Απόδοση προφίλ προϊόντος υλικού SLM φάσης

Εισαγωγή στο ιστορικό

Ως δυναμικό προγραμματιζόμενο οπτικό στοιχείο, ο διαμορφωτής χωρικού φωτός υγρών κρυστάλλων (LC-SLM) παίζει πολύ σημαντικό ρόλο σε εφαρμογές οπτικής διαμόρφωσης ακριβείας, όπως η διαμόρφωση μετώπου κύματος και Έλεγχος δέσμηςΈνα τυπικό SLM μόνο φάσης λειτουργεί προκαλώντας καθυστέρηση φάσης σε κάθε εικονοστοιχείο LCD φορτώνοντας έλεγχο τάσης για να επιτευχθεί ρύθμιση του μετώπου κύματος του προσπίπτοντος φωτός.

Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας ελέγχου οπτικού πεδίου προς την κατεύθυνση λεπτών, η ακρίβεια διαμόρφωσης του LC-SLM τύπου φάσης απαιτείται να είναι υψηλότερη. Για παράδειγμα, στον τομέα της εξαιρετικά γρήγορης ευφυούς επεξεργασίας, το SLM φάσης απαιτείται για την επίτευξη λεπτής ρύθμισης του μετώπου κύματος με υψηλή ακρίβεια διαμόρφωσης φάσης. Στον τομέα της μικροσκοπικής απεικόνισης, το SLM φάσης απαιτείται για την επίτευξη υψηλού λόγου σήματος προς θόρυβο και απεικόνισης υψηλής ανάλυσης. Στον τομέα της οπτικής μικροχειραγώγησης χωρίς επαφή, το SLM φάσης απαιτείται για την επίτευξη υψηλής ακρίβειας και αποτελεσματικής σύλληψης σωματιδίων. Ωστόσο, η παραμόρφωση φάσης εμφανίζεται συνήθως σε εμπορικά SLM, γεγονός που οδηγεί σε πολλά προβλήματα στην πρακτική εφαρμογή του ελέγχου μετώπου κύματος. Lcos συσκευές, όπως χαμηλή απόδοση αξιοποίησης φωτός, κακή ακρίβεια διαμόρφωσης και, τέλος, αδυναμία υλοποίησης των αντίστοιχων λειτουργιών.

Σύμφωνα με την προέλευσή της, η παραμόρφωση φάσης προκαλείται κυρίως από τη μη γραμμικότητα και την ανομοιομορφία της διαμόρφωσης φάσης της φυσικής δομής του SLM και των περιβαλλοντικών συνθηκών, η οποία μπορεί να αποδοθεί σε δύο παράγοντες:

1. Το σφάλμα που προκαλεί το ηλεκτρικό σήμα που εφαρμόζεται στον υγρό κρύσταλλο (LC).

Σχήμα 1 Σφάλμα διαμόρφωσης LUT δυναμικής διαμόρφωσης

2. Παραμόρφωση που προκαλείται από την καμπυλότητα του υποστρώματος SLM ή του backplane και το ανώμαλο πάχος του στρώματος LC.

Σχήμα 2 Εισαγωγή στην παραμόρφωση υλικού SLM

Το πρώτο ανήκει στο σφάλμα δυναμικής απόκρισης φάσης που προκαλείται από σφάλμα ελέγχου της μονάδας κίνησης, το οποίο μπορεί να διορθωθεί με LUT. Το τελευταίο είναι ένα εγγενές χαρακτηριστικό της συσκευής του προϊόντος, το οποίο θα επηρεάσει την απόδοση και την ποιότητα του μετώπου κύματος, και η ακρίβεια του διαμορφωμένου προφίλ φάσης είναι σχετικά χαμηλή, γεγονός που επηρεάζει άμεσα την ακρίβεια της διαμόρφωσης φάσης. Για να λυθεί αυτό το πρόβλημα, το υλικό SLM (βαλβίδα φωτός) πρέπει να μετρηθεί και να διορθωθεί.

