空间光调制器(Spatial Light Modulator,SLM)是一种对光波的空间分布进行调制的器件,在现代光学领域具有重要作用 。
工作原理基于液晶的调制:液晶分子的排列可由外部电场控制。改变施加在液晶单元上的电压,分子排列改变,进而影响液晶层光学性质,实现对光波相位或振幅的调制。例如,在向列型液晶中,分子长轴方向折射率与短轴不同,电压改变分子排列,使通过液晶层的光波相位因折射率变化而改变
基于光波干涉、衍射的调制:利用光波的干涉、衍射现象,控制入射光与调制器相互作用及调节调制器结构,实现对光波的调控,如光栅调制、相位调制、振幅调制等 。
分类方式按读出光的读出方式 :
反射式:光入射到器件后,经调制从同一侧反射出来,如液晶光阀(LCLV)常采用反射式结构,具有较高的光利用率和对比度,适用于对光强要求较高的应用场景。透射式:光穿过器件,在另一侧输出调制后的光,可实现对光波更精细的调制,在一些需要高精度相位调制的光学系统中应用较多。按输入控制信号的方式 :光寻址(OA-SLM):由模拟的非像素单元构成,基于光光转换,光寻址的空间分辨率通常较高,一般是反射式结构,适用于对分辨率要求高、信号处理速度快的光学系统。电寻址(EA-SLM):由单个分离的像素组成,是电光实时接口器件,有数字和模拟两类。常见的薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)就是一种电寻址空间光调制器,具有功耗低、体积小、抗干扰能力强、响应速度快等优点,适用于各种便携式和小型化光学设备 。主要应用成像与投影领域:在数字投影仪和高级显示系统中,可生成精细图像,通过调制光波振幅和相位,提高图像对比度、分辨率和亮度均匀性 3。光束控制领域:用于激光束整形,将高斯光束等整形为平顶光束、环形光束等所需形状;还可实现激光束分束,将一束激光分成多束,用于多通道光学系统 。光学信息处理领域:可进行光学图像加密,通过对图像的相位、振幅等信息进行调制加密,提高信息安全性;也用于光学相关运算,如在光学模式识别系统中,对输入图像与参考图像进行相关运算,实现目标识别 2。全息技术领域:基于其相位调制特性,可加载全息算法图实现单色或彩色全息成像,在近眼显示、投影显示等领域有应用前景 。自适应光学领域:实时监测和校正光学系统中的像差,通过对波前相位进行调制,补偿光学元件制造误差、大气湍流等因素引起的像差,提高光学系统成像质量 。英伟达公开了一项突破性的AR眼镜专利,这项名为"无背光增强现实数字全息技术"的发明或将重新定义AR眼镜的未来发展方向。该专利最引人注目的创新在于完全抛弃了传统AR眼镜依赖的背光系统,转而采用数字全息技术与环境光干涉的全新方案。通过空间光调制器(SLM)实现与环境光的破坏性干涉,系统能够在不需要额外光源的情况下实现选择性遮蔽,从根本上解决了AR眼镜在强光环境下显示效果差的问题,