新型空間光調變器融合光學與電子領域

作者 : Harvard John A. Paulson SEAS

大多數空間光調變器都依靠機械移動元件來控制光的強度或相位,但這種方法會導致光學裝置的體積龐大且速度緩慢。美國的研究人員開發了一種簡單的空間光調變器,由金電極製成,上面覆蓋著一層電光材料薄膜,能夠改變其回應電訊號的光學特性...

空間光調變器(spatial light modulator)是常見的光學元件,從家庭劇院投影機到尖端雷射成像和光學運算隨處可見。 這些元件能以逐一畫素地控制光的強度或相位等各方面。

如今,大多數空間光調變器都依靠機械移動元件來實現這種控制,但這種方法會導致光學裝置的體積龐大且速度緩慢。

美國哈佛約翰·保爾森工程與應用科學學院(Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences;Harvard John A. Paulson SEAS)的研究人員聯手華盛頓大學(Washington University)的研究團隊合作,共同開發了一種簡單的空間光調變器,由金電極製成,上面覆蓋著一層電光材料薄膜,能夠改變其回應電訊號的光學特性。

這是邁向更緊湊、高速和精確的空間光調變器的第一步,這些空間光調變器可望有朝一日被應用於從成像到虛擬實境(VR)、量子通訊和感測等各種領域。

「這款簡單的空間光調變器可說是光學和電子學領域之間的橋樑,」該論文的第一作者、SEAS博士後研究員Cristina Benea-Chelmus說:「當你將光學技術與電子技術結合在一起時,就可以利用已開發的整個電子技術骨幹,從而開啟光學領域的新功能。」

研究人員使用華盛頓大學化學家Delwin L. Elder和Larry R. Dalton設計的電光材料。當向這種材料施加電訊號時,材料的折射率會發生變化。藉由將材料分割成畫素,研究人員就可以透過連鎖電極分別控制每個畫素的光強度。

 

Fig. 6

只需少量功率,該裝置就可以顯著改變每個畫素的光強度,並能夠有效地調變可見光譜中的光。

研究人員使用這種新的空間光調變器,即可透過單個畫素成像進行影像投影和遙感。

該論文的資深作者Federico Capasso強調,「這項研究成果象徵著有機-奈米結構混合電光領域的開始,可望在成像、遠端控制、環境監測、自適應光學和雷射測距等領域實現廣泛的應用。」

相機影像顯示由9個空間光調變器組成的陣列,並浸潤於有機主動層。(資料來源:Capasso Lab/Harvard SEAS)

該研究已發表於《自然通訊》(Nature Communications)期刊上。

本文原刊登於EDN China網站,夏菲編譯

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