Пространственные модуляторы от MeadowLark Optics, Hamamatsu Photonics и HOLOEYE

Дата публикации: 23.04.2020 07:00

Пространственные модуляторы MeadowLark Optics, Hamamatsu Photonics и HOLOEYE

Пространственные модуляторы света (далее SLM от англ. "spatial light modulator") обеспечивают детальное управление светом, позволяя создавать двумерные световые структуры с управляемыми пользователем характеристиками. Такие устройства обладают множеством различных применений в фотонике. При формировании изображений SLM можно использовать для выравнивания волнового фронта, корректируя при этом аберрации. Они также могут разделять лазерный пучок на несколько пятен, сосредоточенных в трехмерном пространстве. В телекоммуникациях они могут применяться для кодирования сигналов, увеличивая ширину полосы пропускания. Также SLM, обладающие высоким порогом повреждения, могут быть использованы в лазерной обработке. Еще одним возможным и весьма интересным применением SLM является формирование вихревых пучков, например, широко применяются при манипулировании частицами и охлаждении атомов.

Жидкие кристаллы – широкий класс диэлектрических веществ, электрооптические свойства которых до середины прошлого столетия оставались неизвестными. В современных SLM все чаще используют жидкие кристаллы благодаря их технологичности, выраженным пороговым свойствам, высокой крутизны модуляционной характеристики, высокого оптического качества. Каждый пиксель SLM позволяет индивидуально контролировать фазу или амплитуду света, проходящего через него или отражающегося от него. Калибровка пикселей осуществляется через специализированное программное обеспечение в зависимости от конкретного применения.

Пространственный модулятор световых волн сегодня стал полноценным научным решением с широким функционалом, о котором рассказывается в этой статье. В обзор включены несколько представителей линеек модуляторов света ShapeShifter от MeadowLark Optics, модулятор серии X10468 от Hamamatsu Photonics и фазовый модулятор PLUTO производства HOLOEYE.

Об отличиях технологий разработки SLM

Матрица ShapeShifter. Линейная матрица ShapeShifter – разработка MeadowLark Optics – позволяет воссоздать временной профиль фронта фемтосекундного светового импульса, например, в спектроскопии Адамара, оптических системах хранения данных. Размеры пикселя в матрице составляют 98 мкм.

Двумерная матрица ShapeShifter в пространственном модуляторе HEX MeadowLark подходит для популярных сегодня исследований в области адаптивной оптики: высокоразрешающая визуализация в средах, влияние которых приводит к возникновению оптических аберраций.

Двумерные матрицы состоят из оптических ретардеров на основе жидких кристаллов, с помощью которых осуществляется предварительно заданный сдвиг фаз. Сдвигом фаз достигается коррекция волнового фронта линейно поляризованного света и устраняются различные аберрации. HEX представлен в двух конфигурациях: для амплитудной и фазовой модуляции соответственно.

Модулятор работает с длинами волн от 450 нм до 1800 нм. Погрешность сдвига фаз не превышает 2%, расходимость пучка на выходе не более 2 дуговых минут. Прибор отличает высокая устойчивость к внешним условиям: возможна эксплуатация модулятора при температуре внешней среды от 10°С до 45°С. Подключение к компьютеру осуществляется через стандартный USB разъем.

Технология LCoS – Hamamatsu Photonics vs. HOLOEYE. Модуляторы X10468 разработаны на базе отражающих микродисплеев. С помощью технологии LCoS реализована рекордная эффективность пропускания света со 100% сохранением интенсивности и мощности исходного пучка. Модулятор применяется в приложениях лазерной обработки поверхностей, микроскопии, оптических ловушках. На экране компьютера пользователь может оценить влияние нелинейных эффектов в кристаллах, а также ошибку волнового фронта – прибор оснащен разъемом USB. Линейка X10468 Hamamatsu Photonics включает сразу 7 стандартных моделей, различных по внутренней конфигурации:

X10468-02, X10468-03, X10468-04, X10468-05 оснащены диэлектрическим зеркалом, обеспечивающим 90% пропускание света. Рабочий диапазон этих моделей заметно ограничен в отличие от X10468-01, X10468-07, X10468-08 – данные модуляторы отличаются высокой дифракционной эффективностью в широком диапазоне волн и пропускают до 72% излучения. Потери на отражение вызывают интерференцию волн в диапазоне от 700 нм до 900 нм в X10468-07 и в диапазоне 1150 нм – 1400 нм в модуляторе X10468-08. Потери излучения на дифракцию в модуляторе составляют менее 5%. Сдвиг фаз соответствует 2π. Разрешение матрицы в модуляторе соответствует стандарту SVGA и составляет 800 х 600 пикселей. Эффективная площадь матрицы (16 х 12 мм) при эксплуатации заполняется на 95%, обеспечивая наибольшее пространственное разрешение: 25 пар линий/мм. Время нарастания модулирующего импульса колеблется от 10 мс до 30 мс в зависимости от настроенной длины волны.

PLUTO – разработка немецкой компании HOLOEYE. В основе модулятора – матрица из отражающих микродисплеев с разрешением HDTV (1920 × 1080 пикселей). Микродисплеи обеспечивают фазовый сдвиг при модуляции, равный 2π для волн длиной до 1550 нм. Подключив модулятор к ПК через стандартный видеоинтерфейс, пользователь может управлять и контролировать параметры модуляции в реальном времени. Принцип "plug-and-play", реализованный в PLUTO, значительно сократил время запуска и обработки данных. Компактный, функциональный и высокоскоростной, этот пространственный модулятор применяется в оптических ловушках, интерферометрии, литографии и голографии. Эффективная область матрицы составляет 15.36 х 8.64 мм, коэффициент заполнения достигает 87%. Интенсивность дифракционного максимума нулевого порядка составляет 60%. Допускается работа модулятора при температуре внешней среды от 10°C до 70°C, УФ излучение поглощается фильтрами.

