空間光調(diào)制器（Spatial Light Modulator，SLM）可以實(shí)現(xiàn)對光波空間分布的調(diào)制，它可以將信息加載到光學(xué)數(shù)據(jù)場上，這個(gè)數(shù)據(jù)場可以是一維的，也可以是二維的。作為數(shù)字光學(xué)技術(shù)應(yīng)用的產(chǎn)品載體，空間光調(diào)制器可在隨時(shí)間變化的電驅(qū)動(dòng)信號和其他信號的控制下，改變空間上光分布的振幅、偏振態(tài)或相位，或者把非相干光轉(zhuǎn)化為相干光，可以方便的將特定的信息寫入光波中，達(dá)到光波調(diào)制的目的。通過圖像信號動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的控制每個(gè)像素的電壓，從而實(shí)現(xiàn)對光波進(jìn)行調(diào)制。其性能很大程度上決定了光學(xué)信息處理、自適應(yīng)光學(xué)和光計(jì)算等現(xiàn)代光學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景。

空間光調(diào)制器含有許多獨(dú)立的單元，每個(gè)獨(dú)立的單元均可以通過電信號進(jìn)行控制，進(jìn)而改變光學(xué)特性（反射率、透射率及折射率等），實(shí)現(xiàn)對經(jīng)過它的光束進(jìn)行調(diào)制。它主要通過液晶作為光調(diào)制的材料，由于液晶材料的特殊光電效應(yīng)，在外加電場的作用下，液晶分子的排列分布、位置、形狀等都會(huì)發(fā)生改變，液晶的物理性質(zhì)發(fā)生改變，最直觀的就是光學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變。同時(shí)，基于電尋址的空間光調(diào)制器還具有功耗低、體積小、抗干擾能力強(qiáng)、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。

空間光調(diào)制器能對光波的相位、振幅、偏振態(tài)等參量的空間分布進(jìn)行變換或調(diào)制，因此，可以將它看作一個(gè)濾光片，這個(gè)濾光片是通過寫入信號來控制光波復(fù)振幅透過率的，即可以將光的相關(guān)信息通過寫入信號輸送到空間光調(diào)制器相對應(yīng)的位置，來調(diào)整空間光調(diào)制器光透過率的過程�；�于空間光調(diào)制器對光分布的振幅、相位、偏振態(tài)的調(diào)制作用，目前已廣泛應(yīng)用于波前調(diào)制、波前整形、像差矯正等方面。

新產(chǎn)業(yè)空間光調(diào)制器參數(shù)

一、振幅型SLM

振幅型空間光調(diào)制器工作模式主要包括：TN、STN、VA、IPS、PLS、ADS等，常見的以TN模式和VA模式為主，TN模式下以旋光效應(yīng)為主，液晶分子在光閥內(nèi)部扭曲排列，具有旋光性，線偏振光經(jīng)過旋光作用后偏振態(tài)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，通過調(diào)整液晶上下基板間的電壓可以調(diào)整偏振方向，在出射方向放置偏振片，根據(jù)馬呂斯定律可以實(shí)現(xiàn)對出射光強(qiáng)度的調(diào)節(jié)；VA 模式下主要原理是雙折射效應(yīng)，線偏振光在液晶中分為傳播速度不同的O光和E光，在出射方向重新合成的偏振態(tài)取決于O光和E光的相位差，相位差可以通過像素電壓實(shí)現(xiàn)調(diào)控，同樣，在出射方向放置偏振片，根據(jù)馬呂斯定律可以實(shí)現(xiàn)對振幅的調(diào)節(jié)。

二、相位型SLM

相位型空間光調(diào)制器工作模式包括ECB模式，其主要原理是基于光學(xué)各向異性，入射光偏振方向與液晶分子光軸平行，此情況下無O光分量，通過調(diào)節(jié)像素電壓可以改變E光光程，從而實(shí)現(xiàn)對入射光相位的調(diào)控。

一、反射式空間光調(diào)制器

（1）直射

BS為非偏振分光棱鏡，起偏器角度需與配向角方向一致（一般為水平方向，也有部分產(chǎn)品是45°設(shè)置，使用前需要確認(rèn)清楚），檢偏器角度與起偏器平行。

（2）斜入射

光斜入射，入射角盡量�。ㄒ话阋�求小��5°），起偏器角度需與配向角方向一致（一般為水平方向，也有部分產(chǎn)品是45°設(shè)置，使用前需要確認(rèn)清楚），檢偏器角度與起偏器平行，入射角指光傳播方向與空間光調(diào)制器液晶光閥法線的夾角。

二、透射式空間光調(diào)制器

應(yīng) 用

一、3D 打印及光刻

增材制造，又稱 3D 打印，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，將部件離散成二維圖形或者 路徑，通過逐層疊加的方式構(gòu)造三維物體的快速成型技術(shù)。利用 SLM 的振幅調(diào)制特性，將 經(jīng)過 SLM 調(diào)制后的二維離散圖案投影到目標(biāo)材料，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)材料的 3D 打印及光刻�；��� 光刻的 3D 打印技術(shù)因其能夠快速一體化成型精度高、跨尺度、多材料復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)，目前 在微電路圖形（光刻直寫）、表面 3D 形貌（灰度光刻-結(jié)構(gòu)光，光子器件）、MEMS/THz（深 結(jié)構(gòu)、微波功能器件）、生物芯片和超材料等方面應(yīng)用廣泛。

3D 打印及光刻——振幅型空間光調(diào)制器

二、超分辨顯微成像

基于 SLM 的振幅調(diào)制特性，通過在 SLM 上加載目標(biāo)圖像產(chǎn)生特定光場，對特定光場 與樣品作用后的結(jié)果進(jìn)行處理得到樣品的相位等信息，從而實(shí)現(xiàn)顯微成像。超分辨顯微成像 技術(shù)是細(xì)胞生物學(xué)中研究細(xì)胞器結(jié)構(gòu)、相互作用和蛋白質(zhì)功能的強(qiáng)大工具，具有突破光學(xué)衍 射極限的分辨能力，從納米尺度上為細(xì)胞生物學(xué)提供了新的分析手段，對生命科學(xué)相關(guān)領(lǐng)域 具有重大意義。

超分辨顯微成像——振幅型空間光調(diào)制器

三、全息成像

基于 SLM 的全息顯示技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)將被記錄物體數(shù)字化，通過模擬計(jì)算物光傳播過程 的方式來得到全息圖，其不受物體客觀存在形式的約束，不但可以再現(xiàn)真實(shí)物體，而且也可以再現(xiàn)不存在的虛擬物體。利用 SLM 的相位調(diào)制特性，通過 MS-SW-SLM 控制軟件加載或 者計(jì)算全息算法圖到 SLM 上，能實(shí)現(xiàn)單色全息成像或者彩色全息成像。目前，基于 SLM 的 全息顯示技術(shù)已經(jīng)在近眼顯示、投影顯示等多個(gè)領(lǐng)域得到了應(yīng)用。

全息成像——相位型空間光調(diào)制器

四、大氣湍流

湍流是指空氣質(zhì)點(diǎn)作無規(guī)則的或隨機(jī)變化的一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用 SLM 的相位調(diào)制能力， 加載相應(yīng)的相位圖到 SLM，通過使入射光束產(chǎn)生相位畸變，從而能達(dá)到實(shí)驗(yàn)室模擬大氣湍 流的效果。

大氣湍流——相位型空間光調(diào)制器