应用于近红外波段的LCoS相位调制器特性研究

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LCoS空间光调制器(LCoS SLM)是一种新兴的液晶光学器件,可以对光波的振幅、相位、偏振态等信息进行灵活调控。近些年,随着光电子技术与现代通信技术的发展,LCoS空间光调制器被广泛应用于通信领域中,其中最重要的应用在1550nm近红外段的波长选择开关(WSS)系统中,作为衍射光栅对光波进行调制。利用LCoS空间光调制器的高分辨率特性,结合像素化电信号驱动,实现光波信号在不同波长通道之间的交互。因此,研究近红外段的LCoS空间光调制器具有重要意义。本文以LCoS空间光调制器作为研究对象,研究内容包括以下方面:首先,根据LCoS空间光调制器的工作原理,分析对比在1550nm条件下,不同工作模式中LCoS器件相位调制性能的优缺点,仿真不同盒厚下相位调制量特性,确定LCoS空间光调制器的工作模式及最佳材料结构参数;其次,根据设定的参数,完成了LCoS屏制备,并对工艺流程中影响器件性能的重点环节进行了分析;第三,对LCoS器件的外部驱动电路进行分析,在阐述视频信号流在FPGA中各模块的处理流程基础上,结合LCoS芯片结构及工作流程,分析图像灰度与液晶器件工作电压之间的联系,为结合外部驱动电路对LCoS器件性能优化奠定基础,实现了LCoS的场序视频显示;最后,搭建光学测试平台,使用振幅法测量相位调制量,实现了LCoS屏近红外波段大于2π的相位调制功能,并对器件相位调制量进行评估。分析器件不同区域相位调制特性,建立“灰度-相位延迟量”之间的关系,分析相位调制量不均匀性的原因,提出了通过调整电压工作范围、调整灰度等级、改变图像源输入的方式对LCoS相位调制特性进行优化,并通过Matlab对上述优化方式进行了仿真验证,改善了器件相位不均匀性特性。
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