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鍍介質鏡型純相位高速高損傷閾值SLM特點及應用領域

瀏覽次數(shù):574 發(fā)布日期:2023-4-28  來源:昊量

Up to 98%光利用率——鍍介質鏡型純相位高速高損傷閾值SLM!
 

液晶空間光調制器(SLM)可以將數(shù)字化數(shù)據(jù)轉換為適合各種應用的相干光學信息,包括雙光子/三光子顯微成像、光鑷自適應光學、湍流模擬、光計算、光遺傳學和散射介質成像等應用。 這些應用需要能夠輕松快速地改變相干光束波前的調制器。 通過將液晶材料的電光性能特征與基于硅的數(shù)字電路相結合,Meadowlark Optics 現(xiàn)在提供了高分辨率的 SLM,這些 SLM 還具有物理緊湊性和高光學效率。



圖一:緊湊的HSP1K(1024×1024)系列和E19×12(1920×1200)系列SLM
 

Meadowlark Optics 的硅基液晶 (LCoS) 空間光調制器 (SLM) 專為純相位應用而設計,并結合了具有高刷新率的模擬數(shù)據(jù)尋址。 這種組合為用戶提供zui快的響應時間和高相位穩(wěn)定性。這些SLM 適用于需要高速、高衍射效率、低相位紋波和高功率激光的應用。
 

特點一:高刷新速度

1024 x 1024分辨率的HSP1K系列SLM 速度極快,全波調制的液晶響應時間范圍為 0.6 到 8 毫秒(取決于波長)。 在我們的超高速型號UHSP1K系列中,客戶可以控制溫度設定點以找到開關速度和相位穩(wěn)定性之間的wan美平衡,可以實現(xiàn)低至 0.5 毫秒以內的響應時間(取決于波長)。而多數(shù)其他液晶空間光調制器利用內置的顯示背板和標準向列相液晶,這使得其響應時間限制在 >30 毫秒
 

圖二:UHSP1K系列SLM在532nm的液晶響應時間小于0.5ms
(10-90%的上升時間和下降時間)


特點二:高相位穩(wěn)定性

1024 x 1024分辨率的HSP1K系列SLM的硅背板進行了特殊設計,以實現(xiàn)高速運行的同時zui大限度地提高相位穩(wěn)定性。 工程師成功地在不影響相位穩(wěn)定性的情況下實現(xiàn)了高速。

與許多需要脈沖寬度,調制 (PWM) 方案的實現(xiàn)顯示 LCoS 背板不同,Meadowlark 背板利用模擬尋址最大限度地提高穩(wěn)定性,相位波動可低至0.05%的超高穩(wěn)定性,以滿足光鑷和冷原子等應用需求。
 

圖三:標準HSP1K系列SLM的相位波動測試結果


特點三:填充率達到100%,零級衍射效率92%-98%

鍍介質鏡型號的SLM填充了像素間的間隙,使液晶空間光調制器的面積填充率達到100%,從而降低衍射效應和因像素間間隙引起的能量損失。標準型號采用鋁材料做底板反射材料,材料的吸收特性會導致能量損失,在800nm附近尤為明顯,這使得SLM的整體效率在該波段的整體效率只能到達70-80%,而鍍介質鏡型的SLM wan美克服了這一缺點。
 


 

圖四:中心波長1000nm(工作波段900-1100nm)的介質鏡反射率曲線(參考)
 

此外,我們的 SLM 采用 Meadowlark Optics 專有液晶材料,可zui大限度地減少 SLM 中液晶層所需的厚度。 通過zui大化像素間距與 LC 厚度的比率,我們能夠提供像素間效應zui小的 SLM,可以在工作波段范圍內輕松實現(xiàn)92%以上的零級衍射效率,zui高可達98%。
 


圖五:鍍介質鏡的SLM結構示意圖

圖六:不同光柵常數(shù)的相位光柵的一級衍射效率
 

Meadowlark Optics公司產品型號命名規(guī)則:

 

特點四:高損傷閾值26GW/cm2

鍍介質鏡的設備具有高效率和低熱效應,提升了器件對高峰值功率激光的承受能力,使器件可以用于高激光功率應用。通過實際測試,設備在使用自帶水冷系統(tǒng)的情況下,可以承受功率達到50W飛秒激光,峰值功率密度達到26GW/cm2以上。


圖七:SLM在高激光功率下的相位響應


特點五:可自動進行任意波長線性校準,高位深PCIE控制器;

該型號SLM的控制軟件進行了升級,可以自動進行不同波長的波前畸變校準及線性校準,生成相應的波前校準文件(WFC)和線性校準文件(LUT)。
 


 

Meadowlark Optic公司所有型號的SLM都使用高位深度控制器,使用 8 位輸入/12 位輸出控制器使一個 SLM 能夠支持寬波長范圍而不會丟失線性相位電平,滿足真8bit灰度調制(即8位灰度相位圖的每個灰階都對應一個可檢測的,不重復的相位)。為滿足真8bit調制,設備控制器將驅動電壓細分為更多的電壓級次(通常為12bit,即4096個細分電壓級次)。對于特定波長,選取其中256個電壓級生成特定波長下的0~2π映射的LUT,具有目前市面上可實現(xiàn)的Zui高線性度。
 


 

為滿足高刷新速度帶來的大吞吐量的數(shù)據(jù)傳輸需求(每張1024乘1024分辨率的8位灰度圖約為1MB),設備采用定制的PCIE控制器和數(shù)據(jù)線。同時PCIE控制器配備一塊可以存儲758張全畫幅圖片的板載內存,可以允許客戶預加載圖片到控制器,實現(xiàn)高速刷新圖像切換,同時降低了對上位機帶寬的要求。
 


 

主要應用領域:

雙光子/三光子顯微成像、光遺傳學、自適應光學、湍流模擬、全息光鑷(HOT)、激光加工、超分辨顯微成像、散射或渾濁介質中的成像、飛秒激光脈沖整形、光學加密、量子計算、光通信;
 










 

上海昊量光電作為Meadowlark Optics在中國大陸地區(qū)wei一的代理商,為您提 供專 業(yè)的選型以及技術服務。對于高速、高損傷閾值SLM有興趣或者任何問題,都歡迎通過電話、電子郵件或者微信與我們聯(lián)系。

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