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相位型LCoS空間光調制器與自適應光學
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液晶空間光調制器是一種利用液晶的光電效應對光場進行調制的光學器件，根據(jù)調制的物理量，可分為相位型和振幅型空間光調制器。振幅型空間光調制器通過利用液晶偏轉配合起偏器和檢偏器，實現(xiàn)對光的強度和偏振狀態(tài)進行調制；而相位型液晶空間光調制器通過調節(jié)液晶分子的排列，只改變光的相位信息，不影響光的偏振狀態(tài)和強度。此外，根據(jù)光路，液晶空間光調制器還可以分為反射式和透射式。 LCoS是Liquid Crystal on Silicon（硅基液晶）的縮寫，LCoS空間光調制器是基于LCoS芯片，利用液晶的光電效應對光場進行調制的光學器件。由于LCoS自身不透光的特點，不能作為透射式光調制器使用，但LCoS自身反射率很高，能夠作為反射鏡使用，因此適合做反射式液晶空間光調制器。 LCoS空間光調制器現(xiàn)在各領域已經(jīng)取得令人滿意的應用，在激光光束調制方面有：變倍率激光擴束技術、光束偏轉、光束整形、太赫茲光譜調制、產(chǎn)生渦旋光束、脈沖色散補償?shù)�；在成像方面有消色差透鏡、生物光學顯微鏡、自適應光學等；在顯示方面有LCoS投影技術、激光立體顯示、動態(tài)全息技術、模擬成像等；在傳感方面有表面振動測量、三維輪廓測量、光譜分析等；在信息傳輸方面有光邏輯運算、高速光互連、閾值開關、數(shù)據(jù)存貯。 自適應光學是近幾年來發(fā)展起來的集光學、機械、電子、計算機、自動控制等為一體的高技術。自適應光學的概念首先來源于天文觀測中的大氣擾動問題，從牛頓時代就發(fā)現(xiàn)了這個問題，但一直無法從根本上解決。美國天文學家H. W. Babcock在1953年首先提出了自適應光學的概念，即通過測量波前誤差并加以實施補償?shù)姆桨竵斫鉀Q大氣湍流引起的動態(tài)干擾問題。 H. W. Babcock 由于當時機械、電子計算機、自動控制等相關技術還不成熟，直到上世紀七十年代自適應光學才發(fā)展起來。最初自適應光學只是應用于軍事方面，直到80年代末期，才在天文觀測方面有了初步突破。到1991年美國軍方才對自適應光學局部進行解密，目前為止自適應光學也是只有少數(shù)國家才能玩得轉的高難度技術。我國對自適應光學的研究開始于1979年，在理論和技術方面也有不少創(chuàng)新。 自適應光學系統(tǒng)結構復雜，形式多樣，最常用的一種是相位補償結構，相位補償結構的自適應光學系統(tǒng)組成包括：波前傳感器、波前控制器、波前矯正器。按照相位共軛原理，利用波前傳感器測定波前形狀，波前控制器對波前傳感器獲取的波前數(shù)據(jù)分析，并將波前畸變信號轉變?yōu)閷Σㄇ靶Ｕ鞯目刂菩盘�，波前校正器產(chǎn)生共軛的校正波面，即二者波前形狀相同，傳播方向相反，這樣到達目標的光波就會自動補償大氣湍流的影響，得到無像差的平面波。自適應光學中最核心的器件是波前校正器，它的功能是引入和扭曲波前互補的波前誤差達到“抵消”的效果。目前波前校正器實現(xiàn)方法有兩種：一種是由變形反射微鏡構成的，通過移動微鏡引入可控相位實現(xiàn)“補償”。但微鏡陣列結構復雜，制作工藝要求高，且成本高；還有一種是通過液晶空間光調制器和聲光空間調制器等改變介質折射率的方式控制波前相位。這種方法相對結構簡單，工藝要求和成本低。 相位型LCoS空間光調制器，在自適應光學中可以充當波前校正器的作用，與變形鏡作用類似，在靜態(tài)波形校正中校正效果與變形鏡相差不大，但在動態(tài)矯正中由于受到液晶響應速度限制，其校正效果沒有變形鏡效果好，但相對于變形鏡而言，LCoS像素單元可以做的很小，具有高分辨率特點，因此能夠彌補變形鏡校正單元少的缺點，且價格便宜。 A-P.png |
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