空间光调制器，作为数字光学技术的核心组件，能够对光波的空间分布进行灵活调制。它能够将在光学数据场上的信息，无论是一维还是二维，都方便地编码到光波中，实现光波的调制目的。通过电驱动信号和其他信号的控制，空间光调制器能够实时动态地改变光分布的振幅、偏振态或相位，甚至将非相干光转化为相干光。其高性能表现对光学信息处理、自适应光学和光计算等现代光学领域的应用具有深远影响。

空间光调制器由众多独立单元构成，每个单元都能通过电信号进行精确控制，从而改变其光学特性，如反射率、透射率和折射率等。液晶材料是其光调制的关键，在外加电场作用下，液晶分子的排列和物理性质会发生显著变化，进而导致光学性质的改变。此外，电寻址空间光调制器还具有低功耗、小型化、强抗干扰能力和快速响应等优势。

空间光调制器通过变换或调制光波的相位、振幅和偏振态等参数，发挥其类似于滤光片的作用。它可以根据写入信号控制光波复振幅的透过率，从而将光的相关信息精确输送到指定位置，实现对空间光调制器光透过率的灵活调整。这一技术已在波前调制、波前整形和像差矫正等多个领域得到广泛应用。

一、空间光调制器技术参数概览

空间光调制器，作为数字光学技术的关键组件，其工作原理基于对光波空间分布的灵活调制。通过电驱动信号及其他信号的精准控制，该器件能够实时动态地调整光分布的振幅、偏振态及相位，甚至实现非相干光向相干光的转化。其高性能特性对光学信息处理、自适应光学以及光计算等现代光学领域的应用具有显著推动作用。

空间光调制器由众多独立可控单元组成，每个单元的光学特性如反射率、透射率和折射率等均可通过电信号进行精确调整。其中，液晶材料扮演着至关重要的角色，其在外加电场作用下，液晶分子的排列和物理性质会发生显著变化，从而引发光学特性的相应调整。此外，电寻址空间光调制器还兼具低功耗、小型化、强抗干扰能力及快速响应等诸多优势。

空间光调制器通过调控光波的相位、振幅及偏振态等参数，发挥其类似于滤光片的功能。它能够依据写入信号精准控制光波复振幅的透过率，从而将光的相关信息精确投送到指定位置，实现对空间光调制器光透过率的灵活操控。这一技术已在波前调制、波前整形以及像差矫正等多个领域得到广泛应用。

二、振幅型空间光调制器

振幅型空间光调制器，其工作模式多样，包括TN、STN、VA、IPS、PLS和ADS等，其中以TN模式和VA模式最为常见。在TN模式下，液晶分子在光阀内部以扭曲方式排列，展现出旋光性。当线偏振光经过时，其偏振态会发生变化，这种变化可通过调整液晶上下基板间的电压来控制。在出射方向设置偏振片后，利用马吕斯定律，我们可以精确调节出射光强度。而VA模式则主要依赖于双折射效应。在此模式下，线偏振光在液晶中会分离成传播速度不同的O光和E光。这两束光的相位差是出射偏振态的关键，而这个相位差又可以通过像素电压来灵活调控。同样地，在出射方向放置偏振片后，也能借助马吕斯定律实现对振幅的精细调节。

三、相位型空间光调制器

相位型空间光调制器，如ECB模式，其工作原理主要基于液晶的光学各向异性。当入射光的偏振方向与液晶分子的光轴平行时，O光分量将不存在。通过调整像素电压，我们可以改变E光的传播路径，进而实现对入射光相位的精确调控。这种调制方式对于需要精细控制光波相位的应用来说，具有显著的优势。

四、反射式空间光调制器

（1）直射方式

反射式空间光调制器采用直射方式，即入射光直接照射到调制器的像素上，经过调制后反射回系统。这种方式简单直接，适用于多种应用场景。
BS为非偏振分光棱镜，其起偏器角度需与配向角方向保持一致。通常，配向角方向被设定为水平方向，但也有部分产品采用45°设置，因此在使用前需仔细确认。同时，检偏器的角度应与起偏器保持平行。

此外，若激光器发出的是线偏振激光，则可以使用半波片来替代起偏器，以适应特定的应用需求。

接下来，我们将探讨反射式空间光调制器的另一种重要技术——斜入射技术。
光斜入射时，应确保入射角尽可能小（通常要求小于5°）。同时，起偏器的角度必须与配向角方向保持一致，通常配向角方向被设定为水平方向，但也有部分产品采用45°设置，因此在使用前需进行确认。此外，检偏器的角度需与起偏器保持平行。请注意，入射角是指光传播方向与空间光调制器液晶光阀法线之间的夹角。另外，如果激光器发出的是线偏振激光，那么在实际应用中，可以使用半波片来替代起偏器，以满足特定的需求。

