探索极限的光学魔法：滨松LCOS-SLM在超快激光加工的前沿突破

 

滨松液晶-硅基空间光调制器(LCOS-SLM)在超快激光加工领域日益彰显其引领地位，其独特的三维多点整形功能为激光切割带来了突破性的“长焦深”贝塞尔光，为加工过程带来新的可能性。本文为您带来清华大学LCOS-SLM实验：窥探未来光学科技的奥秘。

01、产品优势

LCOS-SLM的实时像差矫正能力使得光学畸变在加工过程中得到精准修正，有效提高了加工的质量和效率。通过软件动态调整激光的聚焦深度和形状，LCOS-SLM展现出无与伦比的灵活性。

在激光切割领域，LCOS-SLM的应用不仅仅局限于提高加工精度，还能够实时改变激光的聚焦深度，实现更加精细的材料加工。这种能力对于微细加工任务至关重要，同时也拓展了超快激光加工的应用范围。LCOS-SLM技术的不断演进使其在超快激光加工中的角色更加多样化。未来，我们可以期待LCOS-SLM在其他领域中的新应用，为光学技术的发展带来更多创新和突破，引领超快激光加工应用的新时代。

02、实验过程

清华大学的LCOS-SLM实验：

清华大学采用型号为X15213-03R的LCOS-SLM，其光路结构包括1030nm激光经过扩束准直后照射在SLM上，通过SLM调制后，经过一个4f系统达到场镜，最终通过场镜聚焦到加工材料上。实验结果表明，通过观察红外观察卡，调制后的光束呈现出十字点阵和5×5点阵的形态。

实验光路

软件界面

十字点阵

5×5点阵

实际加工中发现一个有趣的现象：中间位置的加工深度更深，而四周加工深度较浅。经过分析，发现这是由于零级光的影响，即激光照射到SLM液晶面的非工作区域上产生的反射光影响了加工效果。

 

 

通过叠加菲涅尔透镜的方法成功将衍射图像与零级光在z轴方向上分离，优化了光斑的形状。

通过叠加菲涅尔透镜的选择，成功经过优化得到更加精细的光斑。

 

经过优化后的光斑

更加精细的调节可以通过matlab修改加载bmp的每个点的灰度值，直到加工图案满足加工均匀度要求。

通过上组实验我们可以明确得出，LCOS-SLM在激光加工中具有多方面的特点和优势，包括强光、高效、灵活。介质镜反射材料能够大大提高所需波段的反射率及强光阈值。其高精度多点同时成型和并行加工使加工时间大大缩短，可方便实现三维点阵、不同深度和位置控制。同时，LCOS-SLM可以进行特殊形状的加工，例如将高斯光整形为平顶光、贝塞尔光、涡旋光、艾里光等，并在加工的同时矫正像差，提升加工精度。

03、新品推荐

新型号：700W蓝宝石SLM

滨松引入了新型号700W蓝宝石SLM，通过独特的散热技术和蓝宝石加持，将LCOS的平均功率阈值从业界最高的200W以上一举飙升到了700W以上。实测功率密度超过3127W/cm2。搭载了这一技术的X15213-03CL在金属加工领域实现了LCOS的又一重大突破。

LCOS-SLM(空间光调制器)X15213 系列产品一览：

X15213系列提供广泛的产品阵容，以满足各种波长的需求。所有类型都配备一个具有抗反射涂层的玻璃基板和一个带有振镜的CMOS芯片。

推荐光束直径 (1/e2) 为8mm或以上。

●铝镜型 (-01/-07/-08)

铝镜型利用了 CMOS 芯片上铝电极的反射，具有较宽的反射波段，因此适用于较广的波长范围。

●介电多层镜型 (-02/-03/-05/-12/-13/-15/-16/-19)

介电多层镜型的 CMOS 芯片表面上具有专门设计的介电多层膜，可支持各种波长的激光光源。与铝镜型相比，介质镜实现的反射率越高，内部吸收率就越低。可实现高光利用率。

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

介电多层镜型的灯头具有内置水冷散热器，可抑制激光辐照引起的升温，并实现高功率处理能力。

●蓝宝石型 (-03CR/-03CL)

除了水冷散热器外，蓝宝石玻璃还用于玻璃基板。因此，散热效率得以改进，功率处理能力超过700W。

审核编辑 黄宇