滨松空间光调制器LCOS-SLM与某品牌的对比

2025-01-20

目前市面上的空间光调制器LCOS-SLM产品中,滨松LCOS在高端市场中以更优秀的性能赢得了众多用户的好评——高线性度、高光利用率、高衍射效率,等等。下面,就高端领域比较常见的产品,进行一下参数对比。

一,光利用率(反射率)

为了提高光的利用率,在调制的过程中将光能的损失降到最低,滨松的LCOS产品均为反射式。这里光利用率就定义为光经过LCOS液晶面反射的反射率。定义为:平均反射光强占入射光强的百分比。

滨松可以提供355nm-1550nm范围内的OEM定制产品,我们可以为您专门优化您应用中需要用到的波长。另外,有些品牌将反射率称为“零级衍射效率”,这其实是一回事,不要把“零级衍射效率/光利用率/反射率”与“一级衍射效率”混淆。

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对比总结:对于会用到弱光或光能损失不能太高的领域,如冷原子、量子通信、光镊等,反射率是一个比较重要的参数。

二,一级衍射效率

一级衍射效率才是LCOS真正的“衍射效率”,是通过加载闪耀光栅(将LCOS作为光栅使用)时,一级衍射光的能量占零级衍射光能量的百分比来定义的。

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由于客户光路中的损失,该结果可能低于标称值,不可作为参数依据,只能说明对比效果(两个品牌使用同样的光路,光能损失相同)

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对比总结:一级衍射效率体现了SLM的调制能力/调制精度,对于一切要求高精度调制的科研应用都是一个重要参数;尤其对于全息成像、全息点阵加工(包括三维点阵加工)、量子通信等结合光栅的应用至关重要。

三,线性度

相位调制的线性度在光调制的精度方面是一个至关重要的参数,而滨松致力于追求等高精度的调制,在线性度方面做到了行业顶级。线性度体现了SLM的调制能力/调制精度,对于一切要求高精度调制的科研应用都是一个重要参数,包括但不限于量子通信、激光机工、全息、光镊、脉冲整形等。

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滨松针对没各波长都有相应的线性度LUT,使用灵活方便,不存在中心波长。某品牌在常用的0-2π范围内线性度很差。 线性度的好坏影响到两个方面,一个是调制的精度,也就是影响到光斑的质量,例如下图对于一阶涡旋光的调制,线性度差就会导致光斑奇点形状不圆。

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另一方面就是使用的方便性,线性度差的SLM需要用户手动进行LUT定标,需要额外的工作才能使用SLM,而滨松良好的线性度便为用户省去了这个步骤,使操作更为便捷。

四,稳定性

在光调制的精度方面还有一个重要参数是相位的稳定性。因为LCOS是通过交流电来驱动的,所以输出光会随着驱动频率而浮动,下图是-04型号的相位浮动范围。

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其中X10468和X13267系列的驱动频率是240Hz(SVGA),稳定性在±0.01π以内;而X13138系列的驱动频率是120Hz(SXGA),虽然比SVGA驱动的两个系列稍差一些,但也能维持在±0.03π以内。

五,光阈值

LCOS是不能照射超过阈值的光的,如果超过阈值光强,则会发生损伤,轻则线性度下降,重则液晶层融化。

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滨松LCOS的光阈值在同类产品中属于较高的水平,具体值由于型号、波长、用户使用的光源类型不同会有很大差异,请参考SLM可承受最大光强阈值表。对于需要强光的应用,例如激光加工,SLM的光强阈值是一个决定性的参数。

六,分辨率

表面上看,滨松的分辨率要比某品牌低很多,但是从绝大多数激光器发出的光斑是高斯分布的圆斑的角度来考虑,可调制光斑的有效像素数并没有明显差异。

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另外,虽然某品牌分辨率高,但是由于其影响调制精度的各项参数均较低,导致高阶时光斑质量差,用户无法使用,例如高阶涡旋光滨松文献中现在可以做到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,非自主研发生产的芯片还受限于各项参数的影响,性能上大打折扣。例如某品牌所使用的某供应商芯片因为没有介质膜而反射率低、光阈值弱。

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