一、產(chǎn)品介紹

德國holoeye PLUTO-2.1 8μm 1920 x 1080空間光調(diào)制器，是面向計算全息光學實驗與高精度光束調(diào)控場景打造的LCOS基相位型高精度像素化光場調(diào)制單元，沒有沿用普通常規(guī)同規(guī)格LCOS調(diào)制器依靠簡單裸片直接貼裝驅(qū)動板的傳統(tǒng)結(jié)構設計思路，而是在全息近眼顯示光場生成實驗、激光光束波前精準校正這類對像素級相位調(diào)控精度、寬波段光學適配性要求嚴苛的場景需求層面做了高填充因子微像素陣列光路集成架構集成、低串擾背板驅(qū)動信號隔離布局專項優(yōu)化，針對普通常規(guī)低分辨率調(diào)制器像素邊緣衍射雜散光多、相位控制精度不足的常見問題做了8bit灰度級精準相位尋址工藝升級、標準HDMI高清信號直接接入結(jié)構調(diào)整，不用在光路外部額外加裝獨立的像素勻光濾波元件就能在單臺緊湊型單元上實現(xiàn)1920×1080全像素陣列的高精度連續(xù)相位調(diào)制，從根源上減少了普通常規(guī)低分辨率調(diào)制器衍射效率低、雜散光干擾明顯的問題，在長期伴隨全息近眼顯示光場生成實驗、激光光束波前精準校正的使用場景下，也能持續(xù)維持穩(wěn)定的高精準光場調(diào)控性能與長周期精密光學實驗工況適配性能。

二、功能特點

高填充因子微像素陣列性能

單元的調(diào)制器核心LCOS面板的像素陣列采用8μm像素 pitch 的高填充因子微像素布局設計，像素之間的無效間隙區(qū)域占比控制在很低的水平，入射到面板上的光線可以盡可能多地參與到相位調(diào)制過程中，無效間隙區(qū)域帶來的雜散光衍射強度得到有效抑制，不會出現(xiàn)普通常規(guī)低填充因子面板大量光線被像素間隙遮擋浪費的情況，不用在調(diào)制器出射光路中額外加裝復雜的空間濾波小孔濾除雜散光，就能大幅提升有效調(diào)制光線的占比，降低無用衍射級次的干擾。

低串擾背板驅(qū)動信號隔離性能

單元的調(diào)制器的背板驅(qū)動電路在像素尋址通道之間設計了獨立的信號隔離結(jié)構，相鄰兩個像素的驅(qū)動信號之間不會出現(xiàn)明顯的互相串擾影響，每個像素的相位調(diào)制狀態(tài)可以被獨立精準控制，不會出現(xiàn)普通常規(guī)無隔離驅(qū)動電路相鄰像素信號串擾導致相位調(diào)制偏差的情況，不用在驅(qū)動程序中額外增加復雜的串擾補償算法修正相位誤差，就能直接輸出預設的目標相位分布圖案，降低后期算法優(yōu)化的工作量。

8bit灰度級精準相位尋址性能

單元的調(diào)制器的相位尋址控制采用8bit灰度級的精度標準，全相位調(diào)控區(qū)間被均勻劃分成256個獨立可控的灰度等級，不同灰度值對應的相位延遲量可以被精準區(qū)分，不會出現(xiàn)普通常規(guī)低bit數(shù)尋址的調(diào)制器相位調(diào)控臺階過于稀疏的情況，不用額外通過多幀疊加的方式模擬更多相位臺階，單幀圖像就可以輸出足夠精細的相位分布，提升相位圖案的生成速度。

標準HDMI高清信號接入性能

單元的調(diào)制器的信號輸入端口采用工業(yè)通用的標準HDMI高清信號接口，普通臺式電腦和筆記本電腦的標準HDMI視頻輸出口可以直接對接設備，不需要額外配置專屬的特殊圖像采集硬件，不會出現(xiàn)普通常規(guī)專用特殊接口調(diào)制器需要配套專屬硬件才能輸出信號的情況，不用額外采購專用的圖像輸出硬件設備，就能直接通過常規(guī)計算機顯卡輸出對應的相位圖案，降低系統(tǒng)搭建的硬件成本。

