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          Up to 98%光利用率—鍍介質鏡型純相位高速高損傷閾值SLM!

          更新時間:2023-04-27 點擊次數:730

          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)可以將數字化數據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字電路相結合,Meadowlark Optics 現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xiao率。


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          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據尋址。 這種組合為用戶提供zui快的響應時間和高相位穩定性。這些SLM 適用于需要高速、高衍射xiao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定性之間的wan美平衡,可以實現低至 0.5 毫秒以內的響應時間(取決于波長)。而多數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


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          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,以實現高速運行的同時zui大限度地提高相位穩定性。 工程師成功地在不影響相位穩定性的情況下實現了高速。


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


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          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xiao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xiao率在該波段的整體xiao率只能到達70-80%,而鍍介質鏡型的SLM wan美克服了這一缺點。



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          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最小的 SLM,可以在工作波段范圍內輕松實現92%以上的零級衍射xiao率,zui高可達98%。



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          圖五:鍍介質鏡的SLM結構示意圖


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          圖六:不同光柵常數的相位光柵的一級衍射xiao 率


          Meadowlark Optics公司產品型號命名規則:

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          特點四:高損傷閾值26GW/cm2


          鍍介質鏡的設備具有高xiao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。


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          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)。


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          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的Zui高線性度。


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          為滿足高刷新速度帶來的大吞吐量的數據傳輸需求(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控制器和數據線。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;


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