基础篇-光信息技术基础 光信息存储技术电子教案.ppt

第二部分 基础篇 基础篇2光信息技术基础 光信息技术基础 3.1 激光技术 3.1.1激光器的工作原理和条件 3.1.2激光器的种类和特性 3.2 空间光调制器 3.2.1空间光调制器的分类 3.2.2主要材料和效应 3.2.3空间光调制器的基本功能 3.2.4液晶光阀 3.2.5变形薄膜空间光调制器 3.2.6微通道板空间光调制器 3.2.7磁光空间光调制器 3.1 激光技术 3.1.1激光器的工作原理和条件 3.1.2激光器的种类和特性 3.1.1激光器的工作原理和条件 激光是20世纪的最重大的发明之一 激光的发明 1916年，爱因斯坦提出受激辐射概念 1946年，布洛赫提出粒子数反转概念 1947年，兰姆和雷瑟福指出通过粒子数反转可以实现受激辐射 1948年，柏塞尔发现粒子数反转现象，提出负温度的概念，1952年，与布洛赫获得诺贝尔奖 1949年，卡斯特勒发明光泵，1971年获得诺贝尔奖 1951年，核自旋能级反转 1952年，韦伯提出微波激射器原理 激光的发明 1954年，汤斯、肖洛和普洛霍洛夫、巴索夫发明氨Maser(微波激射放大器) 1957年，汤斯和肖洛最先发表激光器的详细方案，引人激光的概念 l 958年l 2月，肖洛和汤斯在《物理评论》上发表《红外区和光学激射器》，论证将微波激射技术扩展到红外区和可见光区的可能性。这是激光文上有重要意义的历史文献。汤斯因此于1964年获诺贝尔物理奖 1960年，梅曼发明第一台激光器——红宝石激光器 3.1.2激光器的种类和特性 固体激光器 红宝石激光器、钕激光器、钛宝石激光器和半导体激光器 气体激光器 He-Ne激光器、CO2激光器、氩离子激光器、N2激光器、准分子激光器 染料激光器（工作物质为有机染料） 3.2 空间光调制器 3.2.1空间光调制器的分类 3.2.2主要材料和效应 3.2.3空间光调制器的基本功能 3.2.4液晶光阀 3.2.5变形薄膜空间光调制器 3.2.6微通道板空间光调制器 3.2.7磁光空间光调制器 3.2.1空间光调制器的分类 空间光调制器是指能将信息量加载于一维或二维的光学数据场上，以便有效地利用光的固有速度、并行性和互联能力，并在构成实时光学信息处理、光计算和光学神经网络等系统中作为基本的构造单元或关键的主动器件。这类器件可在随时间变化的电驱动信号控制下，或在另一种空间光强分布的作用下改变空间上光分布的相位、偏振、振幅（或强度）乃至波长，或是非相干光到相干光的转换等，因而被广泛地应用于光学/数字混合相关、自动模式识别和机器人视觉系统等方面的光电实时接口、光逻辑运算、阈值开光、高速互连，数据格式化、输入存储、输出显示等。 3.2.1空间光调制器的分类 空间光调制器按照读出光的方式不同分为： 反射式 透射式 按照寻址方式分为： 光寻址（模拟） 电寻址（数字） 热寻址（极少） 空间光调制器的类别 空间光调制器的类别 空间光调制器的类别 空间光调制器的种类 液晶光阀 铁电液晶空间光调制器 液晶电视 磁光器件 声光器件 变形反射镜器件 双异质结光电开关 3.2.2主要材料和效应 电光效应材料 主要包括液晶材料、克尔效应材料和泡克耳斯效应材料 磁光效应材料 磁光效应包须法拉第效应和科顿效应材料 声光效应材料 常用的有：LiNbO3,TeO2,PbMoO4,LiTaO3 光折变效应材料 电吸收型材科 机械的效应 热效应 非线性光学聚合物 3.2.3空间光调制器的基本功能 变换器功能 放大功能 算术运算功能 记忆功能 线性和非线性变换特性 阈值操作功能 光学限幅功能 3.2.4液晶光阀 液晶光阀作为一种实时的高分辨率大屏幕投影显示和光学数据处理等应用的光调制器件已经被广泛地开发。 液晶光阀上要包括： 光寻址液晶光阀 电寻址液晶光阀 液晶的基本性质 液晶指在某一温度范围内，从外观看属于具有流动性的液体，但同时又是具有光学双折射性的晶体。 “液晶”包含两种含义，一是指处于固体相与液体相中间状态的液晶相，二是指具有上述液晶相的物质。 液晶结构 向列相 层列相 胆甾相 液晶的物理性能 ?液晶的光学性质 目前广泛普及的LCD的是基于TN方式，不施加电压时使光透过，而施加电压时使光遮断。在平行偏振片间，这种光的透过或遮断关系是可逆的。 3.2.5变形薄膜空间光调制器 变形薄膜空间光调制器通过电输入或光输入的信号控制沉积于弹性体表面上的电荷，弹性薄膜在静电力的作用下发生相应的机械变形或热变形而实现对读出光的调制。由于它通常采用反射光的读出模式，因而又称之为变形反射