ประสิทธิภาพโปรไฟล์ผลิตภัณฑ์ฮาร์ดแวร์เฟส SLM

บทนำพื้นหลัง

LC-SLM ซึ่งเป็นองค์ประกอบออปติกแบบตั้งโปรแกรมได้แบบไดนามิก มีบทบาทสำคัญมากในการใช้งานการปรับแสงแบบแม่นยำ เช่น การปรับรูปหน้าคลื่นและการควบคุมลำแสงSLM เฟสเดียวทั่วไปทำงานโดยการเหนี่ยวนำให้เกิดความล่าช้าของเฟสที่พิกเซล LCD แต่ละพิกเซลด้วยการโหลดการควบคุมแรงดันไฟฟ้าเพื่อให้สามารถควบคุมหน้าคลื่นของแสงตกกระทบได้

ด้วยการพัฒนาของเทคโนโลยีการควบคุมสนามแสงในทิศทางที่ละเอียด ความแม่นยำในการมอดูเลตของ LC-SLM ประเภทเฟสจึงจำเป็นต้องสูงขึ้น ตัวอย่างเช่น ในด้านการประมวลผลอัจฉริยะที่รวดเร็วเป็นพิเศษ จำเป็นต้องใช้ SLM แบบเฟสเพื่อควบคุมหน้าคลื่นอย่างละเอียดด้วยความแม่นยำในการมอดูเลตเฟสสูง ในด้านการถ่ายภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์ จำเป็นต้องใช้ SLM แบบเฟสเพื่อให้ได้อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนสูงและการถ่ายภาพความละเอียดสูง ในด้านการจัดการไมโครออปติกแบบไร้การสัมผัส จำเป็นต้องใช้ SLM แบบเฟสเพื่อให้ได้การจับอนุภาคที่มีความแม่นยำสูงและมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม การบิดเบือนเฟสมักเกิดขึ้นใน SLM เชิงพาณิชย์ ซึ่งนำไปสู่ปัญหาต่างๆ มากมายในการใช้งานจริงของการควบคุมหน้าคลื่นลคอสอุปกรณ์ต่างๆ เช่น ประสิทธิภาพการใช้แสงต่ำ ความแม่นยำในการมอดูเลตต่ำ และสุดท้ายไม่สามารถใช้งานฟังก์ชันที่เกี่ยวข้องได้

จากแหล่งกำเนิด การบิดเบือนเฟสส่วนใหญ่เกิดจากความไม่เป็นเชิงเส้นและความไม่สม่ำเสมอของการมอดูเลตเฟสของโครงสร้างทางกายภาพของ SLM และสภาพแวดล้อม ซึ่งสามารถอธิบายได้จากปัจจัย 2 ประการ ได้แก่

1. ข้อผิดพลาดในการขับเคลื่อนสัญญาณไฟฟ้าที่ใช้กับคริสตัลเหลว (LC)

รูปที่ 1 ข้อผิดพลาดในการมอดูเลต LUT แบบไดนามิก

2. การบิดเบือนที่เกิดจากความโค้งของพื้นผิว SLM หรือแผ่นหลังและความหนาที่ไม่สม่ำเสมอของชั้น LC

รูปที่ 2 การแนะนำการบิดเบือนฮาร์ดแวร์ SLM

ข้อผิดพลาดในการตอบสนองเฟสแบบไดนามิกที่เกิดจากข้อผิดพลาดในการควบคุมโมดูลไดรฟ์ ซึ่งสามารถแก้ไขได้ด้วย LUT ข้อผิดพลาดในการตอบสนองเฟสแบบไดนามิกเป็นคุณลักษณะที่มีอยู่ในอุปกรณ์ผลิตภัณฑ์ ซึ่งจะส่งผลต่อประสิทธิภาพและคุณภาพของหน้าคลื่น และความแม่นยำของโปรไฟล์เฟสที่ปรับเปลี่ยนนั้นค่อนข้างต่ำ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำของการมอดูเลตเฟส เพื่อแก้ไขปัญหานี้ จำเป็นต้องวัดและแก้ไขฮาร์ดแวร์ SLM (วาล์วไฟ)

