大家对如何选择适合自身技术需求的空间光调制器产品颇有困惑,本文阐述一些观点,以期抛砖引玉的帮大家选择中意产品!
空间光调制器可以调控不同的光波参数,如下示意图,入射光束由控制信号操控调制单元,使得出射光束的振幅、或相位或偏振态的空间分布发生改变。
空间光调制器示意图
因此,在选择一款合适空间光调制器时,首先要明确调控哪种参数:振幅、相位还是偏振态,然后设计实验方案,进而判断产品选型。
对于液晶空间光调制器,HDSLM产品型号中的数字代表像素尺寸,R代表相位型,RA代表振幅型液晶空间光调制器,-NIR代表近红外波段,-TELCO代表通信波段,-G代表绿光波段。

*当产品镀膜为近红外波段时,则在产品型号中字母R的后面加上-NIR,例如HDSLM80R-NIR。
*当产品镀膜为通信波段时,则在产品型号中字母R的后面加上-TELCO,例如HDSLM80R-TELCO。
*当产品镀膜为绿光波段时,则在产品型号中字母R的后面加上-G,例如HDSLM80R-G。
*当产品调制类型为振幅型时,则在产品型号中字母R的后面加上字母A,例如基础振幅型产品型号为HDSLM80RA。
对于DMD型空间光调制器,HDSLM产品型号中的数字代表像素尺寸,D代表DMD类型SLM,D后面的数字代表微镜阵列对角线尺寸,UV代表363-420紫外波段,NIR代表800-2000nm波段,DDR代表高速内存版本、SSD代表板载存储SSD大容量版本,Smart代表自带算法版,可以智能控制和自定义开发。

01 相位型空间光调制器
相位型空间光调制器以液晶芯片为主。虽然科研论文有专门阐述DMD芯片实现相位调制,利用复振幅变换原理去理论证明实现相位调制的方法,但本身DMD不能直接调制相位,需要算法转换通过振幅变化实现相位调制。在展开之前,大家可以去企业标准网上查询《相位型液晶空间光调制器》了解空间光调制器的指标定义。下面就不同指标对于应用所代表的选择权重和价值进行了图解,方便大家按图索骥地选择合适的产品。
像素尺寸和衍射角度之间的关系
图摘自SID学术会议报告
不同应用课题与SLM指标之间的影响权重图
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说明:评估权重的涵义是分值越高,则该项指标对应用的影响越大,简单说该指标将直接影响研究课题所能实现的最终效果。
例如,像素大小尺寸直接影响全息显示的衍射视场角,这从理论上限制了全息研究课题所能实验得到的最大视场角。因此,单纯从像素尺寸角度而言,HDSLM36R明显更适合于全息显示研究。而在WSS波长选择开关应用中,相位稳定性和精度将直接影响最终系统的插入损耗,HDSLM80R-TEC空间光调制器在系统插入损耗上能优于其他海内外型号高达10dB以上,结果成为大规模工业设备的首选。对于HDSLM相位产品,建议的选择包括:
HDSLM80R:适合高精度的全息测量、光场调控和光束控制领域;且红外波段性能优异,重点推荐;
HDSLM36R:4K分辨率当红产品,集成了RGB准直光源和3色时序Gamma;特别适合微纳设计DOE模拟、彩色全息显示研究、全息AR成像技术等;
HDSLM38R:4K当红产品,覆盖红外波段,稳定性好,适合全息测量、全息存储等应用;
HDSLM45R/HDSLM64R:适合光场调控等应用;2K高清产品中性价比非常好;
HDSLM80R-NIR/HDSLM80R-TEC:适合红外应用,包括激光并行加工、激光隐切(轴向多焦点)。
HDSLM80R-TEC:1550nm波段,做WSS、TOF等光通信应用的不二之选。海内外大厂都在采用这款芯片和驱动开发产品。我们提供定制FPC排线和接口的服务,便于大家优化WSS设备光路。
02 振幅型空间光调制器
空间光调制器分液晶LCoS元件和DMD元件两大类,二者差异在于:
LCoS芯片有8bit/10bit的模拟信号受控单元,也有数字信号受控单元;但DMD芯片为1bit-16bit的数字信号受控单元。这导致振幅调控精度不同;
DMD为时间积分灰度模式,即振幅变化是一种时间积分,利用占空比来对应灰度信息,会导致高速曝光时信号不连续。LCoS则为绝对灰度,相对稳定。
DMD为电控微镜机械运动,可以偏振无关,因此光利用效率高,而LCoS芯片则偏振相关,须线偏振光入射,光能效率低。
DMD微秒量级响应时间,最大可到20KHz;LC液晶材料的响应时间为ms级;
DMD芯片为美国TI公司唯一供货,部分敏感客户受限;LCoS芯片来源充分,韩、日以及台湾香港地区都有厂家提供,同时,LCoS芯片产业供应链的自主选择多,从wafer采购或自研,镀膜到液晶封装、液晶材料等多个环节,国内外都有多家供应商,选择自主性高;
DMD芯片覆盖UV波段,功率阈值相对比较高。LCoS芯片因为液晶PA层的因素,UV波段寿命急剧下降,导致应用受限。
因此,选择DMD芯片或LCoS芯片,主要考虑能量利用率、响应时间、自主可控、灰度特性、损伤阈值和波长范围等因素。然后再根据课题需求,从性价比、像素大小、光路简便性等角度进行细化选择。
HDSLMD系列DMD类型空间光调制器因像素、帧率、版本类型不同而适用于不同的应用,客户可根据使用需求按需选择。
HDSLM80RA适合星模拟器、红外目标模拟器等应用,稳定性好;
HDSLM45RA适合开发高速结构光投影仪;
总结一下,相位型空间光调制器的选择,跟课题本身目标有着非常直接的关联,不同应用对指标体系的侧重点差别非常大,这就依赖于用户具有基础的科研素养并掌握充分的实验数据,才能真正选择“合适”的型号。尺有所短,寸有所长,“合适”才是最为重要的判断标准,单纯的对比指标参数已经没有意义。