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濱松空間光調制器LCOS-SLM與某品牌的對比

        目前市面上的空間光調制器LCOS-SLM產品中,濱松LCOS在高端市場中以更優秀的性能贏得了眾多用戶的好評——高線性度、高光利用率、高衍射效率,等等。下面,就高端領域比較常見的產品,進行一下參數對比。


一,光利用率(反射率)

        為了提高光的利用率,在調制的過程中將光能的損失降到最低,濱松的LCOS產品均為反射式。這里光利用率就定義為光經過LCOS液晶面反射的反射率。定義為:平均反射光強占入射光強的百分比。


        濱松可以提供355nm-1550nm范圍內的OEM定制產品,我們可以為您專門優化您應用中需要用到的波長。另外,有些品牌將反射率稱為“零級衍射效率”,這其實是一回事,不要把“零級衍射效率/光利用率/反射率”與“一級衍射效率”混淆。

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        對比總結:對于會用到弱光或光能損失不能太高的領域,如冷原子、量子通信、光鑷等,反射率是一個比較重要的參數。


二,一級衍射效率

        一級衍射效率才是LCOS真正的“衍射效率”,是通過加載閃耀光柵(將LCOS作為光柵使用)時,一級衍射光的能量占零級衍射光能量的百分比來定義的。

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        由于客戶光路中的損失,該結果可能低于標稱值,不可作為參數依據,只能說明對比效果(兩個品牌使用同樣的光路,光能損失相同)

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對比總結:一級衍射效率體現了SLM的調制能力/調制精度,對于一切要求高精度調制的科研應用都是一個重要參數;尤其對于全息成像、全息點陣加工(包括三維點陣加工)、量子通信等結合光柵的應用至關重要。


三,線性度

        相位調制的線性度在光調制的精度方面是一個至關重要的參數,而濱松致力于追求等高精度的調制,在線性度方面做到了行業頂級。線性度體現了SLM的調制能力/調制精度,對于一切要求高精度調制的科研應用都是一個重要參數,包括但不限于量子通信、激光機工、全息、光鑷、脈沖整形等。

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        濱松針對沒各波長都有相應的線性度LUT,使用靈活方便,不存在中心波長。某品牌在常用的0-2π范圍內線性度很差。 線性度的好壞影響到兩個方面,一個是調制的精度,也就是影響到光斑的質量,例如下圖對于一階渦旋光的調制,線性度差就會導致光斑奇點形狀不圓。

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        另一方面就是使用的方便性,線性度差的SLM需要用戶手動進行LUT定標,需要額外的工作才能使用SLM,而濱松良好的線性度便為用戶省去了這個步驟,使操作更為便捷。


四,穩定性

        在光調制的精度方面還有一個重要參數是相位的穩定性。因為LCOS是通過交流電來驅動的,所以輸出光會隨著驅動頻率而浮動,下圖是-04型號的相位浮動范圍。

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        其中X10468和X13267系列的驅動頻率是240Hz(SVGA),穩定性在±0.01π以內;而X13138系列的驅動頻率是120Hz(SXGA),雖然比SVGA驅動的兩個系列稍差一些,但也能維持在±0.03π以內。


五,光閾值

        LCOS是不能照射超過閾值的光的,如果超過閾值光強,則會發生損傷,輕則線性度下降,重則液晶層融化。

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        濱松LCOS的光閾值在同類產品中屬于較高的水平,具體值由于型號、波長、用戶使用的光源類型不同會有很大差異,請參考SLM可承受最大光強閾值表。對于需要強光的應用,例如激光加工,SLM的光強閾值是一個決定性的參數。


六,分辨率

        表面上看,濱松的分辨率要比某品牌低很多,但是從絕大多數激光器發出的光斑是高斯分布的圓斑的角度來考慮,可調制光斑的有效像素數并沒有明顯差異。

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        另外,雖然某品牌分辨率高,但是由于其影響調制精度的各項參數均較低,導致高階時光斑質量差,用戶無法使用,例如高階渦旋光濱松文獻中現在可以做到l=360, 某品牌只能做到300。

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七,芯片自研,可定制

        除了不可定制之外,非自主研發生產的芯片還受限于各項參數的影響,性能上大打折扣。例如某品牌所使用的某供應商芯片因為沒有介質膜而反射率低、光閾值弱。

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