หลักการทดสอบและการสอบเทียบโปรไฟล์ SLM

เพื่อตอบสนองความต้องการในการใช้งานที่อิงตามการมอดูเลตเฟสที่มีความแม่นยำสูงและปรับปรุงประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ SLM CMSI ได้พัฒนาเทคโนโลยีแก้ไขข้อผิดพลาดและการแก้ไขหน้าคลื่นสถิตสำหรับการวัด SLM ที่ใช้การรบกวนแบบ Tyman-Green แผนภาพเส้นทางแสงของระบบแสดงไว้ในรูปที่ 3 หลักการทำงานเฉพาะมีดังนี้ คลื่นระนาบเกิดขึ้นหลังจากการขยายและการรวมลำแสงเลเซอร์ ซึ่งแบ่งออกเป็นสองลำแสงโดยตัวแยกลำแสง (Beam splitter หรือ BS) ลำแสงหนึ่งจะฉายไปที่ SLM โดยการส่งผ่าน BS จากนั้นสะท้อนกลับด้วยการมอดูเลต SLM ลำแสงอีกลำหนึ่งจะฉายไปที่กระจกอ้างอิงโดยการสะท้อน BS และด้วยการสะท้อนอ้างอิง แสงที่สะท้อนกลับซึ่งมอดูเลตโดย SLM จะรบกวนแสงที่สะท้อนกลับโดยกระจกแบน (M) เมื่อผ่าน BS จากนั้น CCD จะสามารถรวบรวมและบันทึกขอบการรบกวนผ่านระบบ 4f ที่กำหนดค่าไว้ที่ส่วนหน้าได้

รูปที่ 3 เส้นทางแสงอินเตอร์เฟอโรเมตริก Theyman Green

วาง SLM ไว้ในตำแหน่งที่แสดงในรูปที่ 3 และขอบรบกวนจะถูกเก็บรวบรวมโดย CCD ในระบบเส้นทางแสง รูปที่ 4 แสดงขอบรบกวน SLM ที่วัดได้

รูปที่ 4 รวบรวมรูปแบบขอบรบกวน

จากนั้นจึงสามารถรับภาพโปรไฟล์ SLM เบื้องต้นและข้อมูลได้โดยอัลกอริทึมการประมวลผลขอบรบกวน ข้อมูลโปรไฟล์และภาพหลังจากการแก้ไข SLM สามารถรับได้โดยอัลกอริทึมการแก้ไขโปรไฟล์พื้นผิว และแสดงเชิงปริมาณโดยดัชนีการประเมินโปรไฟล์ที่ใช้กันทั่วไปคือ PV และ RMS ตารางที่ 1 ด้านล่างแสดงภาพทดสอบและแก้ไขและข้อมูลของ SLMS ทั้งสามที่ทดสอบและแก้ไข

ตารางที่ 1 ประเภท SLM ด้านหลังเริ่มต้นและหลังดัดแปลงที่แตกต่างกัน

จะเห็นได้จากตารางด้านบนว่าเมื่อเปรียบเทียบกับโปรไฟล์เริ่มต้นแล้ว โปรไฟล์ด้านหลังที่ปรับเปลี่ยนมีแนวโน้มที่จะแบนโดยพื้นฐาน และความแม่นยำ RMS ของโปรไฟล์นั้นสามารถเข้าถึง 1/35λ@632.8nm ได้

อิทธิพลของการสอบเทียบพื้นผิวต่อผลการปรับเปลี่ยน

เพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพการมอดูเลตของ SLM ก่อนและหลังการแก้ไขได้ดีขึ้น จึงมีการทดสอบเอฟเฟกต์การมอดูเลตของลำแสงทั่วไป 3 ชนิด (ลำแสงแบบเกาส์เซียน ลำแสงแบบโปร่ง และลำแสงแบบวอร์เท็กซ์) โดยการสร้างระบบทดสอบสนามแสงจริง

ตารางที่ 2 ผลการดีบักของสนามแสงจริงก่อนและหลังการแก้ไขพื้นผิว SLM

จากผลการทดสอบข้างต้นจะเห็นได้ว่าเอฟเฟกต์การปรับ SLM ที่ปรับเปลี่ยนแล้วจะสมบูรณ์แบบมากขึ้นและใกล้เคียงกับเอฟเฟกต์ทางทฤษฎีมากขึ้น

การเปิดตัวผลิตภัณฑ์

ซอฟต์แวร์ 3.0 ล่าสุดของบริษัทมีอินเทอร์เฟซการชดเชยโปรไฟล์เพื่อรองรับการตรวจจับและการสอบเทียบการแก้ไขโปรไฟล์ SLM เฟส (สำหรับ 532 นาโนเมตรและ 635 นาโนเมตร) กำหนดค่าไฟล์การแก้ไขโปรไฟล์ที่สอดคล้องกันตามความยาวคลื่นการทำงานที่แตกต่างกัน และตระหนักถึงการชดเชยการแก้ไขโปรไฟล์ผ่านซอฟต์แวร์สนับสนุน