专利名称：一种硅基液晶光滤波器的制作方法
技术领域：
本发明属于光电子器件，适用于光电子领域、光通信领域。
背景技术：
国内外实现多端口的可调光滤波器的主要技术手段包括微机电系统(MEMS)转镜技术、数字微镜器件(DMD)技术、液晶(LC)技术和硅基液晶(LCOS)技术。硅基液晶技术可以实现高分辨率的调节步长，从而实现带宽和中心波长连续可调，但是目前的硅基液晶实现光束偏转主要原理是基于周期性闪耀光栅的光束偏转原理，离散偏转角度β由下式决定β = sin-1 (λ/Md)，其中，λ为光束波长，M为一个周期内的相位级次，d为每个相位台阶的宽度，若在高填充比的条件下，可以近似为电极的宽度，由于电极间距一定，故闪耀光栅的偏转角度实际上取决于M，而M只能取一系列离散的值，因此对于周期性的闪耀光栅，为了保证出射波阵面的闪耀周期相同，只能实现有限数量的离散的衍射角度，无法进行光波束的连续偏转，偏转角度数目有限，偏转精度有限，这就影响了整个硅基液晶光滤波器的调节精度。自硅基液晶光滤波器被提出至今，国内外学者开展了广泛的研究，主要集中在光束偏转效率，光束偏转精度，液晶材料响应时间等几个方面，均取得了较大进展，但是实现光束偏转角度离散不均匀的问题仍未得到有效的解决，无法适应大规模的光交换滤波系统。
发明内容
本发明提供一种硅基液晶光滤波器，解决现有LCOS光滤波器光束偏转角度不均匀且精度不高的问题。本发明所 提供的一种硅基液晶光滤波器，由透射型衍射光栅、凸透镜、LCOS面板和信号控制电路组成，所述透射型衍射光栅、凸透镜和LCOS面板依次设置在光路上，其特征在于A.所述LCOS面板包括液晶单元矩阵、列数据驱动器和行扫描驱动器；Al.所述液晶单元矩阵由MXN个液晶单元排列成二维的M行N列矩阵，每个液晶单元由NMOS开关管、电容、正电极、负电极和液晶片构成，电容连接于NMOS管漏极和公共电极之间，正电极连接NMOS管漏极，负电极连接公共电极，液晶片贴在正负电极之间；M =256、512、640、786、1024，N = 256、512、640、786 ；A2.所述列数据驱动器由第一移位寄存器、第一锁存器、第二锁存器和模数转换器构成，所述第一移位寄存器为串行输入并行输出，第一移位寄存器的各位输出端对应连接第一锁存器的各位使能端，第一锁存器的各位输入端连接中央控制器的并行数据输出端，第一锁存器的各位输出端对应连接第二锁存器的各位输入端，第二锁存器的各位输出端对应连接模数转换器的各位输入端，数模转换器的输出端并行连接所述液晶单元矩阵各液晶单元NMOS开关管源极；A3.所述行扫描驱动器由第二移位寄存器和电平转换器构成，第二移位寄存器为串行输入并行输出，第二移位寄存器的各位输出端对应连接电平转换器的各位输入端，电平转换器的各位输出端连接所述液晶单元矩阵每行中各液晶单元的NMOS开关管栅极；B.所述信号控制电路由静态随机存储器和中央控制器构成， 静态随机存储器和中央控制器电信号连接，中央控制器分别连接所述第一移位寄存器的数据输入端、时钟输入端、复位端，以及所述第一锁存器的数据输入端、第二锁存器的控制端，中央控制器分别连接模数转换器的片选端、转换使能端，中央控制器分别连接所述第二移位寄存器输入端的数据输入端、时钟输入端、复位端，以及电平转换器的使能端；B1.所述静态随机存储器中存有电压对照表，其表项为液晶单元地址及其对应的数字电压编码Vi;,液晶单元地址共计MXN个,与所述液晶单元矩阵的MXN个液晶单元--对应；B2.所述中央控制器对列数据驱动器进行下述操作(B2.1)向第一移位寄存器的复位端输出高电平解除复位，向第一移位寄存器的数据输入端输入高电平，将第一内部计数器的值置为O ;(B2. 2)产生地址时钟，向第一移位寄存器的时钟控制端输出地址时钟，每次地址时钟脉冲上升沿到来时第一内部计数器的值加1，同时向第一移位寄存器数据输入端输出低电平；第一内部计数器的值每变化一次，同时从电压对照表中取出地址为第一内部计数器的值所对应的电压编码数据，输出到第一锁存器数据输入端；(B2. 3)向第二锁存器控制端输出低电平信号,第二锁存器接收第一锁存器的输出，同时判断第一内部计数器的值是否小于N，是则转步骤(B2. 2)，否则顺序执行(B2.4)；(B2. 4)向第二锁存器控制端输出高电平信号，同时向数模转换器输出转换使能信号，模数转换器接收第二锁存器的输出，完成数模转换，转步骤(B2.1)；B3.所述中央控制器对行扫描驱动器进行下述操作(B3.1)向第二移位寄存器的复位端输出高电平解除复位，向第二移位寄存器的数据输入端输入高电平，向电平转换器输出使能信号，将第二内部计数器的值置为O ;(B3. 2)产生行扫描时钟，向第二移位寄存器的时钟控制端输出行扫描时钟,每次行扫描时钟的上升沿到来时第二内部计数器的值加1，同时向第二移位寄存器的数据输入端输出低电平；(B3.3)判断第二内部计数器的值是否小于M，是则转步骤(B3. 2)，否则，写入完毕。所述的硅基液晶光滤波器，所述凸透镜可以为傅里叶透镜。所述的硅基液晶光滤波器，其特征在于所述电压对照表中，所述数字电压编码Vii,由下述操作产生(I)计算给定偏转角度a h，对应波长λ h的光斑覆盖范围内各液晶片对光波的相位延迟
