結(jié)構(gòu)光場(chǎng)在空間分布上的光學(xué)特性優(yōu)異揪惦，在顯微、成像搀别、通訊和測(cè)量等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。產(chǎn)生結(jié)構(gòu)光場(chǎng)的器件種類多樣尾抑，制作材料和應(yīng)用原理各不相同，所以在調(diào)制速率再愈、調(diào)制深度和分辨率等性能指標(biāo)方面各不相同榜苫。接下來介紹幾種常見的結(jié)構(gòu)光器件。
高速結(jié)構(gòu)光器件簡(jiǎn)介
光波的獨(dú)立傳播特性使相遇的兩束光互相不干擾抗悍，從不同位置發(fā)出的光在空間中分布可控制驹饺，結(jié)構(gòu)光場(chǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)從這里而來。廣義上結(jié)構(gòu)光場(chǎng)是一種光的振幅缴渊、相位、偏振態(tài)等物理參數(shù)的空間分布經(jīng)調(diào)制后的光場(chǎng)衔沼。常見的結(jié)構(gòu)光場(chǎng)技術(shù)應(yīng)用是顯示圖像的液晶顯示器（LCD）蝌借；后來開發(fā)出反射式數(shù)字微鏡器件（DMD）被廣泛應(yīng)用于投影儀中。這一系列技術(shù)支持下指蚁，人們的日常生活更加豐富菩佑。后來隨著技術(shù)發(fā)展凝化，出現(xiàn)了微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）和新型電光材料等稍坯，也出現(xiàn)了新型空間光調(diào)制器，例如液晶空間光調(diào)制器（LC-SLM）搓劫、光柵光閥（GLV）等劣光。
1糟把、 液晶顯示器LCD
液晶是一種介于液態(tài)和固態(tài)之間的材料绢涡，具有良好的電光效應(yīng)性能。LCD 利用了液晶雙折射效應(yīng)和扭曲向列效應(yīng)構(gòu)成的混合場(chǎng)效應(yīng)遣疯。在扭曲向列液晶盒兩側(cè)加入偏振方向相互平行的偏振片雄可，就構(gòu)成了單個(gè)LCD像素單元凿傅。當(dāng)沒有對(duì)液晶盒施加電壓時(shí)数苫，入射光經(jīng)過起偏器成為線偏振光聪舒，經(jīng)過液晶時(shí)偏振方向隨著液晶分子取向旋轉(zhuǎn)，Z后偏振方向與檢偏器相互垂直虐急，此時(shí)該像素點(diǎn)為暗態(tài)箱残。當(dāng)對(duì)液晶盒施加電壓時(shí)止吁，液晶分子取向?qū)?huì)發(fā)生變化被辑，線偏振光經(jīng)過液晶后變成橢圓偏振光坐榆，能夠從檢偏器出射巍沙，此時(shí)像素點(diǎn)為亮態(tài)。
LCD 的優(yōu)勢(shì)在于視角范圍大智亮、集成度高宏怔。LCD 的對(duì)比度取決于背光源亮度以及液晶的透射率，總體不如數(shù)字微鏡器件畴椰。LCD 的響應(yīng)速度主要受限于液晶材料特性臊诊，即外加電場(chǎng)消失后，液晶取向恢復(fù)原狀態(tài)需要時(shí)間斜脂。常見的薄膜晶體三極管有源陣列LCD 器件的響應(yīng)時(shí)間一般為30～40ms。新型號(hào)采用鐵電晶體的液晶顯示器件秽褒，其Z小開關(guān)時(shí)間僅為59 μs壶硅。
2、數(shù)字微鏡器件DMD
數(shù)字微鏡器件是基于MEMS 技術(shù)制作的高速反射鏡開關(guān)陣列销斟，是電尋址反射式結(jié)構(gòu)光器件庐椒。DMD 由成千上萬個(gè)排列整齊的反射鏡組成蚂踊，每個(gè)反射鏡下面沿對(duì)角線方向安裝有一個(gè)改變反射鏡角度的鉸鏈結(jié)構(gòu)约谈，在靜電力的驅(qū)動(dòng)下能夠使反射鏡在兩個(gè)偏轉(zhuǎn)狀態(tài)下切換這樣一個(gè)反射鏡就構(gòu)成了DMD 的一個(gè)調(diào)制單元。
依托現(xiàn)代成熟的集成電路制造工藝犁钟，DMD 的集成度非常高棱诱。商用投影儀內(nèi)所使用的DMD器件空間分辨率已經(jīng)達(dá)到3840×2160涝动。目前德國ViALux 公司銷售的的DMD 空間光調(diào)制器空間分辨率為1024×768迈勋，調(diào)制頻率快可達(dá)22.7 kHz。DMD 的另一大優(yōu)勢(shì)是高對(duì)比度醋粟，在低調(diào)制速度的情況下靡菇，對(duì)比度可以達(dá)到20000:1重归。DMD的不足之處在于其微鏡僅有兩個(gè)偏轉(zhuǎn)狀態(tài)厦凤，因此單次切換僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的調(diào)制鼻吮，限制了高動(dòng)態(tài)范圍調(diào)制圖案的顯示效率。
3较鼓、液晶空間光調(diào)制器LC-SLM
液晶空間光調(diào)制器按照對(duì)光參量的調(diào)制類型椎木，可以分為振幅型博烂、相位型以及振幅相位混合型空間光調(diào)制器香椎，由于振幅型LC-SLM 的基本原理和LCD 較為相似，這里將主要介紹純相位型LC-SLM脖母。
LC-SLM 的基本原理和LCD 相似士鸥，純相位LC-SLM 一般使用平行向列棒狀液晶闲孤，主要利用液晶的電控雙折射效應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)光場(chǎng)的波前相位控制，相比振幅型LC-SLM 有著更高的光學(xué)衍射效率讼积。LC-SLM 的典型調(diào)制頻率約為5 kHz肥照。為解決普通向列液晶調(diào)制速度較慢的問題，鐵電液晶勤众、雙頻驅(qū)動(dòng)液晶等新型液晶材料被逐漸開發(fā)利用舆绎。Yan 等人于2011 年基于藍(lán)相液晶材料制成的空間光調(diào)制器们颜，實(shí)現(xiàn)了亞毫秒量級(jí)的響應(yīng)時(shí)間和40%的衍射效率吕朵。當(dāng)液晶空間光調(diào)制器的調(diào)制單元密度較大時(shí)，由于晶體間的粘性導(dǎo)致相鄰調(diào)制單元間的非線性關(guān)聯(lián)效應(yīng)就會(huì)突顯出來窥突，導(dǎo)致實(shí)際光束偏轉(zhuǎn)效果較差。
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