空间光调制器(SLM)液晶显示原理、校准相位延迟、生成涡旋/艾里光束和CGH投影

二维空间光调制器(SLM)提供相移的单独可寻址像素。Thorlabs的Exulus®二维SLM由基于显示技术的硅基液晶(LCoS)技术制造，其像素要远多于分段反射镜和可变形反射镜等低阶相位调制器。而且，一个像素的相移几乎不会与其他像素串扰。因此Exulus 2D SLM非常适合许多光束操控应用，比如光学捕获、光束控制与整形、飞秒脉冲整形、自适应光学、成像和全息投影。这里整理收集了我们目前与SLM相关的几个视频，以便收藏查看~

液晶显示的工作原理

本视频介绍硅基空间光调制器(SLM)中的液晶的光学工作原理，此类SLM用于对输出光束进行相位调制。入射光必须线性偏振，并且方向平行于SLM的光轴方向。此入射偏振方向是光束保持偏振态以及输出光束满足预期结果的必要条件。

输入光束的偏振态会影响输出光束的光学特性，这是因为液晶层的双折射。液晶由大量具有空间有序性的椭圆形分子组成。平行于分子长轴偏振的光比平行于短轴偏振的光折射率更高。这些分子的旋转和施加在液晶层上的电压相关。液晶的光轴处于分子的旋转平面内。通过调制施加在每个像素上的电压，SLM可以调整单个像素的折射率，从而调整光程长度。

通过动画和方程式呈现液晶层光学特性的一些背景信息，以说明施加的电压对液晶层折射率的影响，以及液晶层对具有不同偏振方向的线偏振光的影响。请注意，当线偏振光未与所谓的SLM光轴(实际上是液晶层中分子的旋转平面)平行对齐时，SLM会提供无法预测的结果。

SLM相位延迟的校准要点

硅基空间光调制器(SLM)在有限的范围内调制相位，整个范围一般分成离散的步数，最小的相位变化受限于最小的步长，每个步长对应特定灰度值，表示不同的相位延迟。这一方式便于生成二维相位延迟图案导入SLM，也可以推导某个图案对入射光的影响。此视频介绍一种干涉校准法原理，对SLM的屏幕一半施加反射镜相位图案，另一半施加二元相位光栅图案。光栅的负级次衍射光和反射镜的反射光重叠并发生干涉。当光栅的大部分衍射光处于一级时，干涉图案将由周期条纹组成。通过调节灰度值，得到最佳的条纹对比度，从而确定灰度值对应的相位差。

SLM相位延迟校准操作演示

硅基空间光调制器(SLM)中反射式液晶所提供的相位延迟(相位调制)取决于许多因素，包括施加的控制电压、环境条件和入射光的特性。制造商根据施加的电压来校准SLM的相位延迟时，通常是在特定工作条件下，针对具有特定波长和入射角的准直光进行校准。由于应用装置和操作条件可能与制造商存在较大差异，因此为每个应用重新校准SLM的相位延迟一般会有好处。

此视频教程演示了一种干涉测量法，用于校准反射式SLM的相位延迟，此类SLM用于调制相位而不影响入射光的线偏振态。此校准装置需要用到一束已准直的线偏振输入光、一个相机，以及SLM。

干涉校准法在SLM面板的半边施加相同灰度的反射镜图案，而另外半边施加二元位相光栅图案。一边的反射光和另一边的一级衍射光重叠而产生干涉条纹。在校准时，二元相位光栅图案保持固定，反射镜灰度从0到255逐步增加。通过相机采集的干涉条纹，以曲线拟合方法找到每个灰度对应的相位延迟。

SLM光场调控与CGH投影生成演示

此视频展示的是使用SLM生成的涡旋光束或艾里光束演示装置以及计算机生成全息图(CGH)投影演示装置。

如需详细了解Thorlabs空间光调制器的更多信息，请戳官方网页：https://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=10378