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空间光调制器LCOS-SLM装机手册(中文说明书)

 


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更新时间  2020年4月29日


1. 安装前的准备

对于时间比较着急的项目和准备试用样机的客户,在仪器到货前或者样机安排之前,先做好以下准备,可以提高使用效率。


1.1 计算机及配件准备

空间光调制器(SLM)是被计算机识别为一台普通显示器来控制的,计算机将相位"显示"到SLM上(所显示的图片每一个像素的灰度值[一般为0~255]对应着相应液晶单元的相位调制值[0~2π]),所以需要计算机除了连接显示器的接口之外,还有空余的DVI视频接口。


产品设计的接口是DVI接口,建议使用原装显卡带DVI接口的台式机。如果实在不方便,也可以转接为其他接口,但是由于其他接口没有锁紧装置,可能会导致连接不稳定,碰到接线时有小概率断开连接导致仪器重启。


计算机常见的视频接口类型有DVI、HDMI和VGA. 带有DVI接口的计算机可以直接使用; 对于带有HDMI接口的计算机,需要配备一个HDMI转DVI的转接头;而VGA不是数字传输方式,是模拟传输方式,所以使用VGA接口和相关转接头,SLM会不工作。如果计算机上只有VGA接口,可以配备一个支持DVI接口的外接显卡,插在计算机的USB口上。(联系工程师获取推荐型号)


 

1.2 光路准备

光路准备的复杂程度取决于用户想要进行的实验/操作的难易程度。

1.2.1 对于纯验货,暂时没有使用计划的用户,可以不用准备光路

1.2.2 对于想要简单搭建光路测试仪器调制效果或者学习仪器使用方法的用户,可以准备简单的光路,所需元件有——一台激光器、扩束装置(例如透镜组,将光斑大小扩束到所需调制的大小且满足SLM光强阈值的大小)、偏振调节装置、激光观察卡或相机(可见光波段根据实际情况可以用光屏代替)。

1.2.3 对于有明确测试目的和内容的客户,请根据实验设计搭建好SLM的前置光路,准备好所需元件,做好实验计划。


1.3 注意事项

1.3.1 通用注意事项

⚠SLM为精密仪器,请轻拿轻放,小心操作。

不要触碰或划伤液晶窗口,如果液晶窗口在使用过程中落上灰尘影响实验效果,请用含有乙醇的擦镜纸清洁。(不影响实验效果的情况下不建议清洁液晶窗口。)

⚠整机型号(X10468/X13267/X13138系列)的电源线需要接地,否则会有漏电危险!不要遮挡控制箱的通风散热口,在接通电源之前,请先确认开关处于关闭状态。关机时请先关闭开关,再断开任何连接线。 


 

1.3.2 光强注意事项

⚠禁止使用超过SLM光强阈值承受范围的激光直接照射液晶窗口,脉冲激光需要注意平均功率密度阈值和峰值功率阈值。一般要求-01,-07,-08系列平均功率密度小于1W/cm^2; -02, -04, -05, -06, -09系列小于3W/cm^2; -03系列小于40.7W/cm^2; 水冷系列(WR/WL)可以在水冷的情况下承受100W或更强的光强。点击此处了解具体型号的阈值参数


 

您也可以将您的激光器波长、平均功率、重复频率、脉宽、单脉冲能量等参数(也可直接发送datasheet)发送至qx@hamamatsu.com.cn咨询。


1.3.3 水冷型号注意事项

⚠最大水压不得超过0.3MPa, 推荐使用25℃的软水,使用时保持流速在0.5L/min以上(水冷管外径φ6mm,内径φ4mm)


2. 到货拆箱配件清单


Digital Cable 数字线
Analog Cable 模拟线
模拟线和数字线各一根, 接口有防呆设计,确保用户不会接错

 

Power Cable 电源线
⚠请务必接地!否则可能会造成人身或仪器的强静电伤害!

 

如果客户收到的是下图欧标电源,请更换国标电源线使用(可联系销售人员索取)

 

DVI-D Cable
DVI-D视频线

 

根据计算机接口的不同,可以使用1.1中提到的其他视频线

 

LCOS-SLM Inspection Report
出厂检测报告

 

⚠请妥善保管该报告,其中包含每台仪器独立的LUT曲线,用户使用第三方软件或SLMphase软件时需要用到!
Control Software/Hardware Instruction Manual
纸质软件说明书和硬件说明书各一本
*可以向滨松索取电子版,也可以参考本中文装机手册
CD (containing deformation correction patterns and control software)
光盘包含控制软件和各个波长的波前矫正图
⚠请妥善保管该光盘中的内容,每台仪器的控制软件内置LUT曲线和波前矫正文件等都不相同,不可以互用!
Fixing plate (WR,WL type)
*仅水冷型号提供固定板

 


3. 安装和验收方法

3.1 硬件安装方法

a. 在安装过程请保持窗口上的保护贴纸完好,在不使用的时候及时将保护贴纸贴好。


    

    


b. 在接线前确保控制器开关关闭。


 


c. 按照图示连接接线(各插口均为防呆设计,确保用户不会接错)


 


*对于连接LCOS头和控制器的两根线——模拟线和数字线,不要过度弯曲,最小允许曲率半径:数字线90mm,模拟线85mm.

