空間光変調器

空間光変調器( SLM )は、光の強度、位相、または偏光を空間的に変化させて制御できるデバイスです。簡単な例としては、オーバーヘッド プロジェクターの透明フィルムがあります。通常、SLM という用語が使用される場合、透明フィルムをコンピューターで制御できることを意味します。

SLMは主に画像投影、ディスプレイデバイス、^[1]およびマスクレスリソグラフィー向けに販売されています。^{[要出典] SLMは}光コンピューティングやホログラフィック光ピンセットにも使用されます。

通常、SLMは光ビームの強度を変調します。ただし、ビームの位相を変調したり、強度と位相の両方を同時に変調したりするデバイスを製造することも可能です。また、ビームの偏光を変調したり、偏光、位相、強度を同時に変調したりするデバイスを製造することも可能です。^[2]

SLM は、オーバーヘッドプロジェクターの透明フィルムと同じように、レーザービームに情報をエンコードするために、ホログラフィックデータストレージ設定で広く使用されています。また、ホログラフィックディスプレイ技術の一部としても使用できます。

1980 年代には、コンピューター モニターのコンテンツをスクリーンに投影するために、オーバーヘッド プロジェクターに大型の SLM が取り付けられていました。その後、プロジェクター内に SLM が組み込まれた、より現代的なプロジェクターが開発されました。これらは、会議でのプレゼンテーションによく使用されます。

液晶SLMはレーザー微粒子操作に関連する問題を解決するのに役立ちます。この場合、スパイラルビームパラメータを動的に変更することができます。^[3]

名前が示すように、電気的にアドレス指定された空間光変調器上の画像は、ほとんどの電子ディスプレイと同様に、電子的に作成および変更されます。EASLM は通常、VGA または DVI 入力などの従来のインターフェイスを介して入力を受け取ります。最大QXGA (2048 × 1536) の解像度で使用できます。通常のディスプレイとは異なり、通常は直接表示することを目的としていないため、はるかに小さくなっています (アクティブ領域は約 2 cm²)。EASLM の例としては、強誘電性液晶( FLCoS ) またはネマティック液晶 (電気的に制御された複屈折効果)を使用するDLPディスプレイまたはLCoSディスプレイの中心にあるデジタル マイクロミラーデバイス(DMD)があります。

空間光変調器は、その設計と目的に応じて反射型または透過型のいずれかになります。^[4]

DMD（デジタルマイクロミラーデバイス）は、バイナリ振幅のみの変調で特に動作する空間光変調器です。^{[5] [6]} SLM上の各ピクセルは、「オン」または「オフ」の2つの状態のいずれかになります。SLMの主な目的は、光の振幅を制御および調整することです。

位相変調は、リーホログラフィー技術を使用するDMD、またはスーパーピクセル方式を使用して実現できます。^{[7] [6]}

光アドレス空間光変調器 (ライトバルブとも呼ばれる) 上の画像は、前面または背面に画像がエンコードされた光を照射することで作成および変更されます。光センサーにより、OASLM は各ピクセルの明るさを感知し、液晶を使用して画像を複製できます。OASLM に電源が入っている限り、光が消えた後でも画像は保持されます。電気信号を使用して、OASLM 全体を一度にクリアします。

これらは、コンピューター生成ホログラフィック ディスプレイなどの超高解像度ディスプレイの第 2 段階としてよく使用されます。アクティブ タイリングと呼ばれるプロセスでは、EASLM に表示される画像は、OASLM 上の画像全体が視聴者に表示される前に、OASLM 上のさまざまな部分に順次転送されます。EASLM は 1 秒あたり 2500 フレームの速度で動作できるため、OASLM にフルモーション ビデオを表示しながら、EASLM 上の画像のコピーを約 100 個 OASLM にタイリングできます。これにより、100 メガピクセルを超える解像度の画像が得られる可能性があります。

多光子パルス内干渉位相スキャン(MIIPS) は、リニアアレイ空間光変調器のコンピュータ制御位相スキャンに基づく技術です。超短パルスへの位相スキャンを通じて、MIIPS は超短パルスの特性評価だけでなく、ターゲットスポットで必要なパルス形状 (最適化されたピークパワーのための変換制限パルス、およびその他の特定のパルス形状など) を得るために超短パルスを操作することもできます。この技術は、可動部品がなく、光学セットアップが簡単なため、超短パルスの完全なキャリブレーションと制御が可能です。ネマティック液晶素子を使用するリニアアレイ SLM は、振幅、位相、またはその両方を同時に変調できます。^{[8] [9]}

• フェムト秒パルス整形におけるアクティブフィルタ
• 光弾性変調器
• 波長板

• ラリー・J・ホーンベック（TI）、「高輝度、高解像度アプリケーションのためのデジタル光処理」、21世紀アーカイブ[1]
• Coomber, Stuart D.; Cameron, Colin D.; Hughes, Jonathon R.; Sheerin, David T.; Slinger, Christopher W.; Smith, Mark A.; Stanley, Maurice ( QinetiQ )、「コンピュータ生成ホログラムを再生するための光学的にアドレス指定された空間光変調器」、Proc. SPIE Vol. ' 4457'、p. 9-19 (2001)
• 液晶光アドレス空間光変調器、[2]
• Slinger, C.; Cameron, C.; Stanley, M.; 「汎用ディスプレイ技術としてのコンピュータ生成ホログラフィー」、IEEE Computer、第38巻、第 8 号、2005 年 8 月、pp 46–53

• 9781510613010/10.1117/3.2281295?SSO=1 空間光変調器で光を形成する方法
• SLM ToolBox 位相のみの空間光変調器を制御するための無料の Windows アプリケーションです。
• 空間光変調器の位相校正