石颖超 1,2张路明 1,2陈飞 1,2苑伟政 1,2虞益挺 1,2,*
作者单位
摘要
1 西北工业大学 宁波研究院 机电学院, 陕西西安70072
2 西北工业大学 空天微纳系统教育部重点实验室 陕西省微纳机电系统重点实验室, 陕西西安71007
数字微镜器件(DMD)作为一种灵活、可编程、可独立寻址的空间光调制器件,广泛地应用于无掩膜光刻、光束整形、全息成像、共焦测量等领域。在光谱成像领域,DMD能够对成像视场进行精细可控的调制,从而代替传统的机械掩膜版和机械扫描结构。综述了近年来DMD在光谱成像领域的研究进展和应用情况,详细论述了基于DMD的编码孔径和推扫式光谱成像系统的光学系统基本结构及工作原理;梳理了基于DMD的光谱成像系统从哈达玛变换光谱成像到推扫式光谱成像的发展脉络;详细介绍了研究人员为克服DMD微镜的衍射以及像面倾斜等像差所做的相关研究工作。最后,总结了基于DMD的光谱成像技术的独特优势,讨论了基于DMD的光谱成像技术未来的发展方向与应用前景。
数字微镜器件 光谱成像 编码孔径 哈达玛变换 推扫式 digital micromirror device spectral imaging coded aperture Hadamard transform push-broom 
光学 精密工程
2023, 31(21): 3096
周牧 1,2,*嵇长银 1,2王勇 1,2曹静阳 1,2
作者单位
摘要
1 重庆邮电大学通信与信息工程学院,重庆 400065
2 移动通信教育部工程研究中心,重庆 400065
为了提高纠缠光量子成像效率,本文采用双步符合计数法快速获取目标成像信息,降低纠缠光量子成像的时间开销。首先,利用透镜和波片组合对激光器产生的泵浦光进行调制,提高周期极化磷酸氧钛钾(PPKTP)晶体自发参量下转换的效率;然后,通过数字微镜器件(DMD)选取测距区域,构造单光子时间脉冲序列差值;其次,利用该差值完成局部符合计数以得到信号和参考光路的延时差;再次,通过控制DMD选取成像区域,对单光子时间脉冲序列进行修正,并利用修正后的序列完成全局符合计数;最后,将符合计数值与灰度值进行映射,得到目标的量子图像。此外,通过与经典量子成像结果相比较,分析了目标距离、测距区域大小和单像素曝光时间对成像结果的影响,同时搭建了实际的量子成像光路以验证本文方法的有效性。
量子纠缠 量子成像 符合计数 数字微镜器件 成像效率 quantum entanglement quantum imaging coincidence counting digital micromirror device imaging efficiency 
光学学报
2023, 43(20): 2027003
王凯凯 1,3王超 1,2,3,*史浩东 1刘壮 1[ ... ]姜会林 1
作者单位
摘要
1 长春理工大学吉林省空间光电技术重点实验室空间光电技术国家与地方联合工程研究中心,吉林 长春 130022
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室,吉林 长春 130033
3 长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130022
偏振像差会影响离轴光学成像系统的偏振测量精度和偏振成像效果,有必要对其进行标定和补偿。基于三维偏振光线追迹,分析了含有数字微镜器件(DMD)的编码超分辨离轴光学成像系统在不同视场下的偏振像差,并提出一种在光路中接近DMD位置加入线性衰减器(LD)和相位延迟器(LR)进行偏振补偿的方法。经计算发现,DMD表面引入的最大二向衰减为1.43×10-3,最大相位延迟为9.52×10-3 rad,整体光学系统引入的最大二向衰减为2.32×10-3,最大相位延迟为1.55×10-2 rad,DMD引入的偏振像差占全系统的60%以上。对比了偏振补偿前后整体光学系统的偏振像差分布、琼斯瞳和偏振成像仿真效果,结果表明:布置合适的弱偏振器件进行补偿后,二向衰减和相位延迟均减小为补偿前的一半左右,琼斯矩阵接近单位阵,偏振成像中的串扰现象也明显减少。可见,DMD会引入较大的偏振像差,而在DMD附近的光路中使用LD和LR能够简单有效地进行偏振补偿。
成像系统 偏振像差 数字微镜器件 琼斯瞳 弱偏振器件 imaging systems polarization aberration digital micro-mirror device Jones pupils weak polarizer 