五、透射式空间光调制器的使用要点

在使用透射式空间光调制器时，需注意以下几点。首先，确保光斜入射，且入射角尽可能小，通常要求小于5°。其次，起偏器的角度必须与配向角方向一致，配向角方向通常被设定为水平方向，但也有部分产品采用45°设置，因此在使用前需进行确认。此外，检偏器的角度需与起偏器保持平行。同时，要注意入射角的概念，它是指光传播方向与空间光调制器液晶光阀法线之间的夹角。另外，若激光器发出的是线偏振激光，可利用半波片替代起偏器，以适应特定需求。

六、实现效果概览

在使用透射式空间光调制器时，遵循上述要点，可以期待获得出色的调制效果。通过精心调整光路和器件参数，能够实现对光束的精确操控，从而满足各种应用需求。

七、应用一、3D 打印及光刻

增材制造，亦被称作3D打印，是一项以数字模型文件为蓝本，将物件逐层离散成二维图形或路径，再通过逐层叠加的方式构建出三维实体的快速成型技术。通过利用透射式空间光调制器的振幅调制特性，我们可以将经过精心调制的二维离散图案投影至目标材料上，从而实现对目标材料的3D打印及光刻。得益于光刻技术的助力，3D打印技术能够高效地一体化成型出高精度、跨尺度、多材料复杂的三维结构。目前，这一技术已在微电路图形（光刻直写）、表面3D形貌（灰度光刻-结构光，光子器件）、MEMS/THz（深结构、微波功能器件）、生物芯片以及超材料等多个领域中得到了广泛的应用。

3D 打印及光刻技术中的振幅型空间光调制器
在3D打印及光刻领域，振幅型空间光调制器发挥着至关重要的作用。这种技术利用透射式空间光调制器的振幅调制特性，将精心调制的二维离散图案投影至目标材料上，从而实现3D打印及光刻的高精度操作。振幅型空间光调制器的应用，使得3D打印技术能够高效地一体化成型出高精度、跨尺度、多材料复杂的三维结构，进一步推动了微电路图形、表面3D形貌、MEMS/THz等多个领域的发展。

八、超分辨显微成像技术

借助振幅型空间光调制器（SLM）的调制特性，我们可以在SLM上加载预设图像，进而产生特定的光场。这种特定光场与样品相互作用后，通过一系列处理可以获取样品的相位信息，进而实现显微成像。超分辨显微成像技术为细胞生物学研究提供了强大的支持，能够揭示细胞器结构、相互作用以及蛋白质功能等关键信息。其突破光学衍射极限的能力使得它在纳米尺度上为生命科学领域带来了全新的分析视角。
超分辨显微成像技术中，振幅型空间光调制器（SLM）发挥着关键作用。通过其独特的调制特性，我们能够在SLM上加载精心设计的图像，从而生成所需的光场。这种精心设计的光场与样品发生相互作用，经过一系列复杂处理后，能够提取出样品的相位信息，进而实现高分辨率的显微成像。这一技术不仅在细胞生物学研究中展现出强大的潜力，更能够在纳米尺度上为生命科学领域提供全新的分析手段。

九、全息成像技术

利用空间光调制器（SLM）的全息显示技术，我们可以将物体进行数字化记录，并通过模拟计算物光的传播过程来生成全息图。这种技术不受物体实际存在形式的限制，不仅能真实再现实体物体，还能呈现出虚拟的物体。通过MS-SW-SLM控制软件，我们可以将全息算法图加载到SLM上，从而实现在单色或彩色模式下的全息成像。目前，这种基于SLM的全息显示技术已在近眼显示和投影显示等多个领域得到广泛应用。
全息成像技术中的关键组件——相位型空间光调制器
在全息成像技术中，相位型空间光调制器（SLM）扮演着至关重要的角色。它能够数字化地记录物体信息，并通过模拟计算物光的传播路径来生成精细的全息图。这种技术突破了物体实际存在形式的束缚，使得实体与虚拟物体的呈现成为可能。借助MS-SW-SLM控制软件，我们可以轻松地将全息算法图传输至SLM上，进而在单色或彩色模式下实现全息投影。目前，基于SLM的全息显示技术已广泛应用于近眼显示和投影显示等多个领域。

十、大气湍流模拟

大气湍流是空气质点呈现无规则或随机运动的一种状态。通过利用SLM的相位调制功能，我们可以将特定的相位图加载到SLM上，进而使入射光束产生相位畸变。这种技术手段能够在实验室环境中模拟出大气湍流的效果。

大气湍流模拟——相位型空间光调制器的应用
长春新产业，作为激光器、光谱仪及光电产品的专业生产厂商，致力于为客户提供全面而高效的光学系统解决方案。其中，相位型空间光调制器是模拟大气湍流的重要工具，其独特功能使得入射光束能够产生所需的相位畸变，从而在实验室环境下真实再现大气湍流的影响。我们秉承精益求精的精神，不断追求至臻境界，为客户提供最优质的产品与服务。