硅基液晶

硅基液晶（LCoS或LCOS）是一种小型化反射式有源矩阵液晶显示器或“微型显示器”，在硅背板顶部使用液晶层。它也被称为空间光调制器。硅基液晶最初是为投影电视开发的，但现在用于波长选择切换、结构化照明、近眼显示和光脉冲整形。相比之下，一些LCD投影仪使用透射式LCD，允许光线穿过液晶。

在硅基液晶显示器中，CMOS芯片控制埋在芯片表面下方的方形反射铝电极上的电压，每个电极控制一个像素。例如，具有XGA分辨率的芯片将具有1024x768板，每个板都有独立的可寻址电压。典型的单元格约为1-3平方厘米，厚度约为2毫米，像素间距小至2.79微米。所有像素的公共电压由盖玻片上由氧化铟锡制成的透明导电层提供。

硅基液晶作为波长选择开关(WSS)中的开关机制特别有吸引力。基于硅基液晶的WSS最初由澳大利亚公司Engana开发，现在是Finisar的一部分。硅基液晶可用于控制每个像素处的光相位以产生光束转向，其中大量像素允许近乎连续的寻址能力。通常，大量相位阶跃用于创建所示的高效、低插入损耗开关。这种简单的光学设计结合了偏振分集、模式尺寸控制和硅基液晶色散轴上的4-f波长光学成像，提供了集成的开关和光功率控制。

在操作中，光从光纤阵列穿过偏振成像光学器件，该光学器件物理分离并将正交偏振态对齐到衍射光栅的高效s偏振态。来自阵列中选定光纤的输入光从成像镜反射，然后由接近Littrow入射的光栅进行角色散，将光反射回成像光学器件，该光学器件将每个通道引导至硅基液晶的不同部分。然后每个波长的路径在从硅基液晶反射时回溯，应用在硅基液晶上的光束控制图像将光引导到光纤阵列的特定端口。由于波长通道在硅基液晶上是分开的，因此每个波长的切换都独立于所有其他波长，并且可以在不干扰其他通道上的光的情况下进行切换。可以实施许多不同的算法来实现端口之间的给定耦合，包括用于衰减或功率分配的效率较低的“图像”。

基于MEMS和/或液晶技术的WSS为每个通道分配一个开关元件（像素），这意味着每个通道的带宽和中心频率在制造时是固定的，不能在使用中改变.此外，由于这些设计固有的有限频谱“填充因子”，许多xxx代WSS设计（特别是那些基于MEMS技术的设计）在每个通道之间的传输频谱中显示出明显的下降。这可以防止将相邻通道简单串联以创建单个更宽的通道。

然而，基于硅基液晶的WSS允许通过嵌入式软件实时修改像素阵列来动态控制信道中心频率和带宽。信道参数的控制程度可以非常细粒度，可以独立控制中心频率以及信道的上限或下限，分辨率可能优于1GHz。从可制造性的角度来看，这是有利的，可以从单个平台创建不同的频道计划，甚至可以使用相同的开关矩阵不同的工作频段（例如C和L）。此外，可以利用这种能力在设备运行时重新配置通道。已推出允许在50GHz频道和100GHz频道之间或混合频道之间切换的产品，不会对现有流量引入任何错误或“命中”。最近，这已经扩展到通过Finisar等产品支持ITUG.654.​​2下灵活或弹性网络的整个概念。Flexgrid™WSS。

基于硅基液晶的WSS独立控制传输信号的幅度和相位的能力导致通过称为傅立叶域脉冲整形的过程来操纵光脉冲的幅度和/或相位的更通用的能力。该过程需要在时域和谱域中对输入脉冲进行全面表征。

例如，基于硅基液晶的可编程光处理器(POP)已被用于将锁模激光输出展宽为20nm超连续光源，同时使用第二个此类设备将输出压缩至400fs、变换受限脉冲.光纤激光器的被动锁模已经在高重复率下得到证明，但包含基于硅基液晶的POP允许改变光谱的相位内容以将被动锁模激光器的脉冲序列从明亮的到暗脉冲。类似的方法使用光频梳的光谱整形来创建多个脉冲序列。例如，一个10GHz的光频梳由POP整形以产生暗抛物线脉冲和高斯脉冲，分别为1540nm和1560nm。

使用快速铁电硅基液晶的结构光用于3D超分辨率显微技术和用于3D自动光学检测的条纹投影。

硅基液晶的一个有趣应用是能够在少模光纤的模式之间进行转换，这些光纤已被提议作为未来更高容量传输系统的基础。类似地，硅基液晶已被用于将光引导到多芯光纤传输系统的选定芯中，再次作为一种空分复用。

硅基液晶已被用作滤波技术，因此是半导体二极管和光纤激光器的调谐机制。