1536 × 1536 Spatial Light Modulator – schnelle Hologrammsteuerung mit hoher Auflösung
Der 1536 × 1536 Spatial Light Modulator von Meadowlark Optics kombiniert eine hohe Pixelzahl mit sehr hohen Hologrammwechselraten und effizienter Phasenmodulation. Mit 1536 × 1536 Pixeln, einem Pixel Pitch von 20 × 20 µm und einer großen aktiven Fläche von 30,7 × 30,7 mm eignet sich der LCoS-SLM insbesondere für Anwendungen, bei denen komplexe Phasenmuster schnell und präzise verändert werden müssen.
Der SLM wurde gezielt für hohe Geschwindigkeit entwickelt. Die großen Pixel werden mit hoher Spannung angesteuert und ermöglichen durch ihre hohe Kapazität schnelle Schaltvorgänge und reduzieren gleichzeitig Fringing-Field-Effekte und Phase Ripple. Dies verbessert die Effizienz insbesondere bei Anwendungen mit großen Beugungswinkeln. Für optimale und reproduzierbare Performance wird der komplette SLM-Kopf thermisch geregelt.
Bis zu 600 Hologramme pro Sekunde
Ein besonderes Merkmal des 1536 × 1536 SLM ist die schnelle Hologram-to-Hologram-Ansteuerung. Bei 1064 nm erreicht das System Hologrammwechselraten von bis zu 600 fps bei 89 % der stationären Beugungseffizienz. Hologrammwechselraten bis 1000 fps wurden bei entsprechend reduzierter Effizienz demonstriert.
Damit eignet sich der SLM insbesondere für Anwendungen, bei denen nicht nur schnelle Flüssigkristall-Reaktionszeiten, sondern tatsächlich ein schneller Wechsel vollständiger komplexer Phasenmasken entscheidend ist.
On-Board-Speicher für schnelle Phasenmasken
Die Steuerelektronik empfängt 8-Bit-Phasenmasken mit 1536 × 1536 Pixeln über eine schnelle 16-Bit-PCIe-Datenverbindung. Zusätzlich können bis zu 2045 benutzerdefinierte Phasenmasken direkt auf der Controller-Hardware gespeichert werden.
Diese Phasenmasken lassen sich anschließend in beliebiger Reihenfolge abrufen. Die integrierte OverdrivePlus-Technologie berechnet dabei optimierte Übergänge zwischen den einzelnen Mustern. Für gespeicherte Hologramme beträgt die Trigger-Latenz lediglich 6 µs bei einem Jitter von 3–9 µs.
Hohe optische Effizienz und Phasenstabilität
Der SLM besitzt einen Fill Factor von 96 % und kombiniert reine analoge Phasenansteuerung mit hoher Reflektivität und hoher Effizienz erster Ordnung. Die thermische Regelung sorgt auch bei hohen Modulationsgeschwindigkeiten für stabile Betriebsbedingungen.
Die Kombination aus hoher Pixelzahl, großer aktiver Fläche und schneller Ansteuerung macht den 1536 × 1536 SLM besonders interessant für dynamische holografische Anwendungen und anspruchsvolle Wellenfrontformung.
Für schnelle holografische Anwendungen
Der 1536 × 1536 Spatial Light Modulator eignet sich insbesondere für Anwendungen, bei denen hohe räumliche Auflösung und schnelle dynamische Phasenmodulation gleichzeitig benötigt werden. Dazu gehören beispielsweise holografische Projektion und Photostimulation, Laserstrahlformung, adaptive Optik, Mikroskopie, optische Manipulation sowie Forschungsanwendungen in Photonik und Quantentechnologie.
Durch die Kombination aus 1536 × 1536 Pixeln, bis zu 600 fps bei hoher Effizienz und schnellem On-Board-Abruf gespeicherter Hologramme stellt das System eine leistungsfähige Lösung für anspruchsvolle dynamische Wellenfrontsteuerung dar.
Wellenlängen
Der 1536 × 1536 Spatial Light Modulator wird entsprechend der gewünschten Laserwellenlänge und Anwendung konfiguriert und kalibriert.
