从“进口”到“国产”，国产空间光调制器的奋起之路

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一、背景
       空间光调制器（SLM）起源于二十世纪七十年代，随着光电技术的发展，空间光调制器已成为调节光的振幅、相位和偏振应用中必不可少的光学器件，在实时光学信息处理，自适应光学，光计算，光场调控、光束整形、计算全息、光通信和生物医学成像等领域有着广泛应用。很大程度上，空间光调制器的性能决定了这些应用在其领域内的实用价值和发展前景。
       就目前全国各高校使用情况来讲，全国本科院校630所，其中理工类相关院校354所，根据西安中科微星光电科技有限公司（中科微星）2021年底统计的信息，已开发的使用SLM的高校达265所，理工类相关高校使用SLM的比例高达74.8%，由此可见空间光调制器在高校光学科研领域起到的重要作用。
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“调光小能手”的无限可能

二、SLM相关文献统计结果
       根据2022年初知网检索关键词“空间光调制器”的检索结果，研究空间光调制器的学科主要以光电子技术、物理学、计算机为主；近10年发布的SLM相关中英文文献数量维持在一个较为平稳的状态。
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“空间光调制器”相关论文涉及学科
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近十年发布的空间光调制器相关论文数量

三、空间光调制器产品现状及特点
       虽然近10年空间光调制器相关文献数量维持在一个较为稳定的状态，但是SLM的产品技术水平却在飞速发展。产品参数朝着更高分辨率（目前产品级可达4094×2400）、更小像元（目前最小为3.74μm）、更宽光谱（目前可达350 nm-1700 nm）、更高损伤阈值（目前可达250 W/cm2）发展。
同时产品可靠性和稳定性的提升，也使空间光调制器在激光加工、3D打印、波长选择开关、结构光显微镜、液晶相控阵雷达、车载HUD等工业领域有了更多应用的可能。

四、国产空间光调制器的现状
根据招标采购信息发布平台2022年初不完全数据统计，2021年进口调制器销售台数占比为72.58%，国产调制器销售台数占比为28.42%；2021年进口调制器销售额占比为73.52%，国产调制器销售台数占比为26.48%。
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国产&进口空间光调制器2021年销售台数对比

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国产&进口空间光调制器2021年销售额对比

       以上数据虽只包含通过招投标流程采购的调制器，但也从一定程度上能够反映真实情况。国外空间光调制器起步早、公司较多，更早的进入中国市场，俘获了老师们的芳心；而国内空间光调制器企业较少，起步晚，核心竞争力不足，因此国产调制器和进口调制器无论从销售台数还是从销售额方面差距都较大，且以上数据还是基于2021年新冠疫情对进口影响的基础上。

        前几年，多数国产空间光调制器的液晶光阀是进口，驱动和控制软件是自主开发，且整机相位稳定性和线性度等性能较差，这也使得高校使用SLM的老师都倾向于进口产品；但随着国产调制器的发展，国内企业也都加大了SLM产品的开发力度。

       中科微星2020年底已通过液晶光阀器件自主设计实现了核心器件的自主化。液晶光阀的研制主要受器件的核心材料、硅基液晶封装设备和工艺能力限制，中科微星早在研究空间光调制器时就开始布局：液晶光阀的光学设计、特殊液晶材料的开发、硅基液晶封装制程工艺及器件各性能规格的检测方法。

       通过特殊的介质膜设计提升产品损伤阈值、通过定制液晶材料实现了可见光下高相位调制量和高环境适应性、通过封装工艺不断优化及严格的制程检测手段实现了产品的调制高均一性，最终成功解决了硅基液晶设计和封装过程中的难题，产品显示效果实测优异。

       1年多的时间内，中科微星销售自主设计的相位型空间光调制器百余台，通过客户使用和测试，自主封装的产品性能可靠、稳定，可对标国外同类产品。越来越多的老师也愿意尝试和接受国产产品，随着国内空间光调制器企业核心竞争力的提升，国产调制器的市场份额必然呈明显的增长趋势。

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首款自主设计封装液晶光阀实物图

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显示效果

►►►纯国产2k彩色振幅型/相位型空间光调制器推出

通过一年多的工艺摸索与改进，中科微星于2022年第一季度推出两款自主设计的空间光调制器，分别是2K彩色振幅型和2K彩色相位型空间光调制器。产品的技术参数见下表：
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►►►产品特点
像元更小：4.5μm；支持彩色显示模式；
更优信赖性：采用陶瓷背板，散热效果更好，信赖性更可靠；
首次采用Type-C接口的标准5V2A电源适配器作为电源，可兼容市面上大部分电源适配器；
首次使用MiniDP接口作为视频信号的输入接口，具备更高的带宽；
首次具备光源驱动的功能，可同步驱动低功率的光源，便于系统集成；
具备场同步信号及光源使能信号的输出，可同步外部的光源或采集设备；
驱动板体积小型化(55*80mm)。

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批量化2K彩色液晶光阀

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相位线性度测试曲线

►►►应用领域

小的像元，大的衍射角以及支持彩色显示模式使得该款空间光调制器在彩色全息、彩色教学系统、结构光显微、车载HUD、光束控制等方面都有更好的应用。
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彩色全息效果

       我们中科微星将一如既往的秉承“用技术引领客户，用服务维护客户”的理念，以优质的产品和服务回馈客户。除此款产品外，我们并行推出基于空间光调制器的光镊、彩色全息、大气湍流、鬼成像等模块化系统。
我们中科微星将以进口调制器的性能、国产化更低的价格、优质的贴身服务，为更多客户创造更多的价值。后续我们将会在第三季度推出分辨率更高靶面更大的自主设计的新型空间光调制器。我们将兑现在2021年直播时的承诺：让更多的光电人有机会使用空间光调制器，从而带动我国光电技术的发展。
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