2-6 GCS-SLM 空间光调制器参数测量与创新应用实验

2-5 GCS-XW 激光偏振综合实验

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2-7 GCS-DSC 晶体的电光、声光、磁光调制实验

空间光调制器是一类能将信息加载于一维或两维的光学数据场上,以便有效的利用光的固有速度、并行性和互连能力的器件。这类器件可在随时间变化的电驱动信号或其他信号的控制下,改变空间上光分布的振幅或强度、相位、偏振态以及波长,或者把非相干光转化成相干光。由于它的这种性质,可作为实时光学信息处理、光计算等系统中构造单元或关键的器件。空间光调制器是实时光学信息处理,自适应光学和光计算等现代光学领域的关键器件很大程度上,空间光调制器的性能决定了这些领域的实用价值和发展前景


知识点:

空间光调制器(SLM)、振幅调制、位相调制、衍射光学元件

涉及课程:

光信息处理、光计算、自适应光学、工程光学

实验内容:

液晶自然扭曲方向测量

空间光调制器振幅调制特性研究与测量

空间光调制器相位调制特性研究与测量

空间光调制器调制特性研究及傅里叶变换应用

空间光调制器调制特性研究及常用透射光学器件模拟设计

实验原理:

空间光调制器一般按照读出光的读出方式不同,可以分为反射式和透射式;而按照输入控制信号的方式不同又可分为光寻址(OA-SLM)和电寻址(EA-SLM) 。最常见的空间光调制器是液晶空间光调制器,应用光-光直接转换,效率高、能耗低、速度快、质量好。可广泛应用到光计算、模式识别、信息处理、显示等领域,具有广阔的应用前景。 

本实验是传统光信息处理实验与计算机等先进技术手段相结合的现代光学实验,旨在让学生了解空间光调制器的广泛应用,和科研价值。本实验注重学生对光信息处理中关键器件的理解,同时利用SLM解决实际科研与产业应用问题的能力,实验直观且有很强的指导性,可作为相关专业学生的研究型实验。

光学信息处理系统处理光波荷载的信息这些信息用光波的某一参数的空间分布来表征,例如强度、相位、偏振。用光波来荷载信息具有宽带、多束光可以在空间并行传播、大容量、高速度等显著的特点。 在信息处理中,信号源(信源)和信号处理系统往往是两个独立的系统。 信源产生的信号,必须通过某种形式的接口器件,才能耦合到处理系统进行处理。 该接口器件就是空间光调制器(SLM)。空间光调制器是一个二维器件,可以看成一个透过率(或反射率)受到写入信号控制的滤光片,写入信号把信息传递到SLM上相应位置、以改变SLM的透过率分布的过程,称为“寻址”(addressing)

通常有两种寻址方式,对应于两类空间光调制器。 当写入信号是电信号时,采用电寻址的方法来控制SLM的复数透过率。 常用的电寻址的方式是通过SLM上两组正交的栅状电极,用逐行扫描的方法,把信号加到对应的单元上去。 电寻址又称为矩阵寻址,一对相邻的行电极和一对相邻的列电极之间的区域构成SLM的最小单元,又称像素(pixel),它给出SLM的分辨率极限。

空间光调制器是近代光信息处理系统中关键的器件,它可以用作物函数的输入,也可以作为空间滤波器件而存在。特别是相位型的空间光调制器件由于它的高的光能利用率和高的衍射效率而广泛的用在光电混合信息处理系统中

实验效果图:


          

 

技术指标:

固体激光及组件:输出功率P>50mW,中心波长λ 532nm,光束直径1.5mm,光束发散角1mrad,功率稳定性<5%;含激光夹持器、支座,磁座;三维调整;

空间滤波器组件: 40X显微物镜,10um15um25um三种规格针孔;含支杆,调节支座,磁座;一维调整;

光束准直组件:配Φ25.4mmf100mm透镜;含支杆,调节支座,磁座;三维调整;

反射镜组件:配Φ40 加强铝反射镜;含支杆,调节支座,磁座;三维调整;

分光光楔组件:配Φ50.8mmT:R=5:5@450~650nm45°入射,楔角4°±3,楔面450~650nm宽带增透分光光楔;含支杆,调节支座,磁座;三维调整;

圆形可调衰减器:基底材料 K9;外形尺寸Φ54± 0.1mm,波段 400 ~ 700nm,平行度 30",光洁度 III 级,镀膜扇形角宽: 270°;

偏振组件:Ф25.4mmAR@400nm700nm,消光比>500:1端面360°角度刻线;

光阑组件:Ф2-29mm可调;

图像设备:靶面尺寸1/1.8” 数字CMOS,分辨率1280*1024,像元大小5.2μm;含支杆,调节支座,磁座;

空间光调制器:振幅相位混合调制 1024X768 1.3”,对比度 10001(532nm)  20001633nm;显示速度 60Hz,相位范围 :可实现0-1.5П的相位调制,光谱范围 400nm700nm,含控制器软件;

激光功率指示器:标定波长λ 532nm,测量范围0-10um100uw1mw10mw100mw1w等可选,测量精度0.01uw

实验专用软件:软件包含DOE衍射设计模块、常用光学元件模拟(包含单缝,双缝,圆孔,光栅,多边形,星型等元件)、相位计算模块、黑栅效应抑制模块,USB2.0软件锁;

精密机械调整架:角度精度±4′,分辨率0.005mm,调节机构保证等双轴等高,横向偏差1′,纵向偏差1′;

光学元件: BK7 A级精密退火材料,焦距±2%,直径-0.2mm,中心偏差3′,光圈1-5;局部误差0.2-0.5,面粗糙度60/40Scratch/Dig),MgF2单层增透膜,有效孔径90%

设备成套性:

电寻址空间光调制器组件、激光器组件、分光系统组件、相位调制软件、图像采集系统

必备设备:

笔记本或者台式电脑(需配VGADVI双输出显卡)

选配清单:

光学平台、光学清洁箱、实验设备展板

建议课时:

         5课时




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