎么一步步实现光的精确控制的。

我记得有一回，请来的张老师，那一举一动像是舞台的表演艺术家。

老师站在那儿，带着他让人愉悦的京腔开始讲：“咱这个调制啊，就像磨镜子，你得细心专注，每一个设置都不能将就。

我当初实验的时候，比你们都笨呢，天天都用各种手势和仪器对话。

”大家听着都乐呵呵的，这一乐啊，气氛就一下子活跃了。

除了讲解，实践也是重中之重。

我就对同事们说：“这空间光调制啊，是得多试试，就像学自行车，哪有不摔倒学会的？”有个同事一开始还不太乐意，总是担心镜片摔坏了，那可不便宜。

我就笑着说：“你看那学射箭的，哪有光拿着弓不练也能百发百中的？得有放手一搏的胆量。

”同事被我这么一说，也觉得有点道理。

于是我们就开始搞一些小实验，单色光调制之类的。

这过程中啊，有的研究员就犯愁了。

像小李，一不小心搞混了相位调制和振幅调制，脸刷得一下就红了。

我就坐到他旁边，拍拍他的肩膀说：“小李啊，别慌，这复杂的光学现象也是有规可循的，就像读故事书，慢慢翻总能读通。

”然后我就跟他一起调整实验参数，帮他找出解决办法。

这研究进展啊，还得有激励。

我就跟实验室道：“总得有人出成果，奖励才会流动啊！”于是，我们设置了个论文发表奖励机制。

每次要是谁在实验上有所突破，就给他张罗个小庆祝。

这庆祝虽小，但是股鼓励劲儿。

大家一听有奖励，那钻研劲儿一下子激发了出来。

空间光调制法合同编号: __________________________签订日期: __________________________合同地点: __________________________协议双方信息甲方（委托方）:名称：____________________________法定代表人：____________________________联系电话：____________________________地址：____________________________电子邮箱：____________________________乙方（服务方）:名称：____________________________法定代表人：____________________________联系电话：____________________________地址：____________________________电子邮箱：____________________________协议目的本协议旨在规范甲方和乙方之间关于空间光调制法（SLM）服务的合作细节，包括服务范围、技术要求、费用及其他相关条款，以确保项目的顺利实施和双方权益的保障。

服务内容服务范围1.1 乙方将为甲方提供空间光调制法的相关服务，包括但不限于设备调试、技术支持、实验方案设计等。

1.2.1 空间光调制系统的安装与调试1.2.2 数据采集与分析1.2.3 系统性能评估与优化1.2.4 提供技术培训及操作指导技术要求2.1.1 调制精度：____________________________2.1.2 操作温度范围：____________________________2.1.3 响应时间：____________________________2.2 提供相关技术文档，包括操作手册、维护指南和系统规格说明书。

交付物3.1.1 调试完成的设备及系统3.1.2 详细的调试报告和技术文档3.1.3 培训材料和操作手册项目时间表项目启动1.1 启动日期：____________________________1.2 预期完成日期：____________________________阶段性进度2.1 第一阶段（安装与调试）：____________________________2.2 第二阶段（数据采集与分析）：____________________________2.3 第三阶段（系统评估与优化）：____________________________里程碑3.1 里程碑一：____________________________3.2 里程碑二：____________________________3.3 里程碑三：____________________________费用与支付费用构成1.1 服务费用：____________________________1.2 设备费用：____________________________1.3 其他费用（如有）：____________________________支付方式2.1 支付方式：____________________________2.2 支付条款：2.2.1 定金：____________________________2.2.2 中期款：____________________________2.2.3 尾款：____________________________费用结算3.1 费用结算方式：____________________________3.2 结算周期：____________________________双方权利与义务甲方（委托方）的权利与义务1.1 提供所需的实验条件和相关数据1.2 负责支付协议约定的费用1.3 配合乙方完成服务内容1.4 提供必要的工作环境和资源乙方（服务方）的权利与义务2.1 按合同要求提供符合技术标准的服务2.2 提供必要的技术支持和咨询2.3 保证服务质量，并按期完成任务2.4 对甲方提供的数据和信息保密保密条款保密内容1.1 双方应对在履行合同过程中知悉的对方商业秘密和技术资料进行保密。

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三.技术特点 技术特点
对比项目 SLM产品 产品 线种类 调制能力 相位 抑制黑栅专利 DOE仿真软件 仿真软件 相位标定专利 振幅型 DOE配 配 套制备 相位型 SLM应用方案二次开发 应用方案二次开发 驱动和优化其他厂家 SLM
透射式 RL-SLMT1 (1.3‘液晶) RL-SLMT2 (0.9’液晶) 采用LCD液晶面板，可对入射光进行振 幅调制及相位调制。
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二、产品介绍 2.分类及应用 分类及应用
应用领域
生物 领域 激光 领域
投影 领域
空间光调制器(SLM)产品培训 产品培训 空间光调制器
北京杏林睿光科技有限公司
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一、公司简介
北京杏林睿光科技有限公司RealLight™ （原北大激光）致力于微光学元件、 视觉测量标准版、空间光调制器（SLM）、光电教学实验设备、激光及激光 相关设备的开发、生产与销售。 RealLight™ 自行开发空间光调制器（Spatial Light Modulator)，在国内光学 信息处理、光学测量、自适应光学、光计算及激光整形，模拟衍射光学元件方面 提供服务。
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特色技术服务
可根据SLM模拟要求，加工微光学实物元件
对SLM相位全 息图进行量化
16阶 16 8阶 8
SLM
4阶
2阶

