光調(diào)制的基礎(chǔ)光路搭建及實例

??空間光調(diào)制器 (LCOS-SLM)是用來調(diào)制光的相位的一個可編程儀器，從波動光學的角度來考慮，透鏡、光柵、錐棱鏡等等光學元件都是以一定方式改變了光的相位而實現(xiàn)了需要的效果，因此這些效果均可以通過空間光調(diào)制器來實現(xiàn)。并且，由于其可編程性，空間光調(diào)制器還可以實現(xiàn)傳統(tǒng)光學元件所實現(xiàn)困難/成本高/實現(xiàn)不了的相位調(diào)制功能，例如渦旋光的產(chǎn)生、自適應(yīng)光學的應(yīng)用等等。

??基于LCOS-SLM的光調(diào)制應(yīng)用是多種多樣的，通常光路里還會包含相機、激光器、波前檢測器、波片、透鏡等許多元器件。這里針對可以使用簡單的光學元件、快速搭建完成的系統(tǒng)做一個介紹，供使用者參考。

??一、OAM 以渦旋光為例的相位調(diào)制應(yīng)用

??這一類的應(yīng)用是將高斯光進行螺旋形的相位調(diào)制，產(chǎn)生具有軌道角動量的光的一種應(yīng)用：

??以下舉幾個為濱松用戶搭建或調(diào)試的濱松樣機產(chǎn)生的渦旋光應(yīng)用實例。

??1. 一階渦旋光的產(chǎn)生與檢測

??SLM使用時要求入射光的偏振方向與LC排列方向相同，并且入射角小于10°的平行光。因此這個例子里使用的激光器發(fā)出的光源為橫向線偏光。如果激光器的偏振方向不確定的話，還可以通過起偏來實現(xiàn)，請參見例子2、3。

??2. 通過1/2波片實現(xiàn)的渦旋光產(chǎn)生

??3.通過起偏器(Polariser)產(chǎn)生偏振光，通過觀察調(diào)制的效果來判斷偏振方向

??由于水平偏振方向的光會被SLM全部調(diào)制，豎直偏振方向的光完全不會被SLM調(diào)制。因此一邊調(diào)節(jié)起偏器，一邊觀察調(diào)制后的光斑效果，調(diào)制效果最強最好的起偏器位置，即為水平偏振方向。

??與渦旋光類似的還有LG模的光(拉格朗日-高斯光)的產(chǎn)生，如下文。

??4.LG模光斑的產(chǎn)生與觀察

??二、CGH全息成像

??全息成像方面，濱松SLM的自帶軟件LcosControl具有自動生成全息相位圖的功能。

??該功能可以通過軟件里的IFTA算法，將光斑需要被調(diào)制成的形狀變換到頻域上，再使用SLM進行調(diào)制。調(diào)制后的光斑經(jīng)過一片傅里葉透鏡的聚焦，便可以看到想要的光斑了。

??由于這種類型的應(yīng)用具有聚焦后相對穩(wěn)定的光斑，因此可以用于展覽、條件不足的實驗室等的光路測試及簡易搭建，下面介紹幾個實例。

??1.SLM字樣形狀的光斑

??2.漢字形狀的光斑

??3.連續(xù)變換的光斑

??三、光柵及分光

??有些應(yīng)用中，需要用SLM實現(xiàn)光柵的效果，或者光柵和其他功能疊加的效果，濱松SLM具有的高一級衍射效率也正是為這類應(yīng)用考慮的。

??1.SLM作為光柵使用斑

??2.SLM實現(xiàn)加光柵的渦旋光應(yīng)用

??四、顯微

??1.錐棱鏡的模擬及非衍射光的產(chǎn)生

??這一類型的新型光束可以用于顯微應(yīng)用中生物樣品的照明，來做諸如lightsheet等應(yīng)用：

??2.配合整機顯微鏡的光路

??*此實例僅展示將光從顯微鏡引出，具體實驗時的光路會有所不同

審核編輯 黃宇