Die hohe Geschwindigkeit des Systems wird insbesondere für Anwendungen bei 1064 nm spezifiziert. Bei dieser Wellenlänge erreicht der SLM Hologramm-Bildraten von bis zu 600 fps bei 89 % der stationären Beugungseffizienz. Bis zu 1000 fps wurden bei entsprechend reduzierter Beugungseffizienz demonstriert.
Weitere Wellenlängen und kundenspezifische Konfigurationen sind auf Anfrage erhältlich.
Anwendungen
Die Kombination aus hoher Pixelzahl, großer aktiver Fläche und schneller Hologrammumschaltung macht den 1536 × 1536 Spatial Light Modulator insbesondere für dynamische Anwendungen der Wellenfront- und Strahlformung interessant.
- Holografische Projektion
- Holografische Photostimulation
- Laserstrahlformung
- Adaptive Optik und Wellenfrontkorrektur
- Holografische optische Pinzetten
- Mikroskopie
- PSF Engineering
- Optogenetik
- Quantenoptik und Quantum Computing
- Optische Informationsverarbeitung
- Strukturierte Beleuchtung
- Volumetrische Bildgebung
- Bildgebung durch streuende Medien
Meadowlark stellt für seine SLM-Plattform unter anderem Application Notes und Forschungsbeispiele zu Optogenetik, Pulse Shaping, Quantum Optics, Optical Tweezing, Mikroskopie, PSF Engineering und volumetrischer Bildgebung bereit.
OPTIONEN
Der 1536 × 1536 Spatial Light Modulator kann entsprechend der optischen Anwendung und den erforderlichen Betriebsbedingungen konfiguriert werden.
- Kalibrierung entsprechend der gewünschten Arbeitswellenlänge
- Konfiguration für hohe Hologramm-Bildraten
- Optimierung für hohe optische Leistung
- On-Board-Speicherung kundenspezifischer Phasenmasken
- Kundenspezifische Phasen- und Wellenfrontkalibrierung
- Integration in bestehende optische und experimentelle Systeme
Software und Steuerung
Der 1536 × 1536 Spatial Light Modulator verfügt über eine leistungsfähige Steuerelektronik für die schnelle Übertragung und Darstellung komplexer Phasenmasken.
High-Speed-Datenübertragung
Die Steuerelektronik empfängt 8-Bit-Phasenmasken mit 1536 × 1536 Pixeln vom Host-PC über eine schnelle 16-Bit-PCIe-Datenverbindung. Dadurch können auch große Phasenmuster mit hoher Geschwindigkeit übertragen und dargestellt werden.
On-Board-Speicher
Für besonders schnelle Abläufe können bis zu 2045 benutzerdefinierte Phasenmasken direkt auf der Controller-Hardware gespeichert werden. Die gespeicherten Muster lassen sich anschließend in beliebiger Reihenfolge aufrufen, ohne dass jedes Hologramm erneut vollständig vom Host-PC übertragen werden muss.
OverdrivePlus
Die integrierte OverdrivePlus-Technologie berechnet optimierte Übergänge zwischen aufeinanderfolgenden Phasenmasken. Dadurch werden schnelle Hologrammwechsel bei gleichzeitig hoher optischer Effizienz ermöglicht.
Bei 1064 nm erreicht das System Hologramm-Bildraten von bis zu 600 fps bei 89 % der stationären Beugungseffizienz. Bildraten bis 1000 fps wurden mit entsprechend reduzierter Effizienz demonstriert.
Präzise externe Synchronisation
Gespeicherte Hologramme können extern getriggert und mit anderen Komponenten eines optischen Systems synchronisiert werden.
- Trigger-Latenz: 6 µs
- Trigger-Jitter: 3–9 µs
- On-Board-Speicher: bis zu 2045 Phasenmasken
- Datenübertragung: 16-Bit PCIe
- Phasenmasken: 8 Bit, 1536 × 1536 Pixel
Damit eignet sich das System besonders für automatisierte Experimente und Anwendungen, bei denen eine exakt synchronisierte, schnelle Folge unterschiedlicher Wellenfronten benötigt wird.
