液晶空间光调制器是一种通过动态调控光波相位、振幅等参数实现空间光场调制的核心光学器件,广泛应用于飞秒激光加工 、 全息显示及光学信息处理 等领域。
空间光调制器是指在主动控制下,它可以通过液晶分子调制光场的某个参量,例如通过调制光场的振幅,通过折射率调制相位,通过偏振面的旋转调制偏振态,或是实现非相干——相干光的转换,从而将一定的信息写入光波中,达到光波调制的目的。它可以方便地将信息加载到一维或二维的光场中,利用光的宽带宽,多通道并行处理等优点对加载的信息进行快速处理。它是构成实时光学信息处理、光互连、光计算等系统的核心器件。
功能:
液晶分子排列调控
液晶分子具有光学各向异性,其折射率随电场变化。未加电场时,分子沿特定方向排列;施加电压后,分子旋转改变局部折射率,形成相位差。例如,向列型液晶的分子长轴方向折射率与短轴不同,电压变化可实现相位调制。
双mask协同调制技术
采用4f光路结构(两组傅里叶透镜构成),通过空间频域调制实现飞秒激光脉冲整形。例如,某型号LCSLM工作波长覆盖750–850nm,输入飞秒脉冲能量达2mJ,输出效率超60%,波长分辨率小于0.15nm/pixel。
反射式与透射式设计
反射式LCSLM:通过反射光线调制,光利用率高、调制度深,但成本较高,适用于激光加工等高光强场景。
透射式LCSLM:光线透过调制,结构简单、成本低、易于集成,常用于光通信和光学显示。
基于液晶材料的电光效应,通过控制每个像素的电压改变液晶折射率,实现对光波的相位和振幅调制。例如,在飞秒激光加工中,可动态生成多焦点阵列或复杂光场结构,提升加工效率。