ประสิทธิภาพโปรไฟล์ผลิตภัณฑ์ฮาร์ดแวร์เฟส SLM
บทนำพื้นหลัง
LC-SLM ซึ่งเป็นองค์ประกอบออปติกแบบตั้งโปรแกรมได้แบบไดนามิก มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในแอปพลิเคชันการปรับแสงแบบแม่นยำ เช่น การปรับรูปหน้าคลื่นและ การควบคุมลำแสงSLM เฟสเดียวทั่วไปทำงานโดยการเหนี่ยวนำให้เกิดการหน่วงเวลาเฟสที่พิกเซล LCD แต่ละพิกเซลด้วยการโหลดการควบคุมแรงดันไฟฟ้าเพื่อให้สามารถควบคุมหน้าคลื่นของแสงตกกระทบได้
ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการควบคุมสนามแสงในทิศทางที่ละเอียด ความแม่นยำในการมอดูเลตของ LC-SLM ชนิดเฟสจึงจำเป็นต้องสูงขึ้น ยกตัวอย่างเช่น ในด้านการประมวลผลอัจฉริยะความเร็วสูง จำเป็นต้องใช้เฟส SLM เพื่อควบคุมหน้าคลื่นอย่างละเอียดด้วยความแม่นยำในการมอดูเลตเฟสสูง ในด้านการถ่ายภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์ จำเป็นต้องใช้เฟส SLM เพื่อให้ได้อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนสูงและการถ่ายภาพความละเอียดสูง ในด้านการจัดการไมโครออปติคอลแบบไร้สัมผัส จำเป็นต้องใช้เฟส SLM เพื่อการจับอนุภาคที่มีความแม่นยำสูงและมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม การบิดเบือนเฟสมักเกิดขึ้นใน SLM เชิงพาณิชย์ ซึ่งนำไปสู่ปัญหามากมายในการใช้งานการควบคุมหน้าคลื่นในทางปฏิบัติ แอลคอส อุปกรณ์ต่างๆ เช่น ประสิทธิภาพการใช้แสงต่ำ ความแม่นยำในการปรับเปลี่ยนต่ำ และสุดท้ายไม่สามารถใช้งานฟังก์ชันที่เกี่ยวข้องได้
จากแหล่งกำเนิด การบิดเบือนเฟสส่วนใหญ่เกิดจากความไม่เป็นเชิงเส้นและความไม่สม่ำเสมอของการปรับเฟสของโครงสร้างทางกายภาพของ SLM และสภาพแวดล้อม ซึ่งสามารถอธิบายได้จากปัจจัยสองประการ:
1. ข้อผิดพลาดในการขับเคลื่อนสัญญาณไฟฟ้าที่ใช้กับคริสตัลเหลว (LC)
รูปที่ 1 ข้อผิดพลาดการมอดูเลต LUT แบบไดนามิก
2. การบิดเบือนที่เกิดจากความโค้งของพื้นผิว SLM หรือแผ่นหลังและความหนาที่ไม่สม่ำเสมอของชั้น LC
รูปที่ 2 การแนะนำการบิดเบือนฮาร์ดแวร์ SLM
ข้อผิดพลาดแรกเกิดจากข้อผิดพลาดในการตอบสนองเฟสแบบไดนามิกที่เกิดจากข้อผิดพลาดในการควบคุมโมดูลไดรฟ์ ซึ่งสามารถแก้ไขได้ด้วย LUT ข้อผิดพลาดหลังเป็นคุณลักษณะเฉพาะของอุปกรณ์ผลิตภัณฑ์ ซึ่งจะส่งผลต่อประสิทธิภาพและคุณภาพของหน้าคลื่น และความแม่นยำของโปรไฟล์เฟสที่มอดูเลตค่อนข้างต่ำ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำของการมอดูเลตเฟส เพื่อแก้ไขปัญหานี้ จำเป็นต้องวัดและแก้ไขฮาร์ดแวร์ SLM (วาล์วแสง)
หลักการทดสอบและการสอบเทียบโปรไฟล์ SLM