寬波段光學窗口適配性能

單元的調(diào)制器前端的入射光學窗口經(jīng)過特殊的寬帶增透鍍膜處理，在很寬的紫外到近紅外波段范圍內(nèi)都可以維持較低的表面反射率，不同波長的入射光線經(jīng)過窗口時的能量損失控制在很低的水平，不會出現(xiàn)普通常規(guī)窄帶鍍膜窗口僅能適配單一特定波長的情況，不用針對不同實驗波長更換不同的窗口元件，單臺設備就可以覆蓋多數(shù)常見光學實驗波段的使用需求，拓寬設備的適用場景范圍。

高平整度基板支撐性能

單元的調(diào)制器核心LCOS面板的硅基背板采用高平整度剛性基板支撐，面板整體的面形平整度控制在很小的波長誤差區(qū)間內(nèi)，面板工作過程中不會出現(xiàn)明顯的局部微小形變，不會出現(xiàn)普通常規(guī)低剛性支撐面板長期工作后局部面形形變引入額外相位誤差的情況，不用在光路中額外加裝獨立的波前校正元件補償面形誤差，就能維持面板自身的高平整度，降低系統(tǒng)的波前誤差。

實時幀速動態(tài)刷新性能

單元的調(diào)制器支持高60Hz的實時圖像幀速動態(tài)刷新，相位圖案可以按照每秒60次的速度快速更新切換，動態(tài)變化的目標相位分布可以被實時加載到面板上，不會出現(xiàn)普通常規(guī)低刷新頻率調(diào)制器無法支持動態(tài)光場實時調(diào)控的情況，不用額外搭配專用的高速圖像緩存硬件，就能直接實現(xiàn)動態(tài)相位圖案的連續(xù)快速刷新，適配動態(tài)光場調(diào)控的實驗需求。

緊湊型剛性機械封裝性能

單元的調(diào)制器整體采用緊湊型剛性金屬外殼封裝，面板和接口的相對位置被牢牢固定，設備受到常規(guī)輕微外力觸碰時內(nèi)部光學元件的相對位置不會出現(xiàn)偏移，不會出現(xiàn)普通常規(guī)松散結(jié)構封裝的設備使用過程中光路容易出現(xiàn)漂移的情況，不用每次使用前都重新反復校準光學元件的相對位置，就能長期維持穩(wěn)定的光路基準狀態(tài)，減少實驗前的光路校準工作量。

三、選型指南

匹配目標實驗場景的基礎實際主要使用的工作波長范圍需求

先確認待開展的光學實驗的主要工作波長區(qū)間，當前標準寬波段適配的多數(shù)常規(guī)可見光近紅外光學實驗場景直接選用這款德國holoeye PLUTO-2.1 8μm 1920 x 1080空間光調(diào)制器標準版本即可滿足使用需求，配套特殊深紫外或長波紅外的實驗場景，可選用同系列對應特殊波段優(yōu)化鍍膜的適配版本，進一步提升對應特殊波長下的光學透過率，適配特殊波段實驗的使用需求。

匹配現(xiàn)場實際工況的長期所處光學實驗的平均環(huán)境振動等級

確認調(diào)制器長期使用的光學實驗平臺的環(huán)境振動水平，常規(guī)普通隔振光學平臺的普通場景直接選用當前標準剛性封裝版本即可滿足使用需求，配套高振動干擾的非隔振工業(yè)現(xiàn)場集成場景，可選用同系列對應增強抗振加固優(yōu)化的適配版本，進一步提升整套設備的整體抗振動能力，適配高振動工業(yè)集成場景下的長期穩(wěn)定運行需求。