3.2 (仅适用于水冷型号WR/WL系列)水冷管的安装方法


 

 

a. 如图所示分别为WL型号(左图)和WR型号(右图),连接水冷管前请确认水冷机和SLM均处于关闭状态,操作时请小心防止水泼溅到仪器上。将LCOS头放置在平稳的操作台上,将水冷管插入LCOS头上的水冷管接头上,并确认连接紧密,水冷管已经推到底。

b. 打开水冷系统,确认水循环正常并且无漏水。

c. 确认水流状态,连接SLM并开机,保持流速大于0.5L/min。

⚠当有激光照射到LCOS工作区域时,禁止停止循环水,否则LCOS头可能会发生严重的损伤。

d. 使用完毕后,关掉SLM及水冷机,以及一切相关仪器。

e. 确保循环水已经停止,断开水冷机与水冷管的连接。

f. 向一个水冷管内充气,直至另一个水冷管没有水流出为止,排空LCOS头水冷系统中的水。

g. 将LCOS头拆下,放置在平稳的操作台上,按下水冷管接头上的密封圈,取下水冷管。

h. 如果需要长时间储存,请将水排空,待仪器干燥后方可储存。

3.3 软件安装方法

3.3.1 设置第二显示器

a. LCOS-SLM正确连接之后,会被计算机识别为一台显示器,所以需要对其进行相关参数的显示设置,如果计算机原来有一台显示器,则SLM被识别为"第二显示器(2nd monitor)". 将参数按照下表设置。

 

*有的计算机会自动识别这些参数,并将其显示为"不可修改(灰色)",此时只需确认,无需设置。


 



b. 设置第二显示器完成之后,打开控制器上的开关,此时所有LED指示灯将短暂地亮起。

 


c. 几秒钟后,error灯熄灭,power灯常亮,output灯闪烁,此时仪器处于预热状态,可以使用,但是精确度不稳定。

d.仪器会预热5到10分钟,预热后power灯常亮,output灯常亮。

 


3.3.2 LcosControl

a. 首先将光盘内容拷贝到计算机上,之后双击注册表文件(LcosControl.reg),点击确定,打开软件(LcosControl.exe)。

 


b. 打开软件后,界面如下:

 


c. 在2ndMonitor下勾选Wavefront及LUT。


 


d. 在2ndMonitor下选择最后一个Parameter


 


e. 在弹出的窗口中选择所用光源的波长,之后点击OK(如果列表中没有所用波长,请选择最相近波长,一般不会超过10nm).


 


f. 单击选中列表中的一张图像,该图像就被加载到SLM上了。


 


g. 点击2ndMonitor下的Preview,即可在弹出的窗口中查看SLM上实际加载的相位情况。


 


h. 在View下的选项可以将列表中的当前图像进行上下左右的翻转。


 


3.3.3 SLMphase

这是一款可选软件,可以代替LcosControl使用,控制SLM,并生成常用相位图。


 


下载地址及说明请点击此链接

 

3.4 验收方法(无光路)

a. 完成上述软硬件安装后,双击打开软件,在2ndMonitor下将除了LUT之外的打钩都去掉,如图。


 


b. 在File下选择Load Image.


 


c. 在弹出的窗口中加载一张分辨率与SLM分辨率相同的图片,格式为.bmp, 位深8bit灰度图。例如下图图像。(LcosControl中图片分辨率过小,在LCOS上不易观察,可以自行制作图片,或将下图另存为图片.bmp格式。)


 


d. 选中该图片,


 


e. 转动SLM到一个合适的观察角度,可以观察到液晶的排列显示出图片中的图案,证明仪器正常工作。


 


3.5 验收方法(CGH加简单光路)


 

a. 按上图所示搭建简单光路,注意光强阈值,完成软硬件安装后,选中第一张"HPK"图片。


 


b. 点击CGH-Create CGH(IFTA)


 


c. 等待几秒钟,软件计算完毕。


 


d. 勾选菲涅尔透镜(FresnelLens),并点击菲涅尔透镜参数设置Parameter(FresnelLens),设置焦距为-400mm(聚焦为负值,正值为发散)。