权利要求
1.一种硅基液晶光滤波器，由透射型衍射光栅、凸透镜、LCOS面板和信号控制电路组成，所述透射型衍射光栅、凸透镜和LCOS面板依次设置在光路上，其特征在于A.所述LCOS面板包括液晶单元矩阵、列数据驱动器和行扫描驱动器；Al.所述液晶单元矩阵由MXN个液晶单元排列成二维的M行N列矩阵,每个液晶单元由NMOS开关管、电容、正电极、负电极和液晶片构成，电容连接于NMOS管漏极和公共电极之间，正电极连接NMOS管漏极，负电极连接公共电极，液晶片贴在正负电极之间；M = 256、·512、640、786、1024，N = 256、512、640、786 ；A2.所述列数据驱动器由第一移位寄存器、第一锁存器、第二锁存器和模数转换器构成，所述第一移位寄存器为串行输入并行输出，第一移位寄存器的各位输出端对应连接第一锁存器的各位使能端，第一锁存器的各位输入端连接中央控制器的并行数据输出端，第一锁存器的各位输出端对应连接第二锁存器的各位输入端，第二锁存器的各位输出端对应连接模数转换器的各位输入端，数模转换器的输出端并行连接所述液晶单元矩阵各液晶单元NMOS开关管源极；A3.所述行扫描驱动器由第二移位寄存器和电平转换器构成，第二移位寄存器为串行输入并行输出，第二移位寄存器的各位输出端对应连接电平转换器的各位输入端，电平转换器的各位输出端连接所述液晶单元矩阵每行中各液晶单元的NMOS开关管栅极；B.所述信号控制电路由静态随机存储器和中央控制器构成，静态随机存储器和中央控制器电信号连接，中央控制器分别连接所述第一移位寄存器的数据输入端、时钟输入端、复位端，以及所述第一锁存器的数据输入端、第二锁存器的控制端，中央控制器分别连接模数转换器的片选端、转换使能端，中央控制器分别连接所述第二移位寄存器输入端的数据输入端、时钟输入端、复位端，以及电平转换器的使能端；B1.所述静态随机存储器中存有电压对照表，其表项为液晶单元地址及其对应的数字电压编码Vii,液晶单元地址共计MXN个,与所述液晶单元矩阵的MXN个液晶单元--对B2.所述中央控制器对列数据驱动器进行下述操作(B2.1)向第一移位寄存器的复位端输出高电平解除复位，向第一移位寄存器的数据输入端输入高电平，将第一内部计数器的值置为O ;(B2. 2)产生地址时钟，向第一移位寄存器的时钟控制端输出地址时钟，每次地址时钟脉冲上升沿到来时第一内部计数器的值加1，同时向第一移位寄存器数据输入端输出低电平；第一内部计数器的值每变化一次，同时从电压对照表中取出地址为第一内部计数器的值所对应的电压编码数据，输出到第一锁存器数据输入端；(B2. 3)向第二锁存器控制端输出低电平信号,第二锁存器接收第一锁存器的输出，同时判断第一内部计数器的值是否小于N，是则转步骤(B2. 2)，否则顺序执行(B2.4)；(B2. 4)向第二锁存器控制端输出高电平信号，同时向数模转换器输出转换使能信号，模数转换器接收第二锁存器的输出，完成数模转换，转步骤(B2.1)；B3.所述中央控制器对行扫描驱动器进行下述操作(B3.1)向第二移位寄存器的复位端输出高电平解除复位，向第二移位寄存器的数据输入端输入高电平，向电平转换器输出使能信号，将第二内部计数器的值置为O ;(B3. 2)产生行扫描时钟，向第二移位寄存器的时钟控制端输出行扫描时钟，每次行扫描时钟的上升沿到来时第二内部计数器的值加1，同时向第二移位寄存器的数据输入端输出低电平；(B3. 3)判断第二内部计数器的值是否小于M，是则转步骤(B3. 2)，否则，写入完毕。
2.如权利要求1所述的硅基液晶光滤波器，其特征在于所述凸透镜为傅里叶透镜。
3.如权利要求1或2所述的硅基液晶光滤波器，其特征在于所述电压对照表中，所述数字电压编码Vs，由下述操作产生(1)计算给定偏转角度ah，对应波长光斑覆盖范围内各液晶片对光波的相位延迟 φ ··
4.如权利要求3所述的硅基液晶光滤波器，其特征在于所述步骤(7)中，当h依次取I到q时，给定偏转角度ah与其对应，分别取O ° 17°不同的角度值，所完成的一幅帧数据，包括给定不同偏转角度对应不同波长的电压编码数据。
全文摘要
一种硅基液晶光滤波器，属于光电子器件，解决现有LCOS光滤波器光束偏转角度不均匀且精度不高的问题。本发明由透射型衍射光栅、凸透镜、LCOS面板和信号控制电路组成，透射型衍射光栅、凸透镜和LCOS面板依次设置在光路上，信号控制电路由静态随机存储器和中央控制器构成，中央控制器分别连接LCOS面板的列数据驱动器和行扫描驱动器，静态随机存储器中存有电压对照表，其表项为液晶单元地址及其对应的数字电压编码。本发明实现的偏转角度数目和精度大幅提升，中心波长和带宽调节的步长和精度也因此大幅提升，实现带宽和中心频率可调的功能，可以应用于光电子领域、光通信领域不同要求的场合，并具有现场可编程特性。
文档编号G02F1/29GK103034011SQ201210513360
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月3日 优先权日2012年12月3日
发明者罗风光, 明博 申请人:华中科技大学