適配現(xiàn)場安裝點位的實際光學實驗平臺預設的設備安裝接口需求

提前確認光學實驗平臺上預留的調(diào)制器安裝座的標準接口規(guī)格，當前標準通用光學安裝孔位適配的普通場景直接選用當前標準版本即可滿足使用需求，配套存量老舊實驗系統(tǒng)改造的特殊非標安裝場景，可選用同系列對應適配特殊安裝接口的適配版本，進一步適配原有老舊實驗系統(tǒng)的安裝規(guī)格，適配存量老舊光學系統(tǒng)改造的安裝場景。

適配高潔凈無塵量子光學精密實驗特殊工況需求

如果是用于長期在高潔凈無塵量子光學精密實驗室內(nèi)部進行光場調(diào)控實驗的場景，可直接選用同系列對應增強型所有外表面附加特殊高潔凈低析出構型的適配版本，在保障基礎高精度相位調(diào)制性能的前提下進一步提升單元整體的潔凈安全等級，滿足高潔凈量子光學精密實驗工況下的長期穩(wěn)定使用要求。

四、技術參數(shù)

德國holoeye PLUTO-2.1 8μm 1920 x 1080空間光調(diào)制器，采用高填充因子微像素陣列光路集成架構搭配低串擾背板驅(qū)動信號隔離工藝布局，面向計算全息光學實驗與高精度光束調(diào)控場景打造的LCOS基相位型高精度像素化光場調(diào)制單元，適配對應holoeye PLUTO-2系列空間光調(diào)制器備件的標準參數(shù)，將調(diào)制器通過標準光學安裝架平穩(wěn)固定在光學實驗平臺的預設位置，用標準HDMI線纜將設備的信號輸入口和計算機的顯卡HDMI輸出口連接，確認接線無誤后給設備上電啟動，在計算機端通過配套軟件加載預設的相位分布圖案，通過光學系統(tǒng)后的出射光場使用對應的探測設備校驗相位調(diào)制效果，確認調(diào)制效果符合實驗預期后即可正式開展后續(xù)光學實驗，高填充因子陣列降低雜散光，隔離驅(qū)動減少像素間串擾，8bit灰度級保障相位精度，HDMI接口簡化信號接入，固定安裝、圖案加載、效果核驗的全流程可同步完成，設計符合工業(yè)用相位型LCOS空間光調(diào)制器的相關行業(yè)技術規(guī)范，適配的常規(guī)允許分辨率1920×1080、像素尺寸8μm的參數(shù)范圍覆蓋多數(shù)計算全息光學實驗與高精度光束調(diào)控場景的運行條件，長期伴隨全息近眼顯示光場生成實驗、激光光束波前精準校正的使用場景下運行狀態(tài)的穩(wěn)定性處于可控范圍，適配各類計算全息光學實驗與高精度光束調(diào)控場景配套專用LCOS基相位型高精度像素化光場調(diào)制單元的使用需求。

五、產(chǎn)品尺寸

核心光場調(diào)制單元本體尺寸

單元的整體剛性封裝調(diào)制器輪廓按照工業(yè)標準光學實驗設備的常規(guī)安裝尺寸專項優(yōu)化，內(nèi)部LCOS面板、驅(qū)動電路板和光學窗口的布局組合適配多數(shù)光學實驗平臺有限的安裝空間，整臺單元的調(diào)制器整體外殼軸向總長度、外殼標準安裝寬度、光學窗口的有效通光口徑對應的外形尺寸控制在適配同系列holoeye PLUTO-2系列空間光調(diào)制器的合理范圍，安裝完成后不會出現(xiàn)設備突出部位和周邊光學平臺其他光學元件空間干涉的情況，保障常規(guī)計算全息光學實驗與高精度光束調(diào)控場景下的單元布設適配性。

配套關聯(lián)安裝與功能結(jié)構基準參數(shù)

單元的調(diào)制器背部適配的標準光學安裝螺孔的常規(guī)螺紋規(guī)格參數(shù)、適配的對應配套計算機顯卡的常規(guī)低性能要求參數(shù)、調(diào)制器的常規(guī)允許最長連續(xù)不間斷運行時長參考值，符合同系列holoeye工業(yè)空間光調(diào)制器的通用安裝規(guī)范，不用在原有光學實驗平臺上為調(diào)制器額外加工非標異形安裝孔位，就能直接完成整套設備的固定安裝與圖案加載，實現(xiàn)1920×1080全像素陣列高精度連續(xù)相位調(diào)制核心功能單元的快速布設替換。

