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图5 反射式液晶空间光调制器结构 图6 SLM强度调制特性测量光路图 2、强度调制特性测量 图7 反射型液晶空间光调制器振幅调制特性测量光路图 3、相位调制特性的测量 当液晶屏上未加灰度图像或者加等灰度图像的时候,产生的干涉条纹是等间距的,由物理光学中光的干涉原理可知:两束光发生干涉的时候,干涉条纹记录了两束光波迭加时的光强分布,干涉场中的光强度可表示为: 其中 是固定点上的两束光的相位差， 为单束光在这一点的强度。由公式可知，光强度 的周期为 。即干涉条纹中两亮条纹或两暗条纹的间距代表它们之间的相位差为 这样我们就可以利用这个特性来分析液晶屏的相位调制特性 为此,我们可以在液晶屏上加一幅灰度不同的图像,由于不同的灰度其对应的相位调制量不同,因此,这样CCD接受的干涉条纹图对应部分也必然有相对的移动。从条纹的移动我们可以计算出对应的相位调制量。如果知道条纹的周期 和条纹的相对移动量 相位的改变量可以用以下公式来计算: 图8 透射型空间光调制器相位调制特性测试光路 图9 反射型相位调制特性测量光路图 （a） （b） 图10灰度图和干涉条纹 图11 相位调制特性曲线 POL:30度 图12 线性校正后的相位调制特性曲线 图13 强度调制特性曲线 POL：-30度 七、液晶空间光调制器的应用 全息光镊 光镊技术是利用光的力学效应实现对微观粒子的操控，具有非接触、无损伤特性，在分子生物学、胶体科学、实验原子物理等领域中具有极其重要的作用，光镊本身也不断发展并产生许多衍生光镊技术。利用全息元件或空间光调制器（SLM）所形成的全息光镊，在多粒子操控方面的优势，为光镊技术走向实用化、规模工业生产打开了新局面，是目前光镊家族极具活力的成员。 利用空间光调制器，可以灵活地实现光束的变换，获得所需的阱域分布。 所谓阱域，就是具有高梯度光强分布的区域，该区域可形成对微粒的三维束缚（如图12Andreas.H等的实验装置中1） 采用了Holoeye HEO 1080P II SLM，其分辨率为1920×1080像元大小8um。 该实验中，为解决一般光镊系统高数值孔径物镜带来的短工作距离问题，设计出Twin双光束技术，即另一部分光通过载波片的反射，形成与原会聚光对应的反向会聚光。这样，可以减小散射光的影响，提高轴向作用力，在低数值孔径物镜下也可形成光阱。 另外，通过SLM可以产生多个阱域，实现多粒子的操控，并且还可用于微粒间相互作用力的测量。值得一提的是，利用SLM可将基模Gaussian光束转换成Laguerre-Gaussian光束，由于Laguerre-Gaussian具有轨道角动量，可以实现对微粒的旋转操控，该研究引起了广泛的兴趣。 图12 Twin光阱全息光镊装置 microscope objective=显微物镜 Object plane=物平面 螺旋位相相衬成像 在光学显微镜中，暗场或相衬方法常被用来提高物体成像的对比度。实质上，这些方法都可看作是傅立叶平面上的光学滤波。类似于微分干涉相差显微技术，螺旋位相相衬法也是利用对相移的敏感性来提高成像的清晰度，特别是边缘。由于光束的对称性，还可以对各向均匀介质物体成像进行对比增强。并且，较传统相差显微成像，边缘对比度要提高几个量级。如图13Severin.F等采用了Holoeye 3000反射型SLM，分辨率1920×1080，像元大小10um。通过它产生闪耀光栅执行滤波处理。这里，进行螺旋相位滤波的全息光栅，中心有一个分叉，对应于位相不连续奇点。 图13 螺旋位相光束在成像中用于提高边缘对比度的实验装置 Laser diode=激光二极管，Sample stage=样品台，Objective=物镜，Mirror= 反射镜， Microscope=显微镜，Relay lenses=中继镜，camera=相机 图14 相位物体的对比增强。A-C为明场成像，B-D为螺旋位相滤波成像 飞秒脉冲整形 飞秒脉冲整形的基本原理是频域和时域是互为傅里叶变换的，所需要的输出波形可由滤波实现。图15是脉冲整形的基本装置，它是由衍射光栅、透镜和脉冲整形模板组成的4f系统。超短激光脉冲照射到光栅和透镜上被色散成各个光频成份。在两透镜的中间位置上插入一块空间模式的模板或可编程的空间光调制器，目的是调制空间色散的各光频成份的振幅和位相遥，光栅和透镜看作是零色散脉冲压缩结构。超短脉冲中的各光频成份由第一个衍