Rassegna di applicazioni e modulatori della luce spaziale a cristalli liquidi

Nuova pubblicazione da Electronic Optical Sciences. DOI 10.29026/oes.2023.230026 Panoramica dei dispositivi e delle applicazioni dei dispositivi di modulazione spaziale della luce a cristalli liquidi.

La tecnologia per controllare e sfruttare la luce esiste da secoli, spesso come soluzioni statiche che dovevano essere progettate su misura. Solo negli ultimi due decenni l’era digitale della microelettronica e dell’informatica ha visto la rapida riscrittura della tecnologia destinata ai display farsi strada nel mainstream dell’ottica. In questa recensione, gli autori presentano i recenti progressi nella sostituzione del tradizionale quadro strumenti ottico fisso con un moderno quadro strumenti digitale per “luce su richiesta”. Il risultato è stato l’introduzione della luce controllata digitalmente in quasi tutti i principali laboratori ottici del mondo, aprendo nuove strade per creare, controllare, scoprire e sfruttare forme esotiche di luce strutturata. Il toolkit avanzato promette nuove applicazioni da quelle classiche a quelle quantistiche, inaugurando un nuovo capitolo nella luce regolata su misura.

Gli autori di questo articolo hanno esaminato i recenti progressi nell’utilizzo di un kit di strumenti digitali all’avanguardia per forme di luce scultoree personalizzate, fornendo nuove intuizioni e prospettive su questo argomento emergente. La tecnologia fondamentale che ha fatto avanzare questo campo è il modulatore spaziale della luce a cristalli liquidi (SLM), che consente alla luce di essere adattata con elevata precisione in ampiezza, fase, polarizzazione o anche gradi di libertà più esotici come il percorso, l’orbita e persino il momento angolare spaziotemporale. . Lui controlla. Questi dispositivi semplici ma altamente efficaci sono costituiti da milioni di pixel modulabili in fase, per il controllo spaziale della luce in modo sostanzialmente senza perdite. In questa recensione, gli autori mostrano come questi SLM possano essere sfruttati per una miriade di compiti, dalla generazione di tutte le forme di luce strutturata a rilevatori veloci ed efficienti. Hanno alimentato i progressi nelle comunicazioni ottiche, nella microscopia e nell’imaging, tanto da essere diventati indispensabili nei moderni laboratori di ottica quantistica. Ciò ha reso il campo estremamente tecnico e difficile dell’ottica torica e dell’olografia digitale accessibile a chiunque abbia soluzioni relativamente economiche. Ad esempio, elementi ottici neutri come gli ologrammi generati dal computer possono finalmente essere sfruttati per quello che sono: semplici “immagini” da visualizzare. Le tecnologie SLM hanno reso possibile questo grande passo avanti, superando i costi e la complessità delle soluzioni precedenti. Ancora più importante, le “immagini” sono riscrivibili, per soluzioni on-demand in tempo reale per applicazioni del mondo reale. Ad esempio, le pinzette ottiche 3D consentono di controllare le interazioni della materia leggera semplicemente modificando l’immagine (un’immagine 3D generata dal computer), aggiornandola in tempo reale per adattare, pizzicare e manipolare gli oggetti in 3D. Ciò ha visto un’applicazione diretta in fisica, chimica, medicina e biologia, che sono diverse aree di influenza.

Gli autori analizzano i meccanismi di funzionamento degli SLM, offrono nuove intuizioni e prospettive basate sulla loro lunga esperienza sull’argomento e rivelano come questo nuovo campo sta rapidamente accelerando insieme al tema emergente della luce strutturata. Suggeriscono cosa potrebbe riservare il futuro quando le sfide attuali si trasformeranno in applicazioni entusiasmanti.