​空间光调制器LCOS-SLM光强阈值资料及计算方法

一、 损伤原理

强光造成的LCOS不可逆损伤，主要分为以下三种类型。

1. 激光能量被LCOS吸收，温度持续上升，产生相位漂移。这种损伤阈值是由激光的平均功率所决定的，可以通过制冷来提高阈值。

2. 对于脉冲激光来说，由于单个脉冲的瞬间能量极高，还可能造成另外一种对LCOS的损伤。即LCOS对激光的非线性吸收，会导致温度的急速上升和液晶层的损坏。这个由峰值功率决定阈值。

3. 紫外线可能会对LCOS造成物理损伤(详询滨松工程师)。

以上三种情况都在安全阈值内时，才能保证LCOS不被打坏。

对于脉冲激光，入射激光的峰值功率密度和平均功率密度均需小于阈值。对于CW激光，入射激光的平均功率密度需小于阈值。

请注意!有的激光器光斑能量分布不均匀，存在能量较高的"亮点"，LCOS的阈值是功率密度阈值，单位是瓦每平方厘米，所以要考虑局部功率密度高的情况!以及调试光路时请务必遮挡LCOS，否则光斑聚焦在LCOS表面，瞬间功率密度会极高!

对于不同系列的产品，如X15213或X15223系列，后缀相同的LCOS具有相同的光强阈值。

例如，X15213-03和X15223-03以及老产品X13138-03的光强阈值是相同的。但是液晶单元数目不同的系列，阈值不同。(如X13138和X10468)

二、峰值功率阈值数据

请参考下表相应型号的峰值功率阈值，如果您使用的激光器参数和LCOS型号不在其中，请咨询滨松工程师。

三、平均功率阈值

请参考下表相应型号的峰值功率阈值，如果您使用的激光器参数和LCOS型号不在其中，请咨询滨松工程师。

-03BL/-03BR在水冷条件下可以承受平均功率密度210W/cm2，详见下图。

四、计算方法

平均功率(W)=峰值能量或单脉冲能量(J)×重复频率(Hz)

峰值功率(W)=峰值能量或单脉冲能量(J)÷脉冲宽度(s)

注：对于高斯光，因为损伤发生在光斑中心，

峰值功率(W)=2 x [峰值能量或单脉冲能量(J)÷脉冲宽度(s)]

例如，一款1030nm激光器，脉宽240fs, 重复频率是100kHz,单脉冲能量是200μJ, 则平均功率为200μJ×100kHz=20W, 作用在

1cm2的平顶光光斑大小上，就是20W/cm2. 峰值功率为=200μJ÷240fs=0.83GW, 作用在1cm2的光斑大小上，就是0.83GW/cm2. 那么，虽然这款激光器的峰值功率-07能承受，但是平均功率超出了-07的阈值1W/cm2，所以只能使用-03系列。

五、高激光功率阈值应用实例：

超快激光加工应用实例：滨松空间光调制器LCOS-SLM高光强阈值性能体现。

审核编辑 黄宇