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研究開発 新開発  OverdrivePlus & Regional LUTs BNS Boulder Nonlinear Systems

       Boulder Nonlinear Systems
   ボルダー ノンリニア システムズ


新開発

ボルダーノンリニアシステムズ(BNS)社は、つねにコア技術を強化する新機能を開発しています。既存のシステムの性能を高めることから、全く新しい光制御様式を開発することまで、BNS社は、最先端のフロンティアをプッシュすることにコミットされ、つねに新しい機能が進展下にあります。
 

OverdrivePlus


ボルダーノンリニアシステムズ(BNS)社は、OverdrivePlus技術を用いて、ネマチックSLMの速度を大幅に向上させる機能を開発しています。

OverdrivePlus(オーバードライブプラス)は、LC変調器の通常の応答時間よりも速い速度でイメージのロード可能にするネマチックSLMシステムのアドレス指定のための技術です。ネマチックSLMは、新たな位相ホログラムを形成するので、ホログラムは、複数の遷移イメージを使用して、光学的に短い時間(通常の速度より3倍以上速い)で実現されます。この加速されたSLMの応答は、二つの異なる概念の組み合わせを用いて達成されます。第一の概念は、期待する位相変化に必要な目標定常状態の電圧を超える過渡電圧の変化を使用した「オーバードライブ」です。ピクセルは0.5Vで、次の目標電圧値が1.0Vである場合の例として、SLMは、わずかにロールオフし、電圧が1.0Vの定常状態目標値に逆戻りする所定の位相に達するまで、最大値(例えば、5V)またはその近傍で過渡電圧を印加します。この電圧の「オーバードライブ」によって、より高速な目標位相間の遷移が得られます。同じ概念が、高電圧から低電圧への逆の遷移にも適用されます。

第二の概念は、所望の位相シフトを提供するために、光の周期的な性質を利用した位相ラッピングです。言い換えると、位相ラッピングは、例えば、0.5πと2.5πの位相シフトは、同等であるという事実を利用します。BNS社では、所望の波長で、位相シフトの単一波(2π)以上のものを提供することができる変調器を使用してこの機能を実証してきました。ソフトウェアは、あるピクセルの位相変更コマンドを受信すると、以前に駆動された最初のピクセルの実際の位相が何であるかを読み取り、所望のmodulo-2π位相になる最も近い絶対位相値を見つけます。例えば、ピクセルが0.9πで、ソフトウェアがそのピクセルを0.1πシフトするコマンドを受信した場合、ピクセルは、最も近く同等の2.1π位相に速く遷移するため、位相ラッピングをします。








上記のように新しいOverdrivePlus機能の代表的な実証を行うために、上に示すように、高電圧の256ピクセルSLMは、8ピクセル全波位相ランプを生成するために1064nmで使用しました。ある1つのビーム位置で、光検出器からの信号をモニターしながら、SLMを、「左」と「右」のステアリングランプ間で切り替えました。光検出器信号の全立ち上がり時間は、スイッチング速度を示すために使用されました。左から右への遷移中に、大小の位相遷移の両方を混合して組み込むことによって、このテストはOverdrivePlusから期待できる改良型の適正でかつ反復可能な表現です。このテストでは、遷移時間を、OverdrivePlusなしでの8.5ミリ秒から、OverdrivePlus動作時で約1ミリ秒に短縮できました。すなわち、スイッチング速度で8.5倍の改善がありました。



 

BNS社が開発しているOverdrivePlus機能:

ソフトウェアは、以下を実装:

·     点滅と点滅SDKのルーチンに組み込まれた「チェックボックス」機能
·     GPUで高速計算用OpenCLの使用
·     リソースの限られたシステム上でリアルタイムの計算負荷を低減するためのOverdrivePlus遷移の事前計算

 

ファームウェアは、以下を実装:

·     ソフトウェアのオーバーヘッドと待ち時間を排除するFPGAパイプライン処理
·     大幅なコンピューター・ツー・ドライバー転送速度の減少させるオンボード遷移イメージの生成

 

256×256,512×512およびより高解像度のバックプレーン用のSLM特性と較正手順
決定するための最適化アルゴリズム:

·     速度と精度の両方に基づく位相ラッピングの実装
·     システム速度全体の高速化のための与えられた位相遷移に必要な遷移画像の最小数




 

Regional LUTs  局所的LUT


ボルダーノンリニアシステムズ(BNS)社は、ネマチックSLMの精度向上させる局所的ルックアップテーブル(LUTs)を開発しています。
 

局所的ルックアップテーブル(LUTs)

ルックアップテーブル(LUT)は、駆動電圧に必要で、SLMを較正するために使用されるピクセル値(例えば、8ビットの場合0から255、または位相空間で0から3π)のマップを提供します。現在、個別に較正されたシングルLUTが、すべてのSLMに同梱出荷されています。シングルLUTは、特定デバイスで同じ精度ですべてのピクセルを表すものではありませんが、較正曲線に空間的な変動があります。これに対処するために、BNSでは、較正精度向上のために、自動生成と局所的LUTの組み込みの両方のアルゴリズムを開発してきました。
 

BNS社が開発している局所的LUT機能:

·        単一光検出器を用いて、m×n 局所的LUTの較正セットの完全自動生成
·        各ピクセルに対するLUTとなる、OpenCLを用いた局所的LUT間の高速ピクセルレベル補間

















 

波長405nmから1653nm。シングルモード ファイバーから良質のビームクオリティーの高出力レーザーを得ることができます。高安定、狭帯域、出力可変、2 MHzまでの変調が外部端子からできます。

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