[分享]空间光调制器像素处光衍射的仿真 [复制链接]

空间光调制器(SLM.0002 v1.1) n[Jpy[4g  
VEAf,{)Q  
应用示例简述 CBC0X}_`  
STMc@MeZU_  
1. 系统细节 c`]_Q1'30w  
 光源 m'h`%0Tc  
— 高斯光束 }K\]M@  
 组件  M1><K:  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 BbA7X  
 探测器 DyiyH%SSD  
— 视觉感知的仿真 v]CH L# |  
— 电磁场分布 1`1U'ibhe  
 建模/设计 cPcp@Dp  
— 场追迹： T_}
9b   
 一个SLM像素阵列处光传播的仿真，仿真中包括了SLM像素间无功能间隔引起的衍射效应。 $bQ[H[4l  
Gni<@;}  
2. 系统说明 I f9t^T#  
+an.z3?w  
5c?1JH62o8  
3. 模拟 & 设计结果 T%kr&XsQX  
ZTV|rzE   
4. 总结 octBt`\Of  
^J
,Zl`N  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 rt+%&%wt  
XV"8R"u%Q  
第1步  5VWyc9Q  
将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 3ifQKKcR{  
&)?ECj0`  
第2步 G}B)bM2  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 P@Oq'y[  
92|\`\LP%  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 Y%AVC9(  
,DUD4 [3  
应用示例详细内容 fi*@m,-  
F91'5D,u0  
系统参数 Wr.G9zq.+  
eH.~c3o  
1. 该应用实例的内容 &)4#0L4  
!9yOFd_  
y7ng/vqM7  
2. 设计&仿真任务 'CiV=&3/  
@J"Gn-f~  
由于制造和技术的原因，像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应，从而影响SLM的光学性能，并在接下来的工作中对其进行研究。 $j?zEz  
Y.9s-g  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 +AGI)uQQ  
!g=2U`j^  
V/C":!;  
4. 参数：SLM像素阵列 )erI3?k  
6\jhDP@`9  
7[=MgnmuC  
5. 参数：SLM像素阵列 QDO.
&G2  
0Z.bd=H  
Bp #:sAG  
应用示例详细内容 [I*zZ`  
0q6$KP}q  
仿真&结果 _}4l4  
q~QB?+ x&  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM m0*bz5  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，2f系统等)。 :m~R<BQ"  
 内置的SLM模式可以实现从简单透射函数到包含像素和间隔的阵列的自动转换。 8|FHr,  
8_yhV{  
2. VirtualLab的SLM模块 cj=6_
k  

2$G,pT1J  
$9LI v  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 3[*E>:)qh  
 必须设置所设计的SLM透射函数。因此，需要输入文件SLM_Transmission_Function.ca2的路径。 'Z^-(xG,+  
3zdm-5R.b  
3. SLM的光学功能 -+9,RtHR7  
>93I|C|  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 (MfPu8j  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 IIrp-EMXJ  
 首先，获得场(Ex方向)的振幅，分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 g9N_s,3jC  
a!iG;:K   
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd QfHJZ7K.4  
}:6$5/?  
 此处，场(Ex方向)的（Wrapped）位相如下图所示，其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 <d&9`e1Hc  
fpESuVKr  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd J.%%]-f=&  
V4~`yT?*"  
4. 对比：光栅的光学功能 =t,}I\_^c  
 上述的像素效应可以用相似光学功能的2D周期结构的进行比较。 (c^ZFh2]  
 所示函数(Ex的振幅)相当于一个SLM，其像素提供一个常数位相函数。 S5a?KU
  
 通过这种光栅，能够将光衍射到几个衍射级次，衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 ((Jiv=%  
 级次越高振幅衰减越快，所以只有0级，1级以及2级贡献了主要的光强部分。 $F^p5EXkc6  
 这意味着，对于SLM，我们所期望的光分布具有有较高的级次，其光强由区域填充因子决定。 ~hx__^]d  
ak_&\'P  
6;JlA})  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd aaa6R|>0  
_VvXE572  
5. 有间隔SLM的光学功能 ,\2w+L5TD  
现在，基于像素阵列的区域填充因子，我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。 ~Vh< mt  
'aLTiF+  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd 3rRN~$  
Tj[=E  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 (fSpY\JPI  
I=vGS  
Hu4\4x$?  
6. 减少计算工作量 "2J$~2{N  
c5vi Y|C^  
采样要求： }VetaO2*  
 至少1个点的间隔(每边)。 N^Bjw?3  
 如在有效区域，用户指定60%区域填充因子，模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 &_1Ivaen6  
-c_}^j  
采样要求： CVk.Ez6  
 同样，至少1个点的间隔。 O4l]Q  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 .YYLMI  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 U&PwEh4uG  
{y>o6OTITR  
 为优化大填充因子条件下的计算工作量，减小相关阵列尺寸是非常有效的方法。 j B.ZF7q  
 如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%)，这种简化是非常适用的。 o?T01t=  
 如果只考虑标记的范围，仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 ,p3moD 3  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 VH>?%aL  
PF6w'T 5  
S(&]?!  
2%i3[N*  
@+iO0?f  
7. 指定区域填充因子的仿真 ..Dr?#Cr  
rhr(uCp/  
 由于间隔非常狭窄，Hamamatsu’s X10468 指定填充因子为98%，需要更多的采样点进行计算。 =W*Js%4  
 全阵列尺寸798×600像素将需要79992×60600个采样点，需要极高的计算量。 Ok/U"N-  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 cVR#\OM  
 在优化的帮助下，可对指定区域填充因子进行研究(该仿真仍需约256GB的内存)。 JsDugn ,B  
\NgBF  
i wFI lJ@  
8. 总结 "3\C;B6I  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 S8S<>W  
Q,AM<\S  
第1步 7K.in3M(  
将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 C=y[WsT  
EId_1F;V^  
第2步 cD!yd^QE  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 xklXV  
扩展阅读 M8,_E\*  
扩展阅读 p3f>;|uh_  
 开始视频 L)mb.U$`c|  
-    光路图介绍 :t'*fHi~  
 该应用示例相关文件： *!W<yNrR  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 XZ3)gYQi  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 %XUV[L}  
'9w.~@7  
--t5jSS44  
QQ：2987619807 DXH"`1[-  

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报告大纲 8=!BtMd"  
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（第一波——神秘现金红包抽奖环节）  6[{|'  
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1.浅谈中国物理光电教学行业大趋势及面临问题 IeZgF>  
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2.空间光调制器在工业、教学领域的应用3.实物讲解空间光调制器 b_p/ 1W:  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）