滨松空间光调制器X15223系列如何通过USB直接控制SLM

新产品X15213(面向学术用户)和X15223(面向产业用户)增加了USB控制功能，提供除了传统DVI接口之外的另外一种传输方式，可以使用户通过USB接口直接控制SLM，并且这种方式还增加了传统DVI接口所没有的功能，例如读取LCOS head和控制器的实时温度，读取当前调制的是哪张相位图，向SLM的内存中写入相位图(可以配合外触发功能使用，提高刷新频率，也可以不借助计算机直接用TTL信号控制相位图的切换)等功能。

一，准备工作

使用USB向SLM加载的相位图都是0-2π对应0-255的LUT曲线，实际情况波长不同、仪器型号不同，所对应的LUT曲线是不一样的，需要设置之后按照线性关系将相位图进行等效。这一步可以在MATLAB或SLMcontrol3.0软件中进行。

•在SLMcontrol3.0软件(光盘中所带软件)中，设置好波长后，在CGH菜单下选择Displayed image save，保存调节过LUT后的相位图。

•在MATLAB或其他第三方软件中，将相位图灰度值 0到255 按照线性关系等效为 0到value for 2pi. 需要到inspection sheet(小信封中纸质文件)相应的位置查询value for 2pi. (例如下图某台X15223-16L在532nm波长下的value for 2pi是212. 将原相位图中255灰度值变为212, 254灰度值变为254 x 212/255=211, 253灰度值变为253x212/255=210, 等等，0灰度值变为0.)

二，硬件的安装

请参考X15223 instruction manual进行硬件的连接。将一根USB2.0数据线接在USB-B口上。

三，软件的安装

首先请安装LabVIEW Runtime，位置在下图：

之后将USB线接到计算机的USB接口上，X15223为控制电路供电16V之后，计算机可以识别到USB。

四，软件的使用

首先打开软件"LCOS-SLM_USB_Control_software"-"USB_SLMControl.exe"。

如果打开软件后，弹出下面的对话框，则表示USB没有正确连接，请检查USB连接。另外X13139/X11840/X13268系列不支持该软件，也会弹出此对话框。

1，hardware status 检查和控制硬件状态功能

首先将位置4改为USB mode，软件会自动对SLM进行重启，请等待倒计时结束，此时不要进行任何操作!

这时X15223的LED16(显示DVI连接错误)会停止闪烁。

(位置1)Read temp. 按钮可以读出LCOS head和控制器的温度，显示在2号和3号位置。

另：5号位置仅对X15213系列有效，X15223系列没有风扇，工业客户可以自行在热沉处添加。

2，BMP to FrameMem 将相位图写入SLM内存功能

2.1，单张写入

将想要加载的相位图图片文件拖动到BMP file path框内，或者点击框右侧的打开文件夹按钮选择相位图。

在FrameMem slot No.处输入图片储存的位置，分辨率为1272 x 1024的SLM位置范围为0到818，也就是SLM内存可以储存819张图片 (分辨率为792 x 600的SLM位置范围为0到2234，792x600系列已停产，该条说明仅针对老用户)。

每点一下Done按钮，LED18就亮一次。LED18亮起代表正在通过USB向SLM传输数据。

2.2，多张写入

BMP to FrameMem按钮可以将多张图片一次性写入SLM内存，点击该按钮打开新窗口。

首先将想要写入的相位图所在文件夹拖入下图黄色箭头指示的位置。第一和第二级子文件夹中的图片会被选中，第三极子文件夹会被忽略。

然后设置开始写入的内存位置序号，上图2号位置。(内存的位置对于每张图像一共有0到818个序号，例如要写入三张相位图，则开始写入的内存位置序号最大为816，这样三张图分别储存在816,817,818三个位置。开始写入的内存位置序号最小为0.)

点击Write BMP按钮(上图3号位置)，开始写入，LED18亮起。写入完成后，LED18熄灭。

写入完成后，点击Quit按钮(上图4号位置)，回到主窗口。

3，Check & Control Image 查看和控制加载到SLM上的相位图功能

3.1，Displaying image检查当前调制的相位图

点击上图12号按钮，17号位置就会显示当前液晶上正在调制的相位图。

3.2，Frame Mem stored data， 13号按钮，检查当前内存储存的图片内容

点击上图13号按钮，弹出新窗口，如下图：

该功能可以同时查看六个内存位置(内存里一共有序号为0到818，共819个位置)，首先在上图1号标签处输入想要查看的起始位置的序号。

点击上图2号标签按钮"Check"，就会在上图3号标签位置显示六张相位图，表示这六个内存位置所储存的相位图都是哪些。

查看完成后，点击Quit按钮(上图4号标签)回到主界面。

3.3，Change Displaying image

该功能可以选择某个已经写入SLM内存的相位图，将其加载到LCOS上进行调制。在下图15号位置输入相位图的位置序号，然后点击"change"按钮(14号位置)。同时17号位置也会显示这张相位图。

3.4，Change display sequence

点击"Sequence"按钮(上图16号位置)，弹出新窗口。

3.4.1，Loop 固定速度循环加载相位图

如上图，Loop标签下，可以设置某个位置区间内的图片循环加载到LCOS上。

例如想要循环加载内存中序号0到21这22张相位图，在"START slot No."输入"0"，在"END slot No."输入"21". 在"Switching speed/Hz"处设置液晶的刷新速度。(速度受液晶厚度的限制以及相位调制深度的限制，0-2π各个型号的最高刷新频率请参考：空间光调制器LCOS-SLM的刷新频率讲解及计算方法，如果相位图设计为0-π，调制速度可以提升约一倍。)在硬件刷新速度范围内，受计算机内存影响实际速度可能低于设置速度，"Current speed/Hz"处显示的是实际速度。设置好之后点击"Play"按钮。设置的相位图就会一直按照位置顺序循环加载，直到点击"STOP"按钮停止播放。

3.4.2，Sequence可变速度"循环"或"按列表顺序一次"加载相位图

USB软件文件夹中有一个名为的"Sequence.csv"表格文件，其中包含了所要加载的相位图在SLM内存中位置序号Slot No.和持续时间Duration time/msec. 在该文件中修改所需要的相位图位置和持续时间，然后保存并关闭该文件。

注意，持续时间Duration time/msec表示从PC上发送帧切换命令到执行下一个命令循环的等待时间。 根据PC的状态，可能会发生几毫秒的时滞。

在Sequence标签页下，将"Sequence.csv"文件拖动到下图红色箭头所示"Sequence file path"位置。

点击"Single"按钮，会按照表格的顺序加载一次相位图，点击"Loop"按钮会按照表格的顺序循环加载相位图，点击"STOP"停止加载。"Current slot No."中显示当前加载的相位图在SLM内存中的位置序号。

五，软件的关闭

注意：退出软件前，请将Hardware Status下的模式Mode改为DVI模式，否则无法通过DVI连接SLM使用。

改变模式时，软件会自动重启SLM，请耐心等待倒计时完成。

模式变为DVI后，LED16会闪烁。