六、應用領域

大型全息近眼顯示光場生成實驗場景

適配各類大型全息近眼顯示的光場生成實驗作業(yè)，高填充因子微像素陣列性能高占比有效像素降低間隙雜散光，無需額外加裝空間濾波小孔濾除雜散光，低串擾背板驅(qū)動信號隔離性能像素間驅(qū)動信號隔離無串擾，無需復雜串擾補償算法，光學實驗運維人員不用在調(diào)制器出射光路中額外加裝復雜的空間濾波小孔濾除雜散光，就能直接輸出預設的目標相位分布圖案，大幅提升有效調(diào)制光線的占比。

大型強激光光束波前精準校正場景

適配各類大型強激光光束的波前精準校正作業(yè)，8bit灰度級精準相位尋址性能256級精細相位臺階，無需多幀疊加模擬更多臺階，單幀即可輸出精細相位分布，標準HDMI高清信號接入性能標準HDMI接口直連計算機顯卡，無需專屬特殊圖像采集硬件，強激光實驗運維人員不用額外通過多幀疊加的方式模擬更多相位臺階，就能直接通過常規(guī)計算機顯卡輸出對應的相位圖案，提升相位圖案的生成速度。

大型粒子光學全息光鑷實驗場景

適配各類大型粒子光學全息光鑷的實驗作業(yè)，寬波段光學窗口適配性能寬帶增透窗口覆蓋寬光譜區(qū)間，無需更換不同波長窗口元件，單臺適配多波段實驗，高平整度基板支撐性能高剛性平整基板維持面形精度，無需額外加裝波前校正元件補償面形誤差，光鑷實驗運維人員不用針對不同實驗波長更換不同的窗口元件，就能維持面板自身的高平整度，覆蓋多數(shù)常見光學實驗波段的使用需求。

大型自適應光學波前探測校正系統(tǒng)場景

適配各類大型自適應光學波前探測校正系統(tǒng)的集成作業(yè)，實時幀速動態(tài)刷新性能高60Hz動態(tài)刷新相位圖案，無需額外搭配高速圖像緩存硬件，實現(xiàn)動態(tài)光場實時調(diào)控，緊湊型剛性機械封裝性能剛性金屬外殼固定內(nèi)部元件相對位置，無需每次實驗前反復校準光路，自適應光學系統(tǒng)運維人員不用每次使用前都重新反復校準光學元件的相對位置，就能直接實現(xiàn)動態(tài)相位圖案的連續(xù)快速刷新，長期維持穩(wěn)定的光路基準狀態(tài)。

七、總結(jié)

德國holoeye PLUTO-2.1 8μm 1920 x 1080空間光調(diào)制器，憑借高填充因子微像素陣列光路集成設計、低串擾背板驅(qū)動信號隔離的差異化設計，解決了普通常規(guī)低分辨率調(diào)制器像素邊緣衍射雜散光多、相位控制精度不足的常見痛點，8bit灰度級精準相位尋址性能、標準HDMI高清信號接入的特性覆蓋了大型全息近眼顯示光場生成實驗、大型強激光光束波前精準校正、大型粒子光學全息光鑷實驗等多類計算全息光學實驗與高精度光束調(diào)控場景配套的專用LCOS基相位型高精度像素化光場調(diào)制單元的使用需求，在工業(yè)LCOS空間光調(diào)制器應用領域擁有廣泛的落地適配空間，是一款針對長期復雜精密光學實驗工況場景、免頻繁校準光路維護需求、存量普通常規(guī)低分辨率空間光調(diào)制器升級替換適配場景深度優(yōu)化的實用型專用工業(yè)配套LCOS基相位型高精度像素化光場調(diào)制單元。

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