控制和利用光的技術已經存在了幾個世紀，通常作為必須定制設計的靜態解決方案。只有在過去幾十年里，微電子和計算的數字時代才出現了快速可重寫技術，這種技術用于顯示器，并成為光學的主流。

在《光電子科學》發表的一篇新評論綜述中，作者展示了用現代數字工具包替代傳統靜態光學工具包以實現“按需發光”的最新進展。

其結果是，數字控制光被引入到全球幾乎所有主要光學實驗室，為奇異形式的結構光的創建、控制、檢測和利用開辟了新的道路。先進的工具包有望實現從經典到量子領域的新應用，為按需結構光開辟新的篇章。

LC-SLM是多功能且功能強大的器件，具有多種應用，包括光束整形和控制、全息術、光學捕獲和鑷子、測量、波前編碼、光學渦旋和量子應用。高分辨率、高速和動態控制等獨特特性使其非常適合在各種應用中用作動態光學器件。

本文作者回顧了使用現代數字工具包進行按需雕刻光的最新進展，為這一新興課題提供了新的見解和觀點。推動這一領域發展的核心技術是液晶空間光調制器（LC-SLM），它允許對光的振幅、相位、偏振進行高分辨率的定制，甚至可以定制更奇特的自由度，如路徑、軌道角動量，甚至時空控制。這些簡單而高效的設備由數百萬像素組成，可以相位調制，以原則上無損的方式對光進行空間控制。

在評論中，作者展示了這種LC-SLM如何用于各種任務，從創建各種形式的結構光到快速高效的探測器。它們推動了光通信、顯微鏡、成像領域的進步，甚至在現代量子光學實驗室中不可或缺。



LC-SLM在波束整形和轉向中的應用。（a） 通過偽周期編碼生成三維矢量多焦點陣列。（b） 使用激光光子還原沖壓超快制造微型超級電容器。 它使衍射光學和數字全息術這一高技術、高難度領域成為主流，任何人都可以通過相對廉價的解決方案進行訪問。例如，作為計算機生成全息圖的衍射光學元件最終可以用于它們所顯示的“圖片”。LC-SLM使這一巨大的飛躍成為可能，克服了先前解決方案的成本和復雜性。

最重要的是，“圖片”是可重寫的，用于現實世界應用程序的按需實時解決方案。例如，全息光鑷允許光物質相互作用僅通過改變圖片（計算機生成的全息圖）來控制，實時刷新以捕獲、夾持和操縱3D物體。這已經在物理、化學、醫學和生物學等不同領域得到了直接應用。

作者們解開了LC-SLM的工作原理，根據他們在該領域的長期記錄提供了新的見解和觀點，揭示了這一新領域如何隨著結構光這一新興主題的迅速發展而快速發展。他們提出了當前的挑戰轉化為令人興奮的應用時，未來可能會發生什么。

總結與展望

液晶空間光調制器對各方面研究領域和應用產生了深遠的影響，從組件級別的光學互連到量子糾纏。

這篇綜述文章通過討論液晶器件，探索通過衍射進行的光線整形，并強調液晶空間光調制器的有前景的應用，全面分析了液晶空間光調制器最近的發展。

該綜述展示了液晶空間光調制器實現獨特功能的能力，但也概述了進一步推進該領域需要解決的技術挑戰。一個重大的挑戰是缺乏緊湊和足夠快的液晶空間光調制器，特別是在長波長波段。

此外，設計液晶空間光調制器系統涉及各種因素之間的權衡，如分辨率、調制范圍和損傷閾值。減小像素尺寸和增加圖像中的像素數量可以提高圖像的清晰度和質量，但也可能損害填充因子、表面平整度、衍射效率和光利用率。

審核編輯：劉清