用液晶空间光调制器产生光阱阵列

液晶空间光调制器能够方便地用于制作各种衍射型光学元件, 但液晶空间光调制器存在分辨率有限的缺点, 本文提出了用液晶空间光调制器制作相位型光栅, 产生一维和二维光阱阵列的新方案, 用迭代傅里叶级数算法优化设计光栅的相位分布, 在不改变空间光调制器硬件参数设置的情况下, 充分利用和发掘了空间光调制器的优点, 同时又能较好地回避其所存在的缺陷. 根据现有的空间光调制器的技术参数, 模拟仿真设计光栅, 计算光强分布, 结果表明: 用大失谐、小功率激光照明, 能够产生具有很高峰值光强和光强梯度的光阱阵列, 囚禁冷原子的光学偶极势达到mK量级, 对原子的作用力远大于原子的重力.     

光折变多量子阱光学寻址空间光调制器的理论分析

利用瞬态二维输运模型,给出了半绝缘多量子阱光学寻址空间光调制器在纵向场几何的理论分析.建立了空间电荷场分量的偏微分方程和边值方程,并通过数值方法进行了求解.在推导方程中考虑了双极、各向异性输运和带边共振激发等因素.结果表明,在小光栅间距下横向场显著影响体电荷的分布,体电荷的分布效应又强烈影响器件的分辨率和时间响应. 关键词：     

实时图像边缘增强空间光调制器

光学相关识别中首先需要一个把非相干到相干光进行转换的输入图像转换器，然后，再进入输入图像的边缘增强预处理，我们研制的光寻址单晶硅液晶光阀能够同时完成这两项功能。给出图像边缘增强的实验结果。     

液晶空间光调制器产生可调三光学势阱

提出了产生三光学势阱的新方案, 在该方案中用液晶空间光调制器制作相位型闪耀光栅, 单色相干光照明, 产生按等边三角形分布的三个光学势阱, 三个光阱光强大小分布相同, 调节空间光调制器的相位分布, 可以改变光阱的相对位置, 实现三光阱到单个光阱、两光阱合并为一个光阱等演变及其反向演变, 调节过程简单、方便. 根据现有空间光调制器性能和尺寸, 模拟设计光栅, 计算三光阱的光强分布和调控过程中光强的变化, 结果表明: 用一般功率的激光照明, 能够得到具有较大峰值光强和较高光强梯度的可调三光阱, 在原子和分子光学实验研究中有多种重要的应用. 关键词： 原子和分子光学 可调三光学势阱 空间光调制器     

基于光楔阵列产生光学涡旋阵列的研究

在研究光楔衍射法产生单涡旋的基础上,基于长条形光楔阵列,提出了利用光束阵列衍射产生涡旋阵列的方法.该方法要求光束阵列在平行于光楔边缘方向上的光束间距等于光束直径的整数倍.利用超精密机床采用一体化加工法加工了光楔阵列元件,验证了该方法的可行性.利用空间光调制器快速灵活调整光束阵列的优点,搭建了借助空间光调制器加载达曼光栅衍射产生所需光束阵列的实验光学系统.针对光束阵列与光楔阵列的匹配问题,研究了达曼光栅掩模图基本单元对光束阵列的调控,获得了可调结构的光束阵列.实验产生了拓扑荷一致的光学涡旋阵列,与仿真结果相一致,证明所提方法的有效性.     

单晶硅空间光调制器

详细介绍快速响应单晶硅空间光调制器件的结构、工作机理、制作工艺、性能参数。空间光调制器的极限分辨率为４０ｔｐ／ｍｍ，口径为４０ｍｍ，在９３０ｍｍ写入光灵敏度为２０μＷ／ｃｍ＾２，响应时间为１５ｍｓ，给出该器件的应用实例。     

采用液晶空间光调制器的可控性阵列菲涅耳波带片

利用液晶空间光调制器的光学调制特性,实现阵列数与焦长可调控的阵列菲涅耳波带片,并给出了理论分析和实验结果,该方法操作简单、具有实时可调控的优点.     

液晶空间光调制器在自适应光学中的应用

本文主要包括两方面的内容,一方面描述用液晶光阀产生空间与时间性能可控的小尺寸薄相位屏;另一方面则讨论用液晶空间光调制器实现波前相位畸变校正的可能性。从而表明,这类价格低廉、结构简单而性能可靠的非线性光学器件可望在高性能新型自适应光学系统中得到广泛应用。     

采用Damman光栅实现冷原子或冷分子囚禁的光阱阵列

本文提出了一种采用Damman光栅和球面透镜组合光学系统产生二维光阱阵列的新方案。在使用红失谐高斯激光束照射的条件下，我们推导了计算光阱阵列的周期、光强分布、光强梯度和光阱几何参数的经验公式，讨论了此光阱阵列的特点以及在原子光学和分子光学中的应用。研究结果表明：这种光阱阵列方案比已有的光阱阵列方案更为简单可行、操作方便，非常适用于冷原子或冷分子的阵列囚禁，以及制备新颖的光学晶格。     

Cell culture device using spatial light modulator

Spatial light modulator is introduced for cell culturing and related illumination experiment. Two kinds of designs were used. The first type put the cell along with the bio-medium directly on top of the analyzer of the microdisplay and set a cover glass on it to retain the medium environment, which turned the microdisplay into a bio-container. The second type introduced an optical lens system placed below the spatial light modulator to focus the light spots on specific position. Details of the advantages and drawbacks for the two different approaches are discussed, and the human melanocyte cell (HMC) is introduced to prove the feasibility of the concept. Results indicate that the second type is much more suitable than the first for precision required application.     