 


e. 此时在距离SLM大概400mm的位置,就可以看到清晰的HPK图像了。这步证明SLM工作没有问题,就可以完成验收了。

 

点击此处参考视频介绍

4. 使用说明


4.1 光路搭建注意事项

入射SLM的激光偏振方向必须和液晶分子排列方向相同,液晶方向如图所示。

 

·入射SLM的光为平行光,入射角小于10°

⚠入射光强禁止超过SLM的阈值。

·建议准直后入射SLM,同时使光斑扩束,尽量充满SLM窗口。

4.1.1 正入射光路

沿法线方向入射是可以通过光路实现的,但是需要使用分光器件(Beamsplitter)和偏振器件,而这些器件的加入会导致光路更复杂,同时造成大量的光能损失。

 

4.1.2 角度入射光路

SLM为反射式,这样我们在设计光路的时候,通常使入射光和反射光(调制后的光)接近,但是稍微偏离法线(角度建议小于10°)。

 

5. 用于激光加工的光路搭建示例


在设计加工光路时,需要将SLM成像到光学系统的加工平面上,通常是成像到聚焦物镜的瞳面上。由于SLM加载到加工光束上的相位/振幅分布会产生衍射,光束轮廓(作为传播距离的函数)就会产生畸变。因此需要使用4f系统在瞳面处真实重现SLM调制的相位和振幅。

 

6. Trouble shooting 常见故障排除


6.1无法选择波长,如下图所示


 


重新加载注册表文件(LcosControl.reg),见3.3.2.

6.2 控制箱上Power灯常亮,Output灯闪烁

 

刚开机预热,不影响使用,约五分钟后Output灯自动变成常亮,调制精度稳定。

6.3 控制箱上Power灯常亮,Output灯不亮

检查计算机是否休眠,检查LCOS与计算机之间的接线是否有松动或接错,检查第二显示器设置是否正确。

6.4 控制箱上Power灯闪烁

a. 重新插拔接线

b. 检查第二显示器是否按照安装说明设置正确。

6.5 无法正确对光进行调制

a. 检查光路是否符合安装说明中的要求,偏振方向是否和液晶同向(一般为水平方向)。

b. 检查软件是否安装了仪器包装内光盘里的软件版本,如果是其他地方获取的软件,将导致调制不准确,需要校准,详情咨询滨松技术人员。

c. 检查波长设置是否正确。

d. 检查相位图是否进行波长相关的校准,包括仪器波前矫正及LUT矫正,如果使用光盘中的软件,按照软件使用说明操作即可,如果使用其他软件,请咨询滨松技术人员。

6.6计算机检测不到第二显示器

a. 如果是台式机,检查是否将仪器接在了正常工作的DVI接口上,如果是将其他接口(如VGA,HDMI)转换成DVI接口的,因适配性的原因有可能不可用,建议更换有DVI接口的主机;如果是笔记本,检查DVI-USB转换器是否损坏,检查转换器的驱动是否正常安装,如果不行,更换有DVI接口的台式机。

b. 检查仪器是否开机,是否连接正确。

6.7 Error灯亮起

a. 在打开电源时,及刚开机的最初10秒钟,error灯亮起是正常的

b. 检查计算机的第二显示器设置

c. 如果先将SLM开机,再开电脑,可能会导致仪器不工作,按下reset键即可

d. 如果无法解决,检查DVI线及转接头(如有)是否正常连接及正常工作。

6.8加载图像时,Preview不显示

a. 重新加载注册表文件

b. 检查LcosControl/Operation文件夹下的这两个文件的文件名是否和液晶头上的SN号一致,如果不一致,请删除现有软件,重新从光盘中复制并安装软件。

c. 如果以上方法无效,请尝试使用LcosControl_32bit软件(即使计算机是64bit系统)。


 


6.9液晶一半正常,一半乱码或不显示

数据线和模拟线没有插紧,请关机后重新插拔接线并将固定螺丝旋紧。

 

6.10勾选LUT时,点击Preview,预览图为白屏

可能是LUT文件损坏,首先尝试删掉原来软件,从光盘中重新拷贝安装软件。如果不行,检查计算机显卡,如果有两台显示器分别被两张显卡控制,则建议仅适用一张显卡。

6.11使用LcosControl,Preview和液晶显示的图像与原图不符,出现错位和扭曲

原因是输入图片分辨率大于LCOS-SLM分辨率,例如X13138-07如果载入分辨率大于1280×1024的图片(此例中为1290×1024),则会出现扭曲和错位。


 

# 相关工程师


 

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