振幅型空间光调制器为什么会改变相位

液晶空间光调制器是根据液晶的各向异性对光信息进行调制的，分振幅型和相位型，振幅型空间光调制器根据调制原理分为液晶旋光器件和双折射器件。

1.双折射器件

双折射器件中选择VA（Vertical Alignment）液晶或者PSA（Parallel Surface Alignment）液晶，液晶分子取向排列一致，如同一块各向异性晶体（可调波片）。配合偏振器件（偏振片、PBS），起偏方向与光轴成一定夹角（一般45°）。O光和E光折射率不同，经过液晶层就会产生相位差。

对液晶加电，液晶分子在垂直于基板的平面内转动，此时E光的光程发生改变，从而引起光的偏振态变化。

通过与液晶光轴有一定夹角的检偏器（45°或者-45°），就实现振幅调节。

这个过程中，E光相位是在改变的，因此根据双折射效应制成的振幅型调制器在改变振幅的同时相位也会改变。

2.VA显示模式

我司的FSLM-HD70-A/P、TSLM07U-A 为VA模式，在调制振幅过程中会改变相位调制量，但改变量在1π以内；入射光是线偏光，经过液晶光阀后转化为椭圆偏振光（相位延迟量决定偏振态，相位延迟量为零，偏振态不发生改变），经检偏器后为线偏光出射。

3.旋光器件

旋光器件中选择TN(Twist Nematic)或STN(Super Twist Nematic)型液晶（液晶分子从上到下扭曲排列），这种液晶工作模式具有旋光作用，能够改变光的偏振方向。通过对液晶分子进行加电改变液晶偏转角度，调节旋光效应的强弱，配合偏振器件就能够实现振幅调制。这个过程中双折射效应与旋光效应并存，液晶厚度的增加可以使双折射效应减弱，做到纯振幅调制。

整个调制过程中线偏光入射，经液晶器件转化为椭圆偏振光（偏振椭圆的长短轴大小和方向受液晶倾角调控），椭圆偏振光经过检偏器有变为线偏光出射，同时实现对振幅的调制。

如下图所示当液晶盒的Δnd足够大的时候，且液晶分子倾角较低时，只有相位调制，无振幅调制，而在液晶分子倾角较大时，会出现振幅调制，此时振幅和相位同时进行调制, 液晶倾角是由加载在液晶分子两端的像素电压决定的，因此液晶像素电压范围决定了液晶器件工作在振幅调制区还是相位调制区。如我司产品TSLM`017-A，通过转动检偏器的角度可以实现较大的相位调制（1.6 π～1.8 π @ 532nm）。

一般TN型产品为了提高响应时间，其相位调制量都比较小，一般小于π。如TSLM16U-A、TSLM14U-A、TSLM038-A为TN模式的振幅型产品，由于总的相位调制量较小，基本上可以实现纯振幅调制。

此外，振幅型的FSLM-2K39-A由于液晶的Δnd小，无纯相位调制区，且相位调制量变化很小，在工作电压范围内可看成是纯振幅调制器件。

　　审核编辑：汤梓红