DOSSIER
Façonnage du front D ' onde
positions d’ inclinaison, généralement ± 12 ° autour de sa diagonale, permettant à chaque miroir d’ orienter la lumière incidente soit vers un chemin de projection, soit en dehors de celui-ci. Les DMD présentent plusieurs avantages par rapport aux SLM à cristaux liquides: ils permettent des fréquences de modulations plus élevées( de l’ ordre de 10 kHz), sont insensibles à la polarisation, et sont moins onéreux, notamment pour les modèles fonctionnant autour de 1 kHz. Cependant, ils introduisent un niveau significatif d’ aberrations, si elles ne sont pas correctement corrigées. Par ailleurs, bien qu’ ils soient efficaces pour une modulation binaire en amplitude, en modulation de phase( en utilisant des hologrammes, voir section 3) leur efficacité de diffraction devient inférieure à 10 %.
Modulateurs MEMS de phase Récemment, un nouveau type de SLM a été introduit sur le marché, combinant la haute efficacité de diffraction des SLM à cristaux liquides avec la rapidité de commutation des DMD. Ce dispositif, appelé modulateur de phase uniquement [ 5 ], ou PLM, est composé d ' une matrice bidimensionnelle d’ environ 10 6 micromiroirs, à l’ image des DMD. Cependant, les PLM utilisent des MEMS pour contrôler la hauteur de chaque miroir individuellement, permettant ainsi de moduler la phase d’ un faisceau lumineux incident. Les PLM ont déjà démontré des fréquences de modulation supérieures à 1 kHz et devraient atteindre des vitesses comparables à celles des DMD dans un avenir proche. Ils sont également insensibles à la polarisation et, bien qu’ ils puissent introduire des aberrations,
Figure 1. Propagation de la lumière dans un milieu complexe. Lorsque la lumière se propage dans un milieu complexe, le champ complexe est modifié de façon en apparence aléatoire, menant à la formation d’ une figure de speckle à la sortie du milieu.
celles-ci peuvent être caractérisées et corrigées. Une limitation réside dans une profondeur de modulation plus faible, 4 bits, ce qui revient à 16 valeurs différents de phase, qui est cependant généralement suffisante pour le contrôle du front d’ onde.
LES MÉTHODES: LES HOLOGRAMMES Malgré leurs limitations, tous ces types de SLM peuvent être utilisés pour façonner à la fois l’ amplitude et la phase des faisceaux lumineux à l’ aide d’ hologrammes d’ amplitude ou de phase [ 3,6 ]. Ils reposent sur le principe illustré dans la figure 3: la dépendance spatiale complexe du faisceau cible est encodée dans un ordre de diffraction d’ un réseau en variant ses propriétés spatiales. Le faisceau cible peut ensuite être extrait en illuminant l’ hologramme avec une onde plane, puis en filtrant l’ ordre souhaité à l’ aide d’ une lentille et d’ un diaphragme placé dans le plan de Fourier. Une deuxième lentille effectue une seconde transformée de Fourier pour obtenir le champ façonné. Il est aussi possible de s’ affranchir de la seconde lentille en encodant le champ désiré dans la transformée de Fourier de la modulation du masque.
Hologrammes de phase Bien que, pour de nombreuses applications, une modulation de phase seule soit suffisante, un contrôle complet de la propagation de la lumière dans un milieu complexe nécessite de pouvoir façonner à la fois l’ amplitude et la phase du faisceau incident. Pour cela, on peut inscrire sur le SLM une rampe de phase linéaire et ensuite encoder le faisceau cible dans la variation spatiale des paramètres de cette rampe [ 3 ]. Notamment, pour encoder la phase, la pente de la rampe est simplement translatée, tandis que pour encoder l’ amplitude, la profondeur de modulation est ajustée, permettant de moduler l’ intensité allant dans l’ ordre de diffraction sélectionné
Figure 2. Représentation schématique de pixels de SLMs. Gauche, pixels d ' un modulateur à cristaux liquides. Le changement d ' orientation de molécules biréfringentes permet de changer le chemin optique, et donc la phase, pour la polarisation active. Centre, pixels d ' un modulateur à micromiroirs( DMD) composés de micromiroirs pouvant être tournés suivant deux angles pour réaliser de la modulation binaire d ' amplitude. Droite, pixels d ' un modulateur MEMS de phase( PLM). Chaque miroir peut être translaté suivant la normale à sa surface sur 16 niveaux( 4 bits) pour réaliser de la modulation de phase.
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