選擇相應的波段
濱松每個系列(X10468/X13267/X13138)的LCOS產品都包含九個不同的型號,以-01~-09在型號的末尾表示。如X10468-07中的-07就是指該型號的產品可調制波長范圍為620nm-1100nm

*虛線范圍所指含義:對于-05型號來說,波長小于400nm的紫外光會對LCOS造成損傷,更多細節請向我們咨詢。對于-08型號,波長1350nm-1400nm這一段由于玻璃基片的吸收會導致反射率(光利用率)下降約5%。
注意光閾值
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。
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,選型時,一定要參考樣本中產品可承受最大光強閾值表。
另外,從波長選型中可以看到,-01到-09這九種型號中,-01,-07,-08這三種型號的波長范圍較長;而-02,-03,-04,-05,-06,-09這幾種型號的波長范圍較短,這是因為它們在液晶的底層加了介質鏡(Dielectric mirror),大大提高了光閾值和光利用率,但也將波長范圍限制在一個比較小的范圍內。用戶需要根據應用的需求進行選擇。

參數讀懂,選型不囧
在空間光調制器的參數表中,包含著幾個重要的性能參數,需要用戶特別地關注:
光利用率(反射率)、一級衍射效率、線性度、穩定性
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,即平均反射光強占入射光強的百分比。


濱松各型號光利用率參考表
*除此之外,濱松可以提供355nm-1550nm范圍內的OEM定制產品,根據應用,專門優化所需波長。
而市面上,一些品牌將“反射率”稱為“零級衍射效率”,這其實是同一個概念。所以,千萬不要把“零級衍射效率/光利用率/反射率”與“一級衍射效率”混淆。
一級衍射效率
這里的“一級衍射效率”其實才是LCOS真正的“衍射效率”,是通過加載閃耀光柵時(將LCOS作為光柵使用)一級衍射光的能量占零級衍射光能量的百分比來定義的。加載閃耀光柵時,光斑級次如下圖所示:

(a)未加載光柵。
(b)加載2-level光柵,空間分辨率為25線對/mm,圖中為±1級光及0級光。
(c)加載4-level光柵,相當于12.5線對/mm的空間分辨率。
而搭建一個簡單的光路,用戶便可自行使用光功率計實現衍射效率的檢測:

光柵level/steps越高,空間分辨率就越低,但是衍射效率越高。對于X10468系列,光柵level/steps和空間分辨率lp/mm之間呈現出這樣的對應關系:
2 steps | 4 steps | 8 steps | 16 steps |
25lp/mm | 12.5lp/mm | 6.25lp/mm | 3.125lp/mm |
而濱松LCOS由于其純相位高精度的相位控制,具有接近理論值的超高衍射效率。

X10468系列衍射效率數值
*如需其他型號的數據和計算方法,以及LCOS-SLM空間光調制器衍射效率測試(一級衍射效率)示例,請在公眾號中留言索取。
另外,需要特別注意的是,實驗室靜電有可能造成衍射效率的下降,這里也提醒用戶朋友們在使用空間光調制器時,請注意防護。
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。濱松空間光調制器追求等高精度的調制,所以在線性度方面有著公認的滿意表現。

濱松空間光調制器線性度
在平均值和標準差的線性度都呈現極佳狀態
對于一些單純追求相位調制范圍或分辨率的產品,線性度容易被忽略,這樣就在調制精度方面存在問題。這在下圖中能看出:

我們可以看到,該品牌產品在0-2π區間范圍內線性度較差,而大部分應用主要使用的都是0-2π這個范圍內。因為從波動光學的角度來說,像差2π的整數倍的兩個相位的光,是可以進行等效的。
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,下圖所示的是-04型號的相位浮動范圍。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。

除了參數意義上的“穩定性”外,這里再擴展一下,聊一聊空間光調制器“鏈接”的穩定性。
對于空間光調制器這類產品,歐盟國家有著這樣的規定,如是非歐盟國產品想進入其市場,就需要通過嚴格的CE認證。這就要求產品的接線和連接器都非常結實,不受噪聲干擾。雖然這讓濱松LCOS的體積會相對較大,但也保證了它的質量和耐用性要超過其他未經CE認證的產品。
*部分產品為歐盟國的品牌,則不需CE認證便可直接在其領域內銷售。
有些用戶可能會提到排線的連接方式,這樣雖然減小了體積,但不耐使用,且損壞率較高。其實在使用LCOS時,只需要把LCOS頭放在光學平臺上,把控制箱另置在操作臺的架子上,就可以解決其占地過大的問題了。
好了,以上聊了這么多,希望對各位用戶理解空間光調制器的參數和選型有一定幫助。當然,要最終選得一款心儀的產品,可能還會遇到許多特殊的問題。這個時候,就向濱松的工程師咨詢吧!~