เพื่อตอบสนองความต้องการใช้งานที่อิงตามการมอดูเลตเฟสความแม่นยำสูงและปรับปรุงประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ SLM CMSI ได้พัฒนาเทคโนโลยีแก้ไขข้อผิดพลาดและการแก้ไขหน้าคลื่นสถิตสำหรับการวัด SLM โดยใช้อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ Tyman-Green แผนภาพเส้นทางแสงของระบบแสดงในรูปที่ 3 หลักการทำงานเฉพาะมีดังนี้: คลื่นระนาบเกิดขึ้นหลังจากการขยายและการรวมลำแสงเลเซอร์ ซึ่งถูกแบ่งออกเป็นสองลำแสงโดยตัวแยกลำแสง (Beam Splitter: BS) ลำแสงหนึ่งถูกฉายไปยัง SLM โดยการส่งผ่าน BS แล้วสะท้อนกลับโดยการมอดูเลต SLM อีกลำแสงหนึ่งถูกฉายไปยังกระจกอ้างอิงโดยการสะท้อน BS และด้วยการสะท้อนอ้างอิง แสงที่สะท้อนจาก SLM จะรบกวนแสงที่สะท้อนจากกระจกแบน (M) เมื่อผ่าน BS จากนั้น CCD จะสามารถรวบรวมและบันทึกขอบการรบกวนผ่านระบบ 4f ที่กำหนดค่าไว้ที่ส่วนหน้า
รูปที่ 3 เส้นทางแสงอินเตอร์เฟอโรเมตริก Theyman Green
วาง SLM ในตำแหน่งที่แสดงในรูปที่ 3 และขอบรบกวนจะถูกเก็บรวบรวมโดย CCD ในระบบเส้นทางแสง รูปที่ 4 แสดงขอบรบกวน SLM ที่วัดได้
รูปที่ 4 รวบรวมรูปแบบขอบรบกวน
จากนั้นจึงสามารถหาภาพโปรไฟล์ SLM เบื้องต้นและข้อมูลได้โดยอัลกอริทึมการประมวลผลขอบรบกวน ข้อมูลโปรไฟล์และภาพหลังจากการแก้ไข SLM สามารถหาได้จากอัลกอริทึมการแก้ไขโปรไฟล์พื้นผิว และแสดงเชิงปริมาณโดยดัชนีประเมินโปรไฟล์ที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ PV และ RMS ตารางที่ 1 ด้านล่างแสดงภาพทดสอบและภาพแก้ไขและข้อมูลของ SLMS ทั้งสามรุ่นที่ทดสอบและแก้ไขแล้ว
ตารางที่ 1 ประเภทต่างๆ ของ SLM ประเภทเริ่มต้นและประเภทหลังที่ปรับเปลี่ยน
จะเห็นได้จากตารางด้านบนว่าเมื่อเปรียบเทียบกับโปรไฟล์เริ่มต้น โปรไฟล์ด้านหลังที่ปรับเปลี่ยนแล้วมีแนวโน้มที่จะเป็นแบบแบนโดยพื้นฐาน และความแม่นยำ RMS ของโปรไฟล์นั้นสามารถไปถึง 1/35λ@632.8nm ได้
อิทธิพลของการสอบเทียบพื้นผิวต่อผลการปรับเปลี่ยน
เพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพการมอดูเลตของ SLM ก่อนและหลังการแก้ไขได้ดีขึ้น จึงได้ทดสอบเอฟเฟกต์การมอดูเลตของลำแสงสามแบบทั่วไป (ลำแสงเกาส์เซียน ลำแสงโปร่ง และลำแสงวอร์เท็กซ์) โดยการสร้างระบบทดสอบสนามแสงจริง
ตารางที่ 2 ผลการแก้จุดบกพร่องของสนามแสงจริงก่อนและหลังการแก้ไขพื้นผิว SLM
จากผลการทดสอบข้างต้นจะเห็นได้ว่าเอฟเฟกต์การมอดูเลต SLM ที่ปรับเปลี่ยนแล้วจะสมบูรณ์แบบมากขึ้นและใกล้เคียงกับเอฟเฟกต์เชิงทฤษฎีมากขึ้น
การเปิดตัวผลิตภัณฑ์
ซอฟต์แวร์ 3.0 ล่าสุดของบริษัทได้สำรองอินเทอร์เฟซการชดเชยโปรไฟล์เพื่อรองรับการตรวจจับและการสอบเทียบการแก้ไขโปรไฟล์เฟส SLM (สำหรับ 532 นาโนเมตรและ 635 นาโนเมตร) กำหนดค่าไฟล์การแก้ไขโปรไฟล์ที่สอดคล้องกันตามความยาวคลื่นการทำงานที่แตกต่างกัน และตระหนักถึงการชดเชยการแก้ไขโปรไฟล์ผ่านซอฟต์แวร์สนับสนุน