光调制的基础光路搭建及实例

  空间光调制器 (LCOS-SLM)是用来调制光的相位的一个可编程仪器，从波动光学的角度来考虑，透镜、光栅、锥棱镜等等光学元件都是以一定方式改变了光的相位而实现了需要的效果，因此这些效果均可以通过空间光调制器来实现。并且，由于其可编程性，空间光调制器还可以实现传统光学元件所实现困难/成本高/实现不了的相位调制功能，例如涡旋光的产生、自适应光学的应用等等。

  基于LCOS-SLM的光调制应用是多种多样的，通常光路里还会包含相机、激光器、波前检测器、波片、透镜等许多元器件。这里针对可以使用简单的光学元件、快速搭建完成的系统做一个介绍，供使用者参考。

  一、OAM 以涡旋光为例的相位调制应用

  这一类的应用是将高斯光进行螺旋形的相位调制，产生具有轨道角动量的光的一种应用：

  以下举几个为滨松用户搭建或调试的滨松样机产生的涡旋光应用实例。

  1. 一阶涡旋光的产生与检测

  SLM使用时要求入射光的偏振方向与LC排列方向相同，并且入射角小于10°的平行光。因此这个例子里使用的激光器发出的光源为横向线偏光。如果激光器的偏振方向不确定的话，还可以通过起偏来实现，请参见例子2、3。

  2. 通过1/2波片实现的涡旋光产生

  3.通过起偏器(Polariser)产生偏振光，通过观察调制的效果来判断偏振方向

  由于水平偏振方向的光会被SLM全部调制，竖直偏振方向的光完全不会被SLM调制。因此一边调节起偏器，一边观察调制后的光斑效果，调制效果最强最好的起偏器位置，即为水平偏振方向。

  与涡旋光类似的还有LG模的光(拉格朗日-高斯光)的产生，如下文。

  4.LG模光斑的产生与观察

  二、CGH全息成像

  全息成像方面，滨松SLM的自带软件LcosControl具有自动生成全息相位图的功能。

  该功能可以通过软件里的IFTA算法，将光斑需要被调制成的形状变换到频域上，再使用SLM进行调制。调制后的光斑经过一片傅里叶透镜的聚焦，便可以看到想要的光斑了。

  由于这种类型的应用具有聚焦后相对稳定的光斑，因此可以用于展览、条件不足的实验室等的光路测试及简易搭建，下面介绍几个实例。

  1.SLM字样形状的光斑

  2.汉字形状的光斑

  3.连续变换的光斑

  三、光栅及分光

  有些应用中，需要用SLM实现光栅的效果，或者光栅和其他功能叠加的效果，滨松SLM具有的高一级衍射效率也正是为这类应用考虑的。

  1.SLM作为光栅使用斑

  2.SLM实现加光栅的涡旋光应用

  四、显微

  1.锥棱镜的模拟及非衍射光的产生

  这一类型的新型光束可以用于显微应用中生物样品的照明，来做诸如lightsheet等应用：

  2.配合整机显微镜的光路

  *此实例仅展示将光从显微镜引出，具体实验时的光路会有所不同

审核编辑 黄宇