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空間光調制器LCOS-SLM光強閾值資料及計算方法

一、 損傷原理

        強光造成的LCOS不可逆損傷,主要分為以下三種類型。


1. 激光能量被LCOS吸收,溫度持續上升,產生相位漂移。這種損傷閾值是由激光的平均功率所決定的,可以通過制冷來提高閾值。


2. 對于脈沖激光來說,由于單個脈沖的瞬間能量極高,還可能造成另外一種對LCOS的損傷。即LCOS對激光的非線性吸收,會導致溫度的急速上升和液晶層的損壞。這個由峰值功率決定閾值。


3. 紫外線可能會對LCOS造成物理損傷。


        以上三種情況都在安全閾值內時,才能保證LCOS不被打壞。


        對于脈沖激光,入射激光的峰值功率密度和平均功率密度均需小于閾值。對于CW激光,入射激光的平均功率密度需小于閾值


請注意!有的激光器光斑能量分布不均勻,存在能量較高的"亮點",LCOS的閾值是功率密度閾值,單位是瓦每平方厘米,所以要考慮局部功率密度高的情況!以及調試光路時請務必遮擋LCOS,否則光斑聚焦在LCOS表面,瞬間功率密度會極高!


        對于不同系列的產品,如X15213或X15223系列,后綴相同的LCOS具有相同的光強閾值。

例如,X15213-03和X15223-03以及老產品X13138-03的光強閾值是相同的。但是液晶單元數目不同的系列,閾值不同。(如X13138和X10468)


二、峰值功率閾值數據

        請參考下表相應型號的峰值功率閾值,如果您使用的激光器參數和LCOS型號不在其中,請向我們咨詢。

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三、平均功率閾值

        請參考下表相應型號的峰值功率閾值,如果您使用的激光器參數和LCOS型號不在其中,請向我們咨詢。

1-240614100936450.png

        -03BL/-03BR在水冷條件下實測案例平均功率密度210W/cm2;-03CL/-03CR在水冷條件下實測平均功率 743W, 光斑直徑[at 1/e^2]: 5.5mm,照射時間10小時線性度基本不變。

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四、計算方法

平均功率(W)=峰值能量或單脈沖能量(J)×重復頻率(Hz)

峰值功率(W)=峰值能量或單脈沖能量(J)÷脈沖寬度(s)

注:對于高斯光,因為損傷發生在光斑中心,

峰值功率(W)=2 x [峰值能量或單脈沖能量(J)÷脈沖寬度(s)]


        例如,一款1030nm激光器,脈寬240fs,重復頻率是100kHz,單脈沖能量是200μJ,則平均功率為200μJ×100kHz=20W,作用在1cm2的平頂光光斑大小上,就是20W/cm2,峰值功率為200μJ÷240fs=0.83GW,作用在1cm2的光斑大小上,就是0.83GW/cm2。那么,雖然這款激光器的峰值功率-07能承受,但是平均功率超出了-07的閾值1W/cm2,所以只能使用-03系列。


超快激光加工應用實例:濱松空間光調制器LCOS-SLM高光強閾值性能體現


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