Phase SLM hardvertermékprofil teljesítménye
Háttérbevezetés
Dinamikus programozható optikai elemként a folyadékkristályos térbeli fénymodulátor (LC-SLM) nagyon fontos szerepet játszik a precíziós optikai modulációs alkalmazásokban, mint például a hullámfront alakítása és a nyalábvezérlés. Egy tipikus, csak fázisvezérelt SLM úgy működik, hogy fáziskésést indukál minden LCD pixelnél a feszültségszabályozás terhelésével, így szabályozva a beeső fény hullámfrontját.
Az optikai térvezérlési technológia finomirányítás felé történő fejlődésével a fázistípusú LC-SLM modulációs pontosságának is nagyobbnak kell lennie. Például az ultragyors intelligens feldolgozás területén fázis-SLM-re van szükség a hullámfront finomszabályozásához nagy fázismodulációs pontossággal; a mikroszkópos képalkotás területén fázis-SLM-re van szükség a magas jel-zaj arány és a nagy felbontású képalkotás eléréséhez. Az érintésmentes optikai mikromanipuláció területén fázis-SLM-re van szükség a nagy pontosságú és hatékony részecskebefogáshoz. A kereskedelmi forgalomban kapható SLM-ekben azonban általában fázistorzulás jelentkezik, ami számos problémához vezet az LCOS-eszközök hullámfront-vezérlésének gyakorlati alkalmazásában, például alacsony fénykihasználási hatékonysághoz, gyenge modulációs pontossághoz és végül a megfelelő funkciók megvalósításának képtelenségéhez.
Eredetét követően a fázistorzulást főként az SLM fizikai szerkezetének és a környezeti feltételeknek a fázismodulációjának nemlinearitása és nem egyenletessége okozza, ami két tényezőnek tulajdonítható:
1. A folyadékkristályra (LC) alkalmazott elektromos jel hibája;
1. ábra Dinamikus moduláció LUT modulációs hiba
2. Az SLM hordozó vagy a hátlap görbülete és az LC réteg egyenetlen vastagsága által okozott torzítás;
2. ábra Az SLM hardveres torzításának bemutatása
Az előbbi a meghajtómodul vezérlési hibája által okozott dinamikus fázisválaszhibához tartozik, amelyet a LUT korrigálhat. Az utóbbi a termékeszköz inherens jellemzője, amely befolyásolja a hatékonyságot és a hullámfront minőségét, és a modulált fázisprofil pontossága viszonylag alacsony, ami közvetlenül befolyásolja a fázismoduláció pontosságát. A probléma megoldása érdekében az SLM hardvert (fényszelepet) kell mérni és korrigálni.
SLM profiltesztelési és kalibrációs elvek
A nagy pontosságú fázismoduláción alapuló alkalmazási követelmények kielégítése és az SLM-termékek teljesítményének javítása érdekében a CMSI kifejlesztett egy statikus hullámfront-hiba- és korrekciós technológiát az SLM mérésére a Tyman-Green interferometria alapján. A rendszer optikai útvonaldiagramja a 3. ábrán látható. A konkrét működési elv a következő: A síkhullám a lézersugár kiterjesztése és kollimációja után keletkezik, amelyet a nyalábosztó (BS) két nyalábra oszt. Az egyik nyalábot a BS áteresztése besugározza az SLM-re, majd az SLM moduláció visszaveri. Egy másik fénysugár a BS visszaverődésével a referenciatükörre jut, és a referencia visszaverődés révén az SLM által modulált visszavert fény interferál a síktükör (M) által visszavert fénnyel, amikor áthalad a BS-en, majd a CCD összegyűjti és rögzíti az interferencia csíkot az elülső végén konfigurált 4f rendszeren keresztül.
3. ábra. Theyman Green interferometrikus optikai útvonal
Az SLM-et a 3. ábrán látható pozícióba helyezik, és az interferenciacsíkot CCD gyűjti össze az optikai útvonalrendszerben. A 4. ábra a mért SLM interferenciacsíkot mutatja.
4. ÁBRA Interferencia csíkmintázat gyűjtése
Ezután a kezdeti SLM profilkép és -adatok az interferenciacsík-feldolgozó algoritmussal nyerhetők ki. Az SLM-korrekció utáni profiladatok és képek a felületi profilkorrekciós algoritmussal nyerhetők ki, és mennyiségileg a gyakran használt PV és RMS profilértékelési indexekkel reprezentálhatók. Az alábbi 1. táblázat a három tesztelt és korrigált SLMS teszt- és korrekciós képeit és adatait sorolja fel.
1. táblázat Különböző típusú SLM kezdeti és módosított hátsó típusok
A fenti táblázatból látható, hogy a kezdeti profilhoz képest a módosított hátsó profil alapvetően lapos, és a profil RMS pontossága elérheti az 1/35λ@632,8nm értéket.
A felületi kalibráció hatása a modulációs hatásra
Az SLM korrekció előtti és utáni modulációs teljesítményének jobb összehasonlítása érdekében három gyakori nyaláb (Gauss-nyaláb, Airy-nyaláb és örvénynyaláb) modulációs hatását tesztelték egy valós fénytér-tesztrendszer felépítésével.
2. táblázat: A tényleges fénymező hibakeresési eredményei az SLM felületkorrekció előtt és után
A fenti teszteredményekből látható, hogy a módosított SLM modulációs hatás tökéletesebb lesz, és közelebb áll az elméleti hatáshoz.
Termékbevezetés
A vállalat legújabb 3.0-s szoftvere fenntartott egy profilkompenzációs interfészt a fázis SLM (532 nm és 635 nm) profilérzékelés és -korrekció kalibrálásának támogatására, a megfelelő profilkorrekciós fájl konfigurálására a különböző munkahullámhosszak szerint, és a profilkorrekció kompenzációjának megvalósítására a támogató szoftveren keresztül.