显然，读出光应该能照明空间光调制器的所有像素，并能接收写入光或写入电信号传递给它的信息，经调制或变换转换成输出光。按读出光工作方式分，可有透射式，如图6.1（a）和(b)所示，或反射式，如图6-1 (c)和(d)所示。
而写入光或写入电信号应含有控制调制器各个像素的信息。把这些信息分别传送到相应像素位置上去的过程称为“寻址”（或“编址”）。如果采用写入光实现这一过程，称为光寻址， 174
6.1.1空间光调制器的基本结构与分类 [6-1~6-4]
空间光调制器是由英语的Spatial light Modulator直译过来的，常缩写成SLM。顾名思义，它是一种能对光波的空间分布进行调制的器件。空间光调制器能对光波的某种或某些特性(例如相位、振幅或强度、频率、偏振态等)的一维或二维分布进行空间和时间的变换或调制。换句话说，其输出光信号是随控制（电的或光的）信号变化的空间和时间的函数。 空间光调制器结构的基本特点在于,它是由许多基本的独立单元组成的一维线阵或二维阵列，这些独立单元可以是物理上分割的小单元，也可以是无物理边界的、连续的整体，只是由于器件材料的分辨率和输入图像或信号的空间分辨率有限，而形成的一个一个小单元。这些小单元可以独立地接收光学或电学的输入信号，并利用各种物理效应改变自身的光学特性（相位、振幅、强度、频率或偏振态等），从而实现对输入光波的空间调制或变换。习惯上，把这些小独立单元称为空间光调制器的“像素”，把控制像素的光电信号称为“写入光”，或“写入（电）信号”，把照明整个器件并被调制的输入光波称为“读出光”，经过空间光调制器后出射的光波称为“输出光”。
第6章 空间光ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ制器
6.1概述
人们已经认识到，光波作为信息载体具有特别显著的优点。其一，是光波的频率高达1014Hz以上，比现有的信息载波，如无线电波、微波的频率要高出几个数量级。因此，它有极大的带宽，或者说具有极大的信息容量。光纤通信正是以此为基础，得到迅猛发展的。其二，是光波的并行性。光波是独立传播的，两束甚至于多束光在空间传播时相遇，可以互不干扰。这为光信息的多路并行传输和处理提供了可能性。原有的、以串行输入/输出为基础的各种光调制器已经不能满足光互连、光信息处理的大容量和并行性的要求，能实时的或快速的二维输入、输出的传感器，以及具有运算功能的二维器件便应运而生。这些器件即为空间光调制器。它们已经成为光互连、光信息处理、光计算、光学神经网络等技术中最基本的功能器件之一。本章将介绍几种主要的空间光调制器的原理、结构和特性。

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光波荷载信息的特点： 光波频率高，可允许信号本身有很宽的带宽。 光波是独立传播，两束或多束光可以在空间交叉
而互不干扰。信息可以多通道并行或交叉传播。 光波以并行方式传递所载荷的信息。信息处理具
有大容量、高速度的特点。
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空间光调制器：Spatial Light Modulator(SLM),一种对光 波的空间分布进行调制的器件。
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2、磁光空间光调制器
原理：根据磁光效应（法拉第效应） 法拉第效应材料:在外加磁场作用下，光学性质通过极化
发生变化
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3、液晶的扭曲效应及薄膜晶体管液晶显示器 TFT-LCD
液晶材料：最为广泛的一种电光效应材料。介于 固态和液态之间的一种物态，它具备液体的流动 性，又具备固态晶体的排列性质。液晶状态可以 向结晶态和液态相变。变为结晶态时，不仅具有 分子取向的有序性，而且分子重心具有周期平移 性；变为液态时，失去分子重心周期平移性，也 失去了分子取向的有序性，成为完全无序状态。
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控制这些单元光学性质的信号称为：写入信号（光信 号或电信号）。
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。 写入信号应含有控制调制器各单元的信息，并把这些
信息分别传送到调制器相应的各单元位置上改变其光 学性质；
当读出光通过调制器时，其光学参量（振幅、强度、 相位或偏振态）就受到空间光调制器各单元的调制， 结果变成了一束具有新的光学参量空间分布的输出光 。
➢ 电信号是时间串行信号，所以电寻址是串行寻址。
➢ 电寻址通过条状电极来传递信息，电极尺寸的减小有一个 限度，所以像素尺寸也有限度。
➢ 电极本身不透明，所以像素的有效通光面积与像素总面积 之比——开口率较低，光能利用率比较低。