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Modulador de luz espacial

Esquema de un modulador espacial de luz basado en cristal líquido. Los cristales líquidos son birrefringentes, por lo que al aplicar un voltaje a la celda, cambia el índice de r...

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Esquema de un modulador espacial de luz basado en cristal líquido. Los cristales líquidos son birrefringentes, por lo que al aplicar un voltaje a la celda, cambia el índice de refracción efectivo que percibe la onda incidente y, por lo tanto, el retardo de fase de la onda reflejada.

Un modulador espacial de luz ( SLM ) es un dispositivo que permite controlar la intensidad , la fase o la polarización de la luz de forma espacialmente variable. Un ejemplo sencillo es una transparencia para retroproyector . Generalmente, cuando se utiliza el término SLM, significa que la transparencia puede controlarse mediante un ordenador .

Los SLM se comercializan principalmente para proyección de imágenes , dispositivos de visualización [ 1 ] y litografía sin máscara . Los SLM también se utilizan en computación óptica y pinzas ópticas holográficas .

Generalmente, un modulador espacial de luz (SLM) modula la intensidad del haz de luz. Sin embargo, también es posible fabricar dispositivos que modulen la fase del haz o la intensidad y la fase simultáneamente. Asimismo, es posible fabricar dispositivos que modulen la polarización del haz, y que modulen simultáneamente la polarización, la fase y la intensidad. [ 2 ]

Los moduladores espaciales de luz (SLM) se utilizan ampliamente en sistemas de almacenamiento de datos holográficos para codificar información en un haz láser, de forma similar a como lo hace una transparencia en un proyector de diapositivas. También pueden utilizarse como parte de una tecnología de visualización holográfica .

En la década de 1980, se colocaban grandes moduladores de luz espacial (SLM) en los retroproyectores para proyectar el contenido de los monitores de computadora en la pantalla. Desde entonces, se han desarrollado proyectores más modernos con el SLM integrado. Estos se utilizan habitualmente en reuniones para realizar presentaciones.

Los SLM de cristal líquido pueden ayudar a resolver problemas relacionados con la manipulación de micropartículas mediante láser. En este caso, los parámetros del haz espiral se pueden cambiar dinámicamente. [ 3 ]

Modulador espacial de luz direccionable eléctricamente (EASLM)

Como su nombre indica, la imagen en un modulador espacial de luz controlado eléctricamente (EASLM) se crea y modifica electrónicamente, como en la mayoría de las pantallas electrónicas. Los EASLM suelen recibir la entrada a través de una interfaz convencional como VGA o DVI. Están disponibles con resoluciones de hasta QXGA (2048 × 1536). A diferencia de las pantallas convencionales, suelen ser mucho más pequeñas (con un área activa de aproximadamente 2 cm²  ) ya que normalmente no están diseñadas para ser vistas directamente. Un ejemplo de EASLM es el dispositivo de micromirrores digitales (DMD) que constituye el núcleo de las pantallas DLP o las pantallas LCoS que utilizan cristales líquidos ferroeléctricos ( FLCoS ) o cristales líquidos nemáticos (efecto de birrefringencia controlado eléctricamente).

Los moduladores de luz espacial pueden ser reflectantes o transmisivos dependiendo de su diseño y propósito. [ 4 ]

Los DMD, siglas de dispositivos de micromirrores digitales, son moduladores espaciales de luz que funcionan específicamente con modulación binaria de amplitud únicamente. [ 5 ] [ 6 ] Cada píxel del SLM solo puede estar en uno de dos estados: "encendido" o "apagado". El propósito principal del SLM es controlar y ajustar la amplitud de la luz.

La modulación de fase se puede lograr utilizando un DMD mediante técnicas de holografía de Lee o mediante el método de superpíxeles. [ 7 ] [ 6 ]

Modulador espacial de luz direccionado ópticamente (OASLM)

La imagen en un modulador espacial de luz ópticamente direccionable (OASLM), también conocido como válvula de luz , se crea y modifica al proyectar luz codificada con una imagen en su superficie frontal o posterior. Un fotosensor permite al OASLM detectar el brillo de cada píxel y replicar la imagen mediante cristales líquidos . Mientras el OASLM esté alimentado, la imagen se conserva incluso después de que se apague la luz. Se utiliza una señal eléctrica para borrar todo el OASLM de una sola vez.

Se suelen utilizar como segunda etapa en pantallas de muy alta resolución, como las de las pantallas holográficas generadas por ordenador. Mediante un proceso denominado mosaico activo, las imágenes mostradas en un EASLM se transfieren secuencialmente a diferentes partes de un OASLM, antes de que la imagen completa del OASLM se presente al espectador. Dado que los EASLM pueden alcanzar velocidades de hasta 2500 fotogramas por segundo, es posible superponer unas 100 copias de la imagen del EASLM sobre un OASLM mientras se sigue mostrando vídeo a velocidad completa en el OASLM. Esto permite obtener imágenes con resoluciones superiores a 100 megapíxeles.

Aplicación en la medición y conformación de pulsos ultrarrápidos.

