濱松液晶-硅基空間光調(diào)制器(LCOS-SLM)在超快激光加工領(lǐng)域日益彰顯其引領(lǐng)地位，其獨(dú)特的三維多點(diǎn)整形功能為激光切割帶來(lái)了突破性的“長(zhǎng)焦深”貝塞爾光，為加工過(guò)程帶來(lái)新的可能性。本文為您帶來(lái)清華大學(xué)LCOS-SLM實(shí)驗(yàn)：窺探未來(lái)光學(xué)科技的奧秘。

01、產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

LCOS-SLM的實(shí)時(shí)像差矯正能力使得光學(xué)畸變?cè)诩庸み^(guò)程中得到精準(zhǔn)修正，有效提高了加工的質(zhì)量和效率。通過(guò)軟件動(dòng)態(tài)調(diào)整激光的聚焦深度和形狀，LCOS-SLM展現(xiàn)出無(wú)與倫比的靈活性。

在激光切割領(lǐng)域，LCOS-SLM的應(yīng)用不僅僅局限于提高加工精度，還能夠?qū)崟r(shí)改變激光的聚焦深度，實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)的材料加工。這種能力對(duì)于微細(xì)加工任務(wù)至關(guān)重要，同時(shí)也拓展了超快激光加工的應(yīng)用范圍。LCOS-SLM技術(shù)的不斷演進(jìn)使其在超快激光加工中的角色更加多樣化。未來(lái)，我們可以期待LCOS-SLM在其他領(lǐng)域中的新應(yīng)用，為光學(xué)技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)更多創(chuàng)新和突破，引領(lǐng)超快激光加工應(yīng)用的新時(shí)代。

02、實(shí)驗(yàn)過(guò)程

清華大學(xué)的LCOS-SLM實(shí)驗(yàn)：

清華大學(xué)采用型號(hào)為X15213-03R的LCOS-SLM，其光路結(jié)構(gòu)包括1030nm激光經(jīng)過(guò)擴(kuò)束準(zhǔn)直后照射在SLM上，通過(guò)SLM調(diào)制后，經(jīng)過(guò)一個(gè)4f系統(tǒng)達(dá)到場(chǎng)鏡，最終通過(guò)場(chǎng)鏡聚焦到加工材料上。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)觀察紅外觀察卡，調(diào)制后的光束呈現(xiàn)出十字點(diǎn)陣和5×5點(diǎn)陣的形態(tài)。

實(shí)驗(yàn)光路

軟件界面

十字點(diǎn)陣

5×5點(diǎn)陣

實(shí)際加工中發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的現(xiàn)象：中間位置的加工深度更深，而四周加工深度較淺。經(jīng)過(guò)分析，發(fā)現(xiàn)這是由于零級(jí)光的影響，即激光照射到SLM液晶面的非工作區(qū)域上產(chǎn)生的反射光影響了加工效果。

通過(guò)疊加菲涅爾透鏡的方法成功將衍射圖像與零級(jí)光在z軸方向上分離，優(yōu)化了光斑的形狀。

通過(guò)疊加菲涅爾透鏡的選擇，成功經(jīng)過(guò)優(yōu)化得到更加精細(xì)的光斑。

經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的光斑

更加精細(xì)的調(diào)節(jié)可以通過(guò)matlab修改加載bmp的每個(gè)點(diǎn)的灰度值，直到加工圖案滿足加工均勻度要求。

通過(guò)上組實(shí)驗(yàn)我們可以明確得出，LCOS-SLM在激光加工中具有多方面的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，包括強(qiáng)光、高效、靈活。介質(zhì)鏡反射材料能夠大大提高所需波段的反射率及強(qiáng)光閾值。其高精度多點(diǎn)同時(shí)成型和并行加工使加工時(shí)間大大縮短，可方便實(shí)現(xiàn)三維點(diǎn)陣、不同深度和位置控制。同時(shí)，LCOS-SLM可以進(jìn)行特殊形狀的加工，例如將高斯光整形為平頂光、貝塞爾光、渦旋光、艾里光等，并在加工的同時(shí)矯正像差，提升加工精度。

03、新品推薦

新型號(hào)：700W藍(lán)寶石SLM

濱松引入了新型號(hào)700W藍(lán)寶石SLM，通過(guò)獨(dú)特的散熱技術(shù)和藍(lán)寶石加持，將LCOS的平均功率閾值從業(yè)界最高的200W以上一舉飆升到了700W以上。實(shí)測(cè)功率密度超過(guò)3127W/cm2。搭載了這一技術(shù)的X15213-03CL在金屬加工領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了LCOS的又一重大突破。

LCOS-SLM(空間光調(diào)制器)X15213 系列產(chǎn)品一覽：

X15213系列提供廣泛的產(chǎn)品陣容，以滿足各種波長(zhǎng)的需求。所有類型都配備一個(gè)具有抗反射涂層的玻璃基板和一個(gè)帶有振鏡的CMOS芯片。

推薦光束直徑 (1/e2) 為8mm或以上。

●鋁鏡型 (-01/-07/-08)

鋁鏡型利用了 CMOS 芯片上鋁電極的反射，具有較寬的反射波段，因此適用于較廣的波長(zhǎng)范圍。

●介電多層鏡型 (-02/-03/-05/-12/-13/-15/-16/-19)

介電多層鏡型的 CMOS 芯片表面上具有專門設(shè)計(jì)的介電多層膜，可支持各種波長(zhǎng)的激光光源。與鋁鏡型相比，介質(zhì)鏡實(shí)現(xiàn)的反射率越高，內(nèi)部吸收率就越低?？蓪?shí)現(xiàn)高光利用率。

●水冷型 (-02L/-02R/-03L/-03R/-03BL/-03BR/-12L/-12R/-15L/-15R/-16L/-16R/-19L/-19R)

介電多層鏡型的燈頭具有內(nèi)置水冷散熱器，可抑制激光輻照引起的升溫，并實(shí)現(xiàn)高功率處理能力。

●藍(lán)寶石型 (-03CR/-03CL)

除了水冷散熱器外，藍(lán)寶石玻璃還用于玻璃基板。因此，散熱效率得以改進(jìn)，功率處理能力超過(guò)700W。

審核編輯 黃宇