《液晶空間光調(diào)制器》PPT課件

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1、3.6光束掃描技術(shù)一種是光的偏轉(zhuǎn)角連續(xù)變化的模擬式掃描，它能描述光束的連續(xù)位移；另一種是不連續(xù)的數(shù)字掃描，它是在選定空間的某些特定位置上使光束的空間位置“跳變”。前者主要用于各種顯示，后者則主要用于光存儲。1.機械掃描機械掃描技術(shù)是目前最成熟的一種掃描方法。如果只需要改變光束的方向，即可采用機械掃描方法。機械掃描技術(shù)是利用反射鏡或棱鏡等光學(xué)元件的旋轉(zhuǎn)或振動實現(xiàn)光束掃描。圖1所示為一簡單的機械掃描原理裝置，激光束入射到一可轉(zhuǎn)動的平面反射鏡上，當(dāng)平面鏡轉(zhuǎn)動時，平面鏡反射的激光束的方向就會發(fā)生改變，達(dá)到光束掃描的目的。入射光束掃描光束反射鏡圖1

2、機械掃描裝置示意圖機械掃描方法雖然原始，掃描速度慢，但其掃描角度大而且受溫度影響小，光的損耗小，而且適用于各種光波長的掃描。因此，機械掃描方法在目前仍是一種常用的光束掃描方法。它不僅可以用在各種顯示技術(shù)中，而且還可用在微型圖案的激光加工裝置中。2.電光掃描電光掃描是利用電光效應(yīng)來改變光束在空間的傳播方向，其原理如圖2所示。LdBAyxBA?光束的偏轉(zhuǎn)方向圖2電光掃描原理圖光束沿y方向入射到長度為L，厚度為d的電光晶體，如果晶體的折射率是坐標(biāo)x的線性函數(shù)，即用折射率的線性變化代替，偏轉(zhuǎn)角?可根據(jù)折射定律求得（）。式中的負(fù)號是由坐標(biāo)系引進(jìn)的，

3、即?由y轉(zhuǎn)向x為負(fù)。圖3所示的是根據(jù)這種原理作成的雙KDP楔形棱鏡掃描器。它由兩塊KDP直角棱鏡組成，棱鏡的三個邊分別沿x?、y?和z軸方向，但兩塊晶體的z軸反向平行。光線沿方向傳播y?且沿方x?向偏振。外電場沿Z方向（橫向效應(yīng)）。上部的A線完全在上棱鏡中傳播，“經(jīng)歷”的折射率為。而在下棱鏡中，B線“經(jīng)歷”的折射率為。于是上、下折射率之差（）為。得例題：取L=d=h=1cm，r63=10.5?10-12m／V，no=1.51，V=1000V。為了使偏轉(zhuǎn)角加大，而電壓又不致太高，因此常將若干個KDP棱鏡在光路上串聯(lián)起來，構(gòu)成長為mL、寬為d

4、、高為h的偏轉(zhuǎn)器，如圖4所示。則得?=35?10-7rad?？梢婋姽馄D(zhuǎn)角是很小的，很難達(dá)到實用的要求。hn+?nn-?nn+?nn-?n?x?y?圖4多級棱鏡掃描器兩端的兩塊有一個角為?/2，中間的幾塊頂角為?的等腰三角棱鏡，它們的z軸垂直于圖面，棱鏡的寬度與z軸平行，前后相鄰的二棱鏡的光軸反向，電場沿z軸方向。各棱鏡的折射率交替為和其中。故光束通過掃描器后，總的偏轉(zhuǎn)角為每級（一對棱鏡）偏轉(zhuǎn)角的m倍，一般m為4～10，m不能無限增加的主要原因是激光束有一定的尺寸，而h的大小有限，光束不能偏出h之外。3.電光數(shù)字式掃描由電光晶體和雙折射晶

5、體組合而成，其結(jié)構(gòu)原理如圖5所示。圖中S為KDP晶體，B為方解石雙折射晶體（分離棱鏡），它能使線偏振光分成互相平行、振動方垂直的兩束光，其間隔b為分裂度，?為分裂角（也稱離散角）?？v向電光調(diào)制器及其工作原理上述電光晶體和雙折射晶體就構(gòu)成了一個一級數(shù)字掃描器，入射的線偏振光隨電光晶體上加和不加半波電壓而分別占據(jù)兩個“地址”之一，分別代表“0”和“l(fā)”狀態(tài)。若把n個這樣的數(shù)字偏轉(zhuǎn)器組合起來，就能做到n級數(shù)字式掃描。圖6所示為一個三級數(shù)字式掃描器，使入射光分離為23個掃描點的情況。要使可掃描的位置分布在二維方向上，只要用兩個彼此垂直的n級掃描器

6、組合起來就可以實現(xiàn)。這樣就可以得到2n?2n個二維可控掃描位置。3.7空間光調(diào)制器yx前面所介紹的各種調(diào)制器是對一束光的“整體”進(jìn)行作用，而且對與光傳播方向相垂直的xy平面上的每一點其效果是相同的?？臻g光調(diào)制器可以形成隨xy坐標(biāo)變化的振幅(或強度)透過率A(x,y)＝A0T(x,y)或者是形成隨坐標(biāo)變化的相位分布A(x,y)＝A0Texp[iθ(x,y)]或者是形成隨坐標(biāo)變化的不同的散射狀態(tài)。顧名思義，這是一種對光波的空間分布進(jìn)行調(diào)制的器件。它的英文名稱是SpatialLightModulator(SLM)?？臻g光調(diào)制器含有許多獨立單元，

7、它們在空間排列成一維或二維陣列，每個單元都可以獨立地接受光信號或電信號的控制，并按此信號改變自身的光學(xué)性質(zhì)(透過率、反射率、折射率等)，從而對通過它的光波進(jìn)行調(diào)制；控制這些單元光學(xué)性質(zhì)的信號稱為“寫入信號”，寫入信號可以是光信號也可以是電信號，射入器件并被調(diào)制的光波稱為“讀出光”；經(jīng)過空間光調(diào)制器后的輸出光波稱為“輸出光”。實時的二維并行處理。液晶空間光調(diào)制器有些物質(zhì)不是直接由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，而是經(jīng)過一個過渡相態(tài)，這時，它一方面具有液體的流動性質(zhì)，同時又有晶體的特性(如光學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)的各向異性)，這種過渡相態(tài)稱之為“液晶”。液晶是一種有機

8、化合物，一般由棒狀柱形對稱的分子構(gòu)成，具有很強的電偶極矩和容易極化的化學(xué)團(tuán)。對這種物質(zhì)施加外場(電、熱、磁等)，液晶分子的排列方向和液晶分子的流動位置就會發(fā)生變化，即改變液晶的物理狀態(tài)。如對液