SLM是基于LCOS（Liquid Crystal On Silicon液晶覆硅）工艺开发出来的，由盖板玻璃，前透明电极，液晶层，反射镜像素，集成电
路背板（CMOS工艺）等结构组成。SLM有着广泛的应用，可以用于光束转向、分束、调焦，光镊，脉冲整形，衍射光学等领域。
结构：
SLM是基于LCOS（Liquid Crystal On Silicon液晶覆硅）工艺开发出来的，由盖板玻璃，前透明电极，液晶层，反射镜像素，集成电
路背板（cmos工艺）等结构组成。SLM有着广泛的应用，可以用于光束转向、分束、调焦，光镊，脉冲整形，衍射光学等领域。
SLM的剖面图和相位调制原理图如图一所示：
图1 SLM截面图及相位调制原理
盖板玻璃起到保护和封装液晶的作用，针对实际使用中光源的不同波长范围，盖板玻璃表面镀有相应波长范围的宽谱AR膜，可以大大
减少反射光，提高系统效率。
前透明电极层位于液晶层的顶部，加载有恒定电压。
液晶层是SLM中的工作物质，液晶分子的排列状况可以在电场作用下发生变化，从而改变经过该像素的光的相位延迟。
像素位于液晶层底部，其上镀有铝或介质膜的反射层，具有很高的反射效率。
集成电路背板将加载到像素的灰度转换为相应的电压，与透明电极一起在该像素上形成控制液晶层偏转的电场。
偏振光从设备顶部进入，经过盖板玻璃、前透明电极层和液晶层，在像素电极上反射后返回相同的路径。像素之间留有间隙，起到绝缘
的作用，这也使得SLM的填充率达不到100%，这一定程度上降低SLM的效率，镀有介质膜的SLM可以填补像素之间的间隙，实现
100%的填充率。由于每个像素都是独立控制的，通过在每个像素上加载不同的电压可以产生相位图。像素底部的集成电路背板可以将
灰度值信息转换为相应的电压值加载到像素上，这个电压值可以通过LUT写入和校准。同时集成电路的性能决定了SLM的切换速度和相
位稳定性。
工作原理：
SLM使用向列相液晶作为工作物质，在不加电场的情况下，液晶分子排列平
行前盖板玻璃和底层集成电路背板（VLSI Die），此时入射光的非自然光折射率(ne)和自然光折射率(no)之间的差最大。如果入射到
SLM上的光是平行于非寻常轴的线偏振光，此时入射光与出射光间产生最大的相位延迟。随着施加在液晶上的电压的增加，液晶分子
在层内发生旋转、倾斜直到达到极限，此时液晶分子几乎垂直盖板玻璃和集成电路背板，o光和e光之间折射率差最小，几乎为零，出
射光与入射光之间有最小的相位延迟。每个SLM像素都是独立可编程的，256个离散的电压状态可以观察到纯电压相关的相移。
图2 未加电场（左）和满电场（右）情况下液晶分子排列示意图
光路：
根据XY相位系列SLM的应用，许多不同的光学配置可以用于组合相位-振幅模式或纯相位模式。下面显示了两个纯相位光学测试配置的
示例。
第一个光学装置，如图3所示，是Twyman-Green干涉仪的修改版。在这种情况下，单色准直光源(激光扩束后光斑直径需大于SLM的
对角线)通过非偏振分束器，光束被分成两束强度几乎相等的光束。其中一束照亮了XY相位系列SLM，而另一束照亮了参考镜。两束反
射的光束在透镜的成像平面上重新组合。如果参考镜和SLM仔细对齐，使它们接近共面，在像面上就会看到干涉条纹。摄像机被放置
在成像平面上，以便放大条纹便于观察。当XY相位系列SLM以不同的相位图驱动时，可以看到动态干涉条纹。分析干涉条纹可以获得
XY相位SLM进行相位调制信息。
图3 SLM的Twyman-Green 干涉仪光路
图4所示的离轴配置，在光路中移除了非偏振分束器，从而最大限度地提高升系统效率。激光束以一个轻微的角度（≤15°）入射到SLM
上，照射到SLM上，经像素反射镜反射，然后用镜头在相机上成像。请注意，因为这个光学装置不是干涉仪，实际的相位调制在相机
上是不可见的。这个光学设置只是为了说明离轴系统的概念。应该修改配置以满足确切的应用需求。偏轴角尽可能小，以减少光线通过
超过一个像素区域而产生的串扰效应。使偏轴角最小化也使相位延迟更接近设计值。
图4 XY相位系列SLMs的离轴光学装置
图5 一种可获得的XY相位系列SLMs的离轴光学装置实物图
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