La técnica de escaneo de fase por interferencia intrapulso multifotónica (MIIPS) se basa en el escaneo de fase controlado por computadora de un modulador espacial de luz de matriz lineal. Mediante el escaneo de fase de un pulso ultracorto, MIIPS permite no solo caracterizar sino también manipular dicho pulso para obtener la forma de pulso deseada en el punto objetivo (como un pulso limitado por transformada para optimizar la potencia pico y otras formas de pulso específicas). Esta técnica se caracteriza por la calibración y el control completos del pulso ultracorto, la ausencia de partes móviles y una configuración óptica sencilla. Existen moduladores espaciales de luz de matriz lineal que utilizan elementos de cristal líquido nemático y que pueden modular la amplitud, la fase o ambas simultáneamente. [ 8 ] [ 9 ]

Véase también

Referencias

  • Larry J. Hornbeck ( TI ), Procesamiento digital de luz para aplicaciones de alto brillo y alta resolución , Archivos del siglo XXI
  • Coomber, Stuart D.; Cameron, Colin D.; Hughes, Jonathon R.; Sheerin, David T.; Slinger, Christopher W.; Smith, Mark A.; Stanley, Maurice ( QinetiQ ), "Moduladores de luz espacial direccionados ópticamente para la reproducción de hologramas generados por computadora", Proc. SPIE Vol. ' 4457' , págs.  9-19 (2001)
  • Modulador espacial de luz ópticamente direccionable de cristal líquido ,
  • Slinger, C.; Cameron, C.; Stanley, M.; "Holografía generada por computadora como tecnología de visualización genérica" ​​Archivado el 27 de septiembre de 2011 en Wayback Machine , IEEE Computer , Volumen 38 , Número 8, agosto de 2005, págs. 46-53
  1. ^ Jullien, Aurélie (1 de marzo de 2020). «Moduladores de luz espaciales» (PDF) . Fotonicas . 101 (101): 59– 64. Bibcode : 2020Phot..101...59J . doi : 10.1051/fotón/202010159 . ISSN 1629-4475 . 
  2. ↑ Moreno, Ignacio; Davis, Jeffrey A.; Hernandez, Travis M; Cottrell, Don M.; Sand, David (21-12-2011). "Control completo de la polarización de la luz a partir de un modulador espacial de luz de cristal líquido" . Optics Express . 20 (1): 364– 376. doi : 10.1364/oe.20.000364 . ISSN 1094-4087 . PMID 22274360 .  
  3. ↑ Zinchik AA (2015). "Aplicación de moduladores de luz espacial para la generación de haces láser con una distribución de fase espiral" . Revista Científica y Técnica de Tecnologías de la Información, Mecánica y Óptica . 15 (5): 817– 824. doi : 10.17586/2226-1494-2015-15-5-817-824 .
  4. ↑ Harriman, Jamie; Serati, Steve; Stockley, Jay (18 de agosto de 2005). "Comparación de moduladores de luz espacial transmisivos y reflectivos para aplicaciones de manipulación óptica" . En Dholakia, Kishan; Spalding, Gabriel C. (eds.). Trampa óptica y micromanipulación óptica II . Vol. 5930. pp. 59302D. doi : 10.1117/12.619283 .  
  5. ↑ Hellman, Brandon; Takashima, Yuzuru (2019-07-16). "Modulación angular y espacial de la luz mediante un único dispositivo de micromirror digital para salida de imágenes múltiples y extensión casi duplicada" . Optics Express . 27 (15): 21477– 21496. Bibcode : 2019OExpr..2721477H . doi : 10.1364/oe.27.021477 . hdl : 10150/633995 . ISSN 1094-4087 . PMID 31510225 .  
  6. 1 2 "Configuración de un DMD: Efectos de aberración - Wavefrontshaping.net" . www.wavefrontshaping.net . Archivado del original el 25/06/2024 . Consultado el 10/02/2024 .
  7. ↑ Goorden, Sebastianus A.; Bertolotti, Jacopo; Mosk, Allard P. (2014-07-17). "Modulación de fase y amplitud espacial basada en superpíxeles mediante un dispositivo de micromirror digital" . Optics Express . 22 (15): 17999– 25909. arXiv : 1405.3893 . Bibcode : 2014OExpr..2217999G . doi : 10.1364/oe.22.017999 . ISSN 1094-4087 . PMID 25089419 .  
  8. ↑ AM Weiner. "Conformación de pulsos de femtosegundos mediante moduladores de luz espacial" (PDF) . REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS VOLUMEN 71, NÚMERO 5 MAYO DE 2000. Consultado el 6 de julio de 2010 .
  9. ↑ AD Chandra y A. Banerjee (2020). "Calibración de fase rápida de un modulador de luz espacial utilizando máscaras de fase novedosas y optimización de su eficiencia utilizando un algoritmo iterativo" . Journal of Modern Optics . 67 (7). Journal of Modern Optics, Volumen 67, Número 7, 18 de mayo de 2020: 628– 637. arXiv : 1811.03297 . Bibcode : 2020JMOp...67..628C . doi : 10.1080/09500340.2020.1760954 . S2CID 219646821 . 
  • 9781510613010/10.1117/3.2281295?SSO=1 Cómo dar forma a la luz con moduladores de luz espacial
  • SLM ToolBox es una aplicación gratuita para Windows que permite controlar moduladores espaciales de luz de fase pura.
  • Calibración de fase de un modulador de luz espacial