Αρχές δοκιμής και βαθμονόμησης προφίλ SLM

Προκειμένου να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις της εφαρμογής που βασίζονται στη διαμόρφωση φάσης υψηλής ακρίβειας και να βελτιώσει την απόδοση των προϊόντων SLM, το CMSI έχει αναπτύξει μια τεχνολογία σφάλματος και διόρθωσης στατικού μετώπου κύματος για τη μέτρηση του SLM με βάση την παρεμβολομετρία Tyman-Green. Το διάγραμμα οπτικής διαδρομής του συστήματος φαίνεται στο Σχήμα 3. Η συγκεκριμένη αρχή λειτουργίας έχει ως εξής: Το επίπεδο κύμα σχηματίζεται μετά την εκτόνωση και την ευθυγράμμιση της δέσμης λέιζερ, η οποία διαιρείται σε δύο δέσμες από τον διαχωριστή δέσμης (BS). Μία δέσμη ακτινοβολείται στο SLM μέσω μετάδοσης BS και στη συνέχεια ανακλάται μέσω διαμόρφωσης SLM. Μια άλλη δέσμη φωτός ακτινοβολείται στον καθρέφτη αναφοράς μέσω ανάκλασης BS και μέσω ανάκλασης αναφοράς, το ανακλώμενο φως που διαμορφώνεται από το SLM παρεμβάλλεται στο φως που ανακλάται από τον επίπεδο καθρέφτη (M) όταν διέρχεται από τον BS και στη συνέχεια το CCD μπορεί να συλλέξει και να καταγράψει το κροσσικό παρεμβολής μέσω του συστήματος 4f που έχει διαμορφωθεί στο μπροστινό του άκρο.

Σχήμα 3. Συμβολομετρική οπτική διαδρομή Theyman Green

Το SLM τοποθετείται στη θέση που φαίνεται στο ΣΧ. 3 και το κρόκος παρεμβολής συλλέγεται από το CCD στο σύστημα οπτικής διαδρομής. Το ΣΧ. 4 δείχνει το μετρούμενο κρόκος παρεμβολής SLM.

ΣΧ. 4 Συλλεγμένο μοτίβο κροσσών παρεμβολής

Στη συνέχεια, η αρχική εικόνα και τα δεδομένα προφίλ SLM μπορούν να ληφθούν από τον αλγόριθμο επεξεργασίας κροσσών παρεμβολής. Τα δεδομένα και οι εικόνες προφίλ μετά τη διόρθωση SLM μπορούν να ληφθούν από τον αλγόριθμο διόρθωσης προφίλ επιφάνειας και αναπαρίστανται ποσοτικά από τους συνήθως χρησιμοποιούμενους δείκτες αξιολόγησης προφίλ PV και RMS. Ο Πίνακας 1 παρακάτω παραθέτει τις εικόνες και τα δεδομένα δοκιμής και διόρθωσης των τριών SLMS που δοκιμάστηκαν και διορθώθηκαν.

Πίνακας 1 Διαφορετικοί τύποι αρχικών και τροποποιημένων οπίσθιων τύπων SLM

Από τον παραπάνω πίνακα φαίνεται ότι σε σύγκριση με το αρχικό προφίλ, το τροποποιημένο πίσω προφίλ τείνει να είναι βασικά επίπεδο και η ακρίβεια RMS του προφίλ μπορεί ουσιαστικά να φτάσει το 1/35λ@632.8nm.

Η επίδραση της βαθμονόμησης επιφάνειας στο φαινόμενο διαμόρφωσης

Προκειμένου να συγκριθεί καλύτερα η απόδοση διαμόρφωσης του SLM πριν και μετά τη διόρθωση, δοκιμάστηκε το φαινόμενο διαμόρφωσης τριών κοινών δεσμών (Γκαουσιανή δέσμη, δέσμη Airy και δέσμη στροβίλου) κατασκευάζοντας ένα σύστημα δοκιμών πραγματικού φωτεινού πεδίου.

Πίνακας 2 Αποτελέσματα εντοπισμού σφαλμάτων του πραγματικού φωτεινού πεδίου πριν και μετά τη διόρθωση επιφάνειας SLM

Από τα παραπάνω αποτελέσματα των δοκιμών, μπορεί να φανεί ότι το τροποποιημένο φαινόμενο διαμόρφωσης SLM θα είναι πιο τέλειο και πιο κοντά στο θεωρητικό αποτέλεσμα.

Κυκλοφορία προϊόντος

Το πιο πρόσφατο λογισμικό 3.0 της εταιρείας έχει δεσμεύσει μια διεπαφή αντιστάθμισης προφίλ για την υποστήριξη της ανίχνευσης και της βαθμονόμησης διόρθωσης προφίλ φάσης SLM (για 532nm και 635nm), τη διαμόρφωση του αντίστοιχου αρχείου διόρθωσης προφίλ σύμφωνα με διαφορετικά μήκη κύματος λειτουργίας και την πραγματοποίηση της αντιστάθμισης της διόρθωσης προφίλ μέσω υποστηρικτικού λογισμικού.