光学学报
2022, 42(16): 1611001
作者单位
摘要
1 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 上海科技大学 信息科学与技术学院, 上海 200120
作为常用显示器件,数字微镜器件(DMD)使用传统的脉冲宽度调制(PWM)显示方法受最小脉冲宽度限制,无法满足高帧频显示的需求。文章提出基于光源与DMD复合编码的高帧频显示技术,利用光源调制解决脉冲宽度调制导致的位平面显示时间随位平面等级指数增长的问题。通过构建包含驱动模块、光源和DMD的显示系统,采用低4位光源脉冲宽度调制与高4位DMD显示时间宽度调制相结合的方法,将8位灰度图像的显示帧频提高至2461Hz。
数字微镜器件 高帧频 复合编码 光源调制 脉冲宽度调制 digital micromirror device high frame frequency composite coding illuminant modulation pulse width modulation 
半导体光电
2022, 43(3): 613
作者单位
摘要
北京邮电大学 信息光子学与光通信国家重点实验室,北京 100876
针对基于数字微镜器件的全息显示分辨率受限的问题,提出了一种大尺寸、高分辨率计算全息显示方法。本文利用计算机渲染或相关变换方法生成高分辨率输入图像,利用菲涅尔衍射算法和傅立叶变换并行计算提升全息图的分辨率,根据数字微镜器件特性进行衍射图像的时空复用与动态融合,有效提升计算全息显示的分辨率与动态效率。实验结果表明,该方法可实现大尺寸、高分辨率的动态全息显示效果,突破了数字微镜器件固有的像素数目及分辨率限制,使用像素分辨率为2K的数字微镜器件可显示8K甚至更高分辨率的重建图像,尺寸可以达到82 mm甚至更大。
计算全息 数字微镜器件 高分辨率全息 动态全息 computed holography digital micromirror device high resolution holography dynamic holography 
液晶与显示
2022, 37(5): 625
作者单位
摘要
深圳大学 物理与光电工程学院,教育部/广东省光电子器件与系统重点实验室,广东 深圳 518060
利用数字微镜器件将目标图案投影在样品面的方法相比于传统光照明方式大大提高了光刺激系统的空间选择性,但其光能利用率较小。全息光照射通过调制频谱面实现光能量的重新分布,在实现复杂的选择性光刺激同时,还具备较高的空间分辨率和光能利用率。构建了基于数字微镜器件的高时空分辨率的选择性逐点光刺激系统,通过在数字微镜器件上加载结构变化的二维达曼光栅相位图实现对视场内任意位置和任意时序的选择性逐点光刺激。研究表明,系统不仅能够以不同轨迹(如方形点阵、圆、螺旋线等)对全视场进行逐点的二维扫描,还能够选取感兴趣区域以自定义路径进行逐点扫描。该系统的最大扫描视场可达到400 μm,最小扫描步长为0.204 μm,单个扫描光斑的峰值半高宽最小可达到1.5 μm,单点扫描速度可达10 kHz。本系统适用于需要对样品进行高分辨光刺激或需要对感兴趣区域进行实时刺激的光遗传研究中。
计算全息 选择性逐点光刺激 高分辨 数字微镜器件 达曼光栅 Computer generated hologram Selective point-by-point light stimulation High resolution Digital micromirror device Dammann grating 
光子学报
2022, 51(5): 0551313
作者单位
摘要
安徽工程大学机械工程学院,安徽 芜湖 241000
无掩模光刻技术具有无需物理掩模、成本低、适合大批量生产的优点,在微结构制作中得到了广泛应用。基于数字微镜器件(DMD)的无掩模数字光刻技术具有分辨率高、灵活性好、加工精度高等优势,成为近年来数字光刻领域的研究热点。综述了DMD数字光刻技术的研究进展,包括基于DMD的扫描光刻技术、步进式光刻技术以及灰阶光刻技术,介绍了该方法在集成电路、微光学、三维打印等领域的应用,并总结了目前DMD光刻技术存在的问题及其未来发展趋势。
光学设计 无掩模 数字微镜器件 扫描光刻技术 步进式光刻技术 灰阶光刻技术 optical design maskless digital micromirror device scanning lithography stepper lithography gray-scale lithography 
