Programmable generation of arbitrary optical field distributions

In this thesis the realization of an experimental setup for the programmable generation of arbitrary optical field distributions employing spatial light modulators is presented. A spatial light modulator (SLM) is a real-time reconfigurable device, that is capable of modulating properties of light (such as amplitude, phase and polarization) as a function of position across the wavefront. Of particular interest is the class of Liquid Crystals On Silicon (LCOS) SLM. In this thesis, a description of the working principle of the different available configurations of LCOS devices is given. Moreover, various experimental setups have been built, that make use of phase-only spatial light modulators to implement numerous light shaping techniques that allows to independently control amplitude, phase and polarization of the optical beam. The main result is the construction and testing of an optical setup based on two SLMs, which is capable of generating a programmable arbitrary optical field distribution.

La tesi riguarda la realizzazione di un apparato sperimentale per la sintesi di fasci ottici con assegnate distribuzioni di campo, mediante l’impiego di modulatori spaziali di luce. Un modulatore spaziale di luce (SLM - Spatial Light Modulator) è un dispositivo riconfigurabile in tempo reale, capace di modificare le proprietà della luce (ampiezza, fase e polarizzazione) in funzione della posizione lungo il fronte d'onda. Di particolare interesse è la categoria dei modulatori spaziali di luce a cristalli liquidi su silicio (LCOS SLMs - Liquid Crystals On Silicon Spatial Light Modulators), della quale si fornisce una descrizione del principio di funzionamento nelle diverse configurazioni disponibili. Inoltre, utilizzando modulatori capaci di modificare solo la fase, sono stati costruiti vari setup sperimentali che permettono di controllare in maniera indipendente ampiezza, fase e polarizzazione di un fascio ottico. Il principale risultato ottenuto è la costruzione e la valutazione di un setup ottico basato sull'utilizzo di due modulatori, in grado di generare una distribuzione di campo ottico arbitraria e programmabile.