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如何正确地选择空间光调制器?(一)

2020.5.18

在光通信、显微和望远等成像系统、自适应光学、光镊等许多应用领域中,都会涉及到光相位的调制,这时就需要用到一种新型的可编程光学仪器——空间光调制器。

空间光调制器是采用LCOS(Liquid Crystal On Silicon, 硅基液晶)芯片来调节光波前的振幅或相位的光学器件。LCOS芯片是由液晶像元组成的像素阵列,每个像素都能单独地调制光。对于同一束光来说,像元的尺寸越小,调制得就越精细;像素的个数就是芯片的分辨率,分辨率越高,可调制的自由度就越高。

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从早期的铁电物质和扭曲向列液晶结构开始,到利用光电寻址。滨松的中央研究所和固体事业部致力于空间光调制技术已有30多年的历史了。其空间光调制器目前主要在高端市场中,以高线性度、高光利用率、高衍射效率等性能著称。

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对于滨松空间光调制器LCOS本身的性质来说,它只改变光的相位,而不影响光的强度和偏振状态(振幅/光强的调制需要通过光路来实现)。通过改变电压来改变液晶的排列方式,相位调制随着液晶的排列方式而变化。通过CMOS背板和PC输出的DVI信号,液晶的排列是单像素可控的。

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而在文章开头我们也提到,空间光调制器涉及的应用比较多,那要怎么根据自己的研究需求来选择一位最得力的小伙伴呢?许多用户朋友可能在心里画了一个大写的问号。

 

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为了帮助各位用户亲人与这个问题say goodbye,这里,我们从滨松空间光调制器X10468/X13267/X13138系列出发,和大家聊一聊,关于空间光调制器选择的二三事~

型号选对,事半功倍

选择分辨率和像元大小

LCOS是由像素阵列组成的,目前滨松可以提供两种分辨率:792×600, 1272×1024;对于792×600分辨率的产品,还有两种像元大小可供选择:20μm,12.5μm。1589820504532318.jpg

*不同的分辨率和像元大小以系列表示在产品型号的前半部分,如X10468-08,X10468指的就是该型号的产品分辨率为792×600,像元大小为20μm。

表中的“有效面积(Effecttive area size)”是指LCOS头上可以对光进行调制的液晶面的面积。而用户在选型时,需要考虑该面积是否可以容纳下所需调制的光斑大小。

“填充因子(Fill factor)”则是指单个像素有效面积占总面积的百分比,它在影响光利用率方面比较关键。(光利用率在后文会将介绍)

需要特别注意的是,不是所有品牌的产品所标示的“填充因子(Fill factor)”都是一个概念!

一些品牌的填充因子(Fill factor)占比并没有考虑像素间间距(Inter pixel gap),所以通常此项的百分比很高,参数显得很“漂亮”(其填充因子占比计算方法见下图)。但用户不了解的是,其实其Inter pixel gap却很大,有的甚至高达1.3μm。

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滨松则本着实事求是的原则,将真正意义上的Fill factor呈现出来,并且保持了超小的Inter pixel gap:0.2μm。(滨松填充因子占比计算方法见下图)

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