液晶空間光調制器是一種通過動態調控光波相位、振幅等參數實現空間光場調制的核心光學器件,廣泛應用于飛秒激光加工 、 全息顯示及光學信息處理 等領域。
空間光調制器是指在主動控制下,它可以通過液晶分子調制光場的某個參量,例如通過調制光場的振幅,通過折射率調制相位,通過偏振面的旋轉調制偏振態,或是實現非相干——相干光的轉換,從而將一定的信息寫入光波中,達到光波調制的目的。它可以方便地將信息加載到一維或二維的光場中,利用光的寬帶寬,多通道并行處理等優點對加載的信息進行快速處理。它是構成實時光學信息處理、光互連、光計算等系統的核心器件。
功能:
液晶分子排列調控
液晶分子具有光學各向異性,其折射率隨電場變化。未加電場時,分子沿特定方向排列;施加電壓后,分子旋轉改變局部折射率,形成相位差。例如,向列型液晶的分子長軸方向折射率與短軸不同,電壓變化可實現相位調制。
雙mask協同調制技術
采用4f光路結構(兩組傅里葉透鏡構成),通過空間頻域調制實現飛秒激光脈沖整形。例如,某型號LCSLM工作波長覆蓋750–850nm,輸入飛秒脈沖能量達2mJ,輸出效率超60%,波長分辨率小于0.15nm/pixel。
反射式與透射式設計
反射式LCSLM:通過反射光線調制,光利用率高、調制度深,但成本較高,適用于激光加工等高光強場景。
透射式LCSLM:光線透過調制,結構簡單、成本低、易于集成,常用于光通信和光學顯示。
基于液晶材料的電光效應,通過控制每個像素的電壓改變液晶折射率,實現對光波的相位和振幅調制。例如,在飛秒激光加工中,可動態生成多焦點陣列或復雜光場結構,提升加工效率。