	Hamamatsu Photonics	HOLOEYE	MeadowLark Optics
Рабочий диапазон	460-1100 нм*	420-1600 нм*	450-1800 нм*
Разрешение матрицы	800х600	1920х1080	Двумерная/одномерная матрица ShapeShifter
Площадь эффективной области матрицы	15.8х12 мм	15.36х8.64 мм
Шаг пикселя	20 мкм	8 мкм
Частота	60 Гц	60 Гц

*Уточняется при заказе.

Компания INSCIENCE помогает своим заказчикам решать любые вопросы и потребности по продукции MeadowLark Optics, HOLOEYE, Hamamatsu Photonics на территории РФ

Теги hamamatsu photonics meadowlark optics пространственный модулятор света holoeye

Новые статьи

Характеристика свойств субхондральной кости человека с помощью спектроскопии в ближней инфракрасной области (БИК)

Дегенеративные заболевания суставов часто характеризуются изменениями свойств суставного хряща и субхондральной кости. Эти изменения часто связаны с толщиной субхондральной пластинки и морфологией трабекулярной кости. Таким образом, оценка целостности субхондральной кости может дать важные сведения для диагностики патологий суставов. В данном исследовании изучается потенциал оптической спектроскопии для характеристики свойств субхондральной кости человека. Образцы остеохондральной кости (n = 50 – количество образцов) были извлечены из коленного сустава трупа человека (n = 13) в четырех анатомических точках и подвергнуты БИК-спектроскопии(в ближней инфракрасной области). Затем образцы были исследованы с помощью микрокомпьютерной томографии для определения морфометрических характеристик субхондральной кости, включая: толщину пластинки (Sb.Th), толщину трабекул (Tb.Th), объемную долю (BV/TV) и индекс модели структуры (SMI). Связь между свойствами субхондральной кости и спектральными данными в 1-м (650 - 950 нм), 2-м (1100 - 1350 нм) и 3-м (1600-1870 нм) оптических окнах была исследована с помощью многомерного метода частичных наименьших квадратов (PLS) регрессии. Значимые корреляции (p < 0.0001) и относительно низкие ошибки прогнозирования были получены между спектральными данными в 1-м оптическом окне и Sb.Th (R²= 92.3%, ошибка = 7.1%), Tb.Th (R²= 88.4%, ошибка = 6.7%), BV/TV (R²= 83%, ошибка = 9.8%) и SMI (R²= 79.7%, ошибка = 10.8%). Таким образом, БИК-спектроскопия в 1-м тканевом оптическом окне способна характеризовать и оценивать свойства субхондральной кости и потенциально может быть адаптирована во время артроскопии.

Моделирование нервного волокна на основе оптического волновода

Миелинизированные аксоны являются многообещающими кандидатами для передачи нервных сигналов и света ввиду их волноводных структур. С другой стороны, с появлением таких заболеваний, как рассеянный склероз и нарушений формирования и передачи нервных сигналов из-за демиелинизации, понимание свойств миелинизированного аксона как волновода приобретает большую важность. Настоящее исследование направлено на то, чтобы показать, что профиль показателя преломления (ПП) миелинизированного аксона играет существенную роль в передаче лучей в нем.

Оптимизация обнаружения сверхслабых световых потоков

В ходе исследования, описанного в данной статье, были объединены статистическая модель, анализ шумов детектора и эксперименты по калибровке. Согласно результатам, видимый свет может быть обнаружен с помощью ПЗС камеры с электронным умножителем с соотношением сигнал/шум, равным 3, для потоков с количеством фотонов менее 30 фотонов с⁻¹ см⁻².

Диагностика импульсного плазменного потока

Импульсные плазменные потоки в плазменных ускорителях широко используются для решения ряда научных и практических задач. Особый интерес среди применений импульсных плазменных потоков представляют термоядерный синтез и астрофизические исследования, например, экспериментальное исследование взаимодействия импульсного плазменного потока с материалами.

Полные высокопроизводительные настольные системы сканирования HSI PUSH-BROOM

Применение гиперспектральной визуализации заметно расширилось за последние годы. Тем не менее, остается общая проблема, а именно: предоставление полного интегрированного решения для фиксации 2-D гиперспектральных изображений в компактном настольном формате, которое предоставляет подробную спектральную информацию для определения компонентов, количества и их распределения в плоскости сканирования.

Автофлуоресцентная микроскопия — идентификация бактериальных сигналов на образцах горных пород

Распространенным методом обнаружения микробов в жидких и нежидких образцах является окрашивание флуоресцентными красителями, при котором образцы окрашиваются флуорофором, возбуждаемым фотонами от источника света. Флуорофоры — это молекулы, которые проявляют флуоресценцию, и могут быть биомолекулами естественного происхождения (в этом случае флуоресценция называется автофлуоресценцией), флуоресцентными красителями (синтезированными молекулами) или минералами. Конкретные применения красителей включают обнаружение и перечисление бактерий, визуализацию экспрессии генов и обнаружение биомолекул, которые иначе невозможно было бы отследить.