[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) Xh9QfT,  
L+am-k:T~  
应用示例简述 ?KC
(WaGJQ  
/LD3Bb)O  
1. 系统细节 $^]K611w9  
 光源 8dczC  
— 高斯光束 .GrOdDK$ns  
 组件 ]5ZXgz  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 QN:v4,$d  
 探测器 n7Ao.b%uk-  
— 视觉感知的仿真 'cD?0ou`o  
— 电磁场分布 #Bd]M#J17a  
 建模/设计 5hrI#fpOR  
— 场追迹： I?e5h@uE  
 一个SLM像素阵列处光传播的仿真，仿真中包括了SLM像素间无功能间隔引起的衍射效应。 zHJCXTM  
V1aP_G
-:  
2. 系统说明 G@8)3 @  
#HUn~r  
/R#zu_i  
3. 模拟 & 设计结果 /"{d2  
2\xw2VQ@P  
4. 总结 }9fa]D-a?  
.U1wVIM  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 :Jd7q.  
\-\>JPO~<  
第1步 1dH|/9  
将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 l1+l@r\  
fUT[tkb/!  
第2步 EZUaYp~M  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 m:H^m/g  
3lP;=*m.  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 '/d
51  
xTHD_?d  
应用示例详细内容 7({)o
u x  
yaUtDC.|  
系统参数 !=[Y yh  
Y ;Ym=n'  
1. 该应用实例的内容 >*-%:ub  
&o:5lxR{  
7)Toj  
2. 设计&仿真任务 iU)I"#\l'k  
?@64gdlwq  
由于制造和技术的原因，像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应，从而影响SLM的光学性能，并在接下来的工作中对其进行研究。 W`>|OiuF  
iN;Pg_Kq  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 6!<I'M'[e  
iJs~NLCgVu  
I7ao2aS  
4. 参数：SLM像素阵列 (v]%kXy/G  
_4S^'FDo   
VPMu)1={:p  
5. 参数：SLM像素阵列 mqSVd^  
mF7Ak&So^  
*$Q>Om]  
应用示例详细内容 QPlU+5Cx  
&^=Lr:I  
仿真&结果 ;_}pIO  
]S2rqKB  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM c{q+h V=  
 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)。 B,>02EZ  
 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。 kg/B<w'  
r%,?uim#  
2. VirtualLab的SLM模块 T;w:^XW  

|$Yk)z3  
]H1mj#EWU  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 wkg4I.  
 必须设置所设计的SLM透射函数。因此，需要输入文件SLM_Transmission_Function.ca2的路径。 [|nK5(e9  
3",gjXmBu  
3. SLM的光学功能 }\a#e^-xQ+  
|x}TpM;ni  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 ~f<']zXv  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 =G-OIu+H!U  
 首先，获得场(Ex方向)的振幅，分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 oo'9ZE/%  
66=[6U9 *  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd x9lA';})  
1/dL-"*0  
 此处，场(Ex方向)的（Wrapped）位相如下图所示，其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 o}N@Q-i gq  
*D]:{#C*  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd L8 P0bNi  
EP>u%]#  
4. 对比：光栅的光学功能 k+QGvgP[4@  
 上述的像素效应可以用相似光学功能的2D周期结构的进行比较。 SmXoNiM"y  
 所示函数(Ex的振幅)相当于一个SLM，其像素提供一个常数位相函数。 =s\$i0A2  
 通过这种光栅，能够将光衍射到几个衍射级次，衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 ZFZ'&"+  
 级次越高振幅衰减越快，所以只有0级，1级以及2级贡献了主要的光强部分。 O&Y;/$w  
 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。 +k`L8@a3&  
% km<+F=~  
+Mj6.X  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd 8JLf @C:  
m6Dm1'+  
5. 有间隔SLM的光学功能 {vu\qXmMv  
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。 ing'' _  
2Kxb(q"  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd 91R#/i  
1*O|[W  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 is;g`m  
*byUqY3(
 
a;o0#I#Si  
6. 减少计算工作量 !Dd'*ee-;  
ieyK$q  
采样要求： {;$oC4  
 至少1个点的间隔(每边)。
[RF,0>^b  
 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。 PT>b%7Of  
teok*'b:  
采样要求： }*x1e_m}H  
 同样，至少1个点的间隔。 n_kwtWX(  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 z}vT8qoX  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 'FW?   
'54\!yQ<{  
 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。 ()lgd7|+  
 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。 ^G4YvS(  
 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)。 /&gg].&2?  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 yP58H{hQM8  
cAR `{%b  
IMM;LC%rD9  
,_V V;P  
#:6-O  
7. 指定区域填充因子的仿真 3kxo1eb  
Ip8ml0oG  
 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。 LOUP  
 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。 !2t7s96  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 )zL@h  
 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)。 '_v~+  
R ]Ev=V'U  
a>j}@8[J  
8. 总结 dIC\U  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 # ~<]z  
~&Z>fgOTJ  
第1步 GvVkb=="  
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。 lY,^  
(.-4Jn  
第2步 [Uup5+MCv  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 Zc7;&cz  
扩展阅读 l>6tEOXt  
扩展阅读 J[}H^FR  
 开始视频 R3B+vLGX  
-    光路图介绍 SaPE 1^}  
 该应用示例相关文件： 5>}$]d/o  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ~b_DFj  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 7uR;S:WX  
56AC%_ g>  
<rzP  
QQ：2987619807 9=>q0D2
 

诚邀您观看光电汇-中科微星直播，3月25