引言

空間光調制器（一般指相位型SLM）可以對光的振幅、相位、偏振態(tài)等進行調制，在光學研究領域擁有廣泛和悠久的歷史。目前相位型空間光調制器在全息光學，全息光鑷，激光并行加工，自適應光學，雙光子/三光子/多光子顯微成像，散射或渾濁介質中的成像，脈沖整形，光學加密，量子計算，光通信，湍流模擬等領域應用廣泛。

很多的科研人員在使用空間光調制器時，往往會受到零級光的困擾，零級光對研究結果也產(chǎn)生了非常大的影響?？梢哉f大家苦零級光久矣。本文對液晶空間光調制器零級光的產(chǎn)生原因及其消除方法進行了闡述。

Meadowlark Optics公司擁有40年純相位SLM研發(fā)經(jīng)驗，可以提供模擬尋址的純相位空間光調制器（1920x1200 & 1024x1024分辨率），產(chǎn)品工作波段可以覆蓋400-1700nm，相位穩(wěn)定性可以達到0.1%，幀頻可以到1436Hz，損傷閾值可以達到200W/cm2以上。

Q1

空間光調制器零級光產(chǎn)生的原因？

要想了解SLM零級光產(chǎn)生的原因，我們需要先了解下空間光調制器的結構構成。如下圖所示，LC-SLM光學頭主要由：保護玻璃，透明電極，液晶層，像素電極層（Wafer）構成。

1） 保護玻璃的透過率

窗口片保護玻璃的透過率在相應的工作波段（400-800nm,500-1200nm,850-1650nm）內(nèi)通常在98.5-99.5%范圍內(nèi)，因此有少量的光被直接反射回去。

2）透明電極的透過率

透明電極的透過率一般都在99%以上，該部分造成的零級光基本可以忽略。

3）空間光調制器填充率

像素電極層（Wafer）由一個個的獨立像元構成，從而SLM可以實現(xiàn)針對單個像元的獨立調制。相鄰像元之間會有微小的縫隙，縫隙部分無法加載電壓，因此對應的液晶層無法加載相位，這部分未被調制的光會反射回去，產(chǎn)生零級光。

4）入射光照射到非工作區(qū)域

如果入射光照射到了非工作區(qū)域，則這部分光也會不被調制，直接反射回光路，產(chǎn)生零級光。

5）入射光的偏振態(tài)或者偏振方向錯誤

目前市面上所有的相位型空間光調制器（SLM）均要求線偏光入射，線偏方向與液晶的e軸平行（extraordinary axis）。如果入射光與e軸存在夾角，或者入射光的偏振態(tài)不是線偏光，則會有一部分分量的光不被調制，從而產(chǎn)生零級光。

Q2

Meadowlark公司SLM零級光消除方法？

硬件方面：

1）提高空間光調制器的填充率，最小化縫隙影響。

Meadowlark Optics公司可以提供1024x1024的純相位空間光調制器，填充因子可以達到目前世界最高的97.2%，大大減小了縫隙產(chǎn)生的影響。

2）提高空間光調制器的線性度。

1920x1200的液晶空間光調制器，MLO公司在出廠前會對每一臺SLM進行高精度的校準，保證每一臺空間光調制器都具有高度的線性準確性，從而提高相位調制精度，達到最優(yōu)的調制效果。

軟件方面：

a)疊加閃耀光柵

Meadowlark公司的SLM控制軟件提供生成任意周期閃耀光柵的功能，該光柵可以方便的與客戶的全息圖進行疊加，從而把結果偏轉到1級位置，客戶只需要用光闌將零級光濾掉，只讓一級光通過即可。

b)疊加菲涅爾透鏡

MLO公司的調制器控制軟件提供生成任意焦距菲涅爾透鏡的功能，用戶可以將全息圖與該菲涅爾灰度圖進行疊加，從而零級光與衍射光的焦平面會發(fā)生錯位，零級光在衍射光的焦平面上會發(fā)散掉，從而減小零級光的影響。

光路方面：

1）光路中添加偏振片和半波片，提高入射光的偏振態(tài)準確性

為了使用SLM作為相位調制器，入射偏振必須是線性的，并且與LC分子對齊。為了確保入射光的偏振是線性的，建議在激光光源后放置一個偏振器。為了確保偏振與LC分子對齊，建議在偏振器和SLM之間放置半波片，通過半波片的旋轉可以將0級光調到最小。

2）光路中添加使用0階塊（0th order block），阻擋零級光

Q3

上海昊量光電設備有限公司可以提供什么樣的空間光調制器？

1）1920x1200純相位空間光調制器（標準速度）

2）1024x1024純相位空間光調制器（超高速度）

關于昊量光電：

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