Pixel size and pitch measurements of liquid crystal spatial light modulator by optical diffraction

We present a simple technique for the determination of pixel size and pitch of liquid crystal (LC) based spatial light modulator (SLM). The proposed method is based on optical diffraction from pixelated LC panel that has been modeled as a two-dimensional array of rectangular apertures. A novel yet simple, two-plane measurement technique is implemented to circumvent the difficulty in absolute distance measurement. Experimental results are presented for electrically addressed twisted nematic LC-SLM removed from the display projector.     

利用相关分析法测量空间光调制器的相位调制特性

基于一维干涉条纹图像的相关分析法可实现液晶空间光调制器相位调制特性的测试。给出了XGA2L11型电寻址液晶空间光调制器的相位现场测试原理、测试装置和测试步骤。利用范德卢格特型光电混合相关器对测试结果进行了实验验证。结果表明,该方法具有原理简单、适应性强和精度高等优点。     

液晶空间光调制器在光信息综合实验中的应用

提出了一种把液晶空间光调制器应用于光电信息综合实验的光学实验系统。系统中的空间光调制器采用光寻址液晶光阀和电寻址液晶光阀。给出了利用这一系统开设的四个光学信息处理实验。实践表明,该系统具有较好的教学效果。     

利用纯相位型液晶空间光调制器实现空心光束

为了提高激光系统的整体效率,需要将出射光强整形为空心分布。采用纯相位型液晶空间光调制器整形近高斯分布光强到空心分布。基于能量守恒定律和等光程原理,分析了纯相位型液晶空间光调制器光束整形系统,得出了整形系统所需的相位分布。采用衍射光学方法,数值模拟了整形效果,讨论了入射光束束腰半径和强度分布等因素对整形效果的影响。利用纯相位型液晶空间光调制器实验实现了空心光束,实验测得的转换效率大于99%。     

实现冷原子、冷分子光学囚禁的组合三光学势阱方案

提出了一种利用单束平面光波照明液晶空间光相位调制器与透镜组合系统实现在透镜焦平面上的可演化组合三光学势阱方案.分析了该组合三光学势阱的形成原理,计算了势阱的相关特征参数,研究了从组合三光学势阱到双阱或到单阱的双向演化过程.最后,探讨了该组合三光学势阱及其新颖三阱光学晶格方案在实现物质波四波混频、三原子样品冷碰撞性质研究等领域中潜在应用前景. 关键词： 原子光学 原子分子囚禁 液晶空间光相位调制器 组合三光学势阱     

Three-dimensional dynamic optical manipulation by combining a diffractive optical element and a spatial light modulator

Since the introduction of computer-controlled spatial light modulators (SLMs), holographic optical tweezers have become an important tool for dynamic parallel optical manipulation. In this paper we clarify the usefulness of a new configuration for optical trapping that creates light patterns using the combination of a diffractive optical element (DOE) and an SLM. This configuration not only enables the use of the higher part of the SLM’s diffraction efficiency curve, because a simple hologram can be chosen for the SLM, but also achieves three-dimensional dynamic optical manipulation over a large spatial range. By switching blaze-like holograms displayed on the SLM, we demonstrated simultaneous transportation of three 6-μm-diameter polystyrene beads over a range of 90 μm in the vertical direction and 37.5 μm in the horizontal direction. Compared with the same manipulation executed using only the SLM, the range of this method is extended four-fold in the vertical direction and three-fold in the horizontal direction.     

反射式液晶空间光调制器电控光束偏转

为获得较大的光束电控偏转范围,使用空间分辨力高达8 m的反射式液晶空间光调制器实现了对入射632 nm激光的电控偏转。利用双光束共焦干涉方法测量了液晶空间光调制器的电控相位延迟特性,最大相移量可达3。根据二元光学理论和器件的电控相位延迟特性,设计了周期台阶相位模式和相应的加载灰度图,以最大衍射效率实现对入射光束的闪耀电控偏转。结果表明:相位模式台阶数为8时,可以实现10 mrad的光束偏转,闪耀级次衍射效率可达46%。利用二元光学的衍射模型对影响衍射效率的关键因素进行了分析,认为器件较低的填充因子和周期台阶模式相位重置点诱导的指向矢回程区是限制光束衍射效率的主要因素。