40年！MSLM如何变身为700W蓝宝石SLM

在20世纪80年代的科技浪潮中，滨松光子踏上了探索空间光调制器(SLM)的征途。起初，工程部门凭借创新精神，巧妙地将真空管技术与光学晶体融合，成功研制出了第一代微通道空间光调制器(MSLM)。这不仅是一次技术的突破，更是滨松光子在光学领域的初步试水。

随后，公司并未止步，而是继续深耕液晶技术，开发出了第二代平行排列的向列型液晶空间光调制器(PAL-SLM)。这一设备利用液晶材料的特性，实现了更低的电压控制，为光学调制带来了新的可能。紧接着，第三代可编程相位调制器(PPM)的诞生，更是从计算机控制的角度，前所未有地提升了SLM的操控性。

图2 液晶PAL-SLM and 可编程相位调制器PPM

时间的车轮滚滚向前，转眼间来到了2002年。滨松光子受日本文部科学省的委托，承担了一项国家级科研项目。在这一背景下，滨松不仅深化了对SLM技术的研究，还将其应用于医学图像识别领域，研发出了一种新型SLM和高速传感技术。这为SLM的多元化应用开辟了新的道路。

2006年，是滨松光子SLM研发历程中的一个重要里程碑。滨松成功利用半导体技术，研发出了小型化的反射式LCOS (硅基液晶)空间光调制器。这一设备不仅设计精巧，而且具备高速、高精度的计算机控制能力，成为日本首个专门用于相位调制的LCOS空间光调制器。LCOS-SLM的诞生，标志着滨松光子在SLM领域的技术实力达到了新的高度。

图3 采用半导体技术的LCOS型空间光调制器(2006年)

滨松第一代LCOS-SLM以其480,000个像素的分辨率、16毫米(高)×12毫米(宽)的有效面积和20微米的像素尺寸，能够实现对输入光相位的精确控制。通过改变光波的相位分布，它能够实现二维或三维光强空间分布和光学畸变补偿，为激光加工、超分辨率显微镜、细胞和原子操纵以及光通信复用技术等领域带来了革命性的变化。

随着LCOS-SLM技术的不断成熟，滨松光子开始将其应用于更多领域。他们与京都大学和新型玻璃论坛合作，参与了日本新能源和产业技术综合开发机构的项目，成功研发出了使用LCOS-SLM的激光加工模块原型。这一成果不仅验证了LCOS-SLM在激光加工领域的潜力，更为滨松光子赢得了业界的广泛赞誉。

此后，滨松光子不断推陈出新，为隐形切割设备(SD) 配备了基于LCOS-SLM的专用光学激光束调整器(LBA)，使其能够为每个客户的应用实现最佳加工条件。

进入21世纪的第二个十年，滨松光子在SLM领域的探索并未停歇。他们参与了日本内阁府科学技术创新会议的跨部门战略创新促进计划，致力于研发能够高度融合网络空间和物理空间的赛博物理系统(CPS)技术。在这一过程中，LCOS-SLM作为关键器件，被广泛应用于高精度光束控制技术的研究中。

图4 利用日本国家项目研发的LCOS-SLM(左图：高耐光性，2020年;右图：大直径，2022年)

通过改进构成器件的材料和结构，2023年11月底成功推出了业界首创蓝宝石SLM，将LCOS的平均功率阈值提高到了700 W以上，实测功率密度超过3127 W/cm2 。这一成果不仅巩固了滨松光子在SLM领域的领先地位，更为推动激光加工、光/量子通信以及光电子信息处理等领域的技术创新提供了有力支持。

图5 LCOS-SLM(空间光调制器)X15213系列

我们深知，技术的领先不仅体现在硬件的卓越上，更在于如何将这些硬件优势转化为实际应用中的高效与精准。因此，基于多年来滨松SLM在多个领域的广泛应用经验，以及对全球前沿技术的深入研究与吸收，我们的工程师团队在2024年对SLM算法进行了细致的优化与升级。针对物体表面的点阵、异形平顶光等复杂加工需求，以及物体内部的激光倒角、激光打孔、加工波导、三维存储等精细作业，我们提出了一系列切实可行的解决方案。这些方案旨在帮助工业用户更灵活地利用滨松SLM进行光调控，从而进一步提升激光加工的质量与效率。

图6 空间光调制器发展历程一览

如今，滨松光子的高功率处理能力空间光调制器(SLM)已被广泛应用于各种加工应用中，并随着功能升级版本的推出，其应用范围还在不断扩大。至此SLM研发之旅的故事讲到这里就先告一段落，但滨松光子将继续秉承创新精神，致力于将SLM技术应用于更多领域，为人类社会的进步贡献自己的力量。

图7 滨松空间光调制器在多类科学研究中的应用文献合集(部分)

P.S.看到最后有惊喜，为了更直观地展示滨松SLM的产品系列及应用信息，小编将相关信息都整理到一张图片里，方便大家查看下载。

图8 空间光调制器产品&应用一览

自1953年创立以来，滨松光子已走过了超过70载的历程，如今正稳步朝向成为百年企业的宏伟目标迈进。在庆祝70周年里程碑之后，我们满怀敬意与喜悦之情，特此推出系列纪念文章，旨在与携手同行在“光之大道”上的每一位伙伴，共同回顾、分享滨松的历程、愿景与实践。

审核编辑 黄宇