激光与光电子学进展
2022, 59(11): 1100010
作者单位
摘要
1 中国科学院理化技术研究所仿生智能界面科学中心,北京 100190
2 中国科学院大学未来技术学院,北京 101407

光刻技术在前沿科学与国计民生等领域发挥着重要作用。随着曝光光源、数字微镜器件(DMD)、投影镜头等光学元件的升级及计算机控制技术的飞速发展,基于DMD的无掩模光刻技术有可能在不久的将来与目前成熟的有掩模光刻技术齐头并进,并在特定应用领域中不可或缺。详细介绍了基于DMD的面投影光刻的曝光原理、系统组成和发展进程,重点介绍了提高面投影光刻分辨率的方法,以及突破光学衍射极限制备超细微结构的相关工作。同时阐述了基于DMD的面投影无掩模曝光技术在制备光子学器件、生物学支架、仿生结构等器件中的独特优势,特别是引入超快激光后其在新型加工领域所展现出的应用潜力。

光刻 数字微镜器件 分辨率 超快激光 投影曝光 digital micromirror device resolution ultrafast laser projection exposure 
激光与光电子学进展
2022, 59(9): 0922030
姚雪峰 1高毅 2,*龙兵 3,*于晨阳 4[ ... ]李晓天 1
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
2 中国刑事警察学院 痕迹检验鉴定技术公安部重点实验室,辽宁 沈阳 110035
3 刑事检验四川省高校重点实验室(四川警察学院),四川 泸州 646000
4 中国电子科技集团公司第十研究所,四川 成都 610036
5 中国科学院大学,北京 100049
为了获得数字微镜器件(DMD)的真实光学特性,提出了微镜单元杂散光分布测试方法,并搭建实验装置对2×2阵列区域微镜单元的杂散光分布情况进行测试。提出了一种杂散光测试方法,并针对微镜单元尺寸小、配置方式灵活的特点,设计了汇聚光斑大小连续可调的照明系统以及可以对微镜单元清晰成像的成像系统。通过实验得到了2×2阵列区域微镜单元的杂散光分布情况。测试结果表明,单个微镜单元中心孔道位置附近反射的能量较强,靠近边缘位置反射的能量则相对较弱。此外,测试区域之外的微镜单元也会反射一部分能量,测试区域内微镜单元杂散光绝对强度最大值出现在中心孔道附近,其灰度值为6.86,紧邻测试区域微镜单元杂散光绝对强度最大值同样也出现在中心孔道附近,其灰度值为4.01,由此可以说明中心孔道位置附近的杂散光较强;测试区域内微镜单元的杂散光相对强度相对较弱,从测试区域边缘开始急剧增大,经过大约两个微镜单元后达到峰值,数值为293.5%,此后开始急剧下降。
数字微镜器件 微镜单元 杂散光分析 成像特性 精密测量 DMD micro-mirror unit stray light analysis imaging properties precision measurement 
中国光学
2022, 15(2): 339
作者单位
摘要
1 电子科技大学 光电科学与工程学院,四川成都0699
2 中国科学院 物理研究所 松山湖材料实验室,广东东莞5349
基于空间光调制器的无掩膜光刻是光刻技术重要发展方向之一。近年来,随着数字微镜器件芯片集成度与性能的提高,数字微镜器件无掩膜光刻成为一种主要的数字光刻技术。由于可灰度调制的光反射式“数字掩膜”替代了传统光刻中使用的预制物理光掩膜版,该技术极大地简化了光刻制版流程,提高了光刻的灵活性,广泛应用于平面微纳器件、超材料、微流控器件、组织生物研究等领域。从数字无掩膜光刻原理出发,简要介绍了典型匀光照明系统结构与微缩投影系统结构,进而介绍了面向平面光刻的空间分辨率增强技术、灰度光刻技术以及三维微立体光刻技术的进展。最后,列举了几类典型的数字无掩膜光刻应用,并对其发展方向进行了展望。
无掩膜光刻 空间光调制器 数字微镜器件 分辨率增强 灰度光刻 微立体光刻 maskless lithography spatial light modulator digital micromirror device resolution enhancement grayscale lithography micro-stereo lithography 
光学 精密工程
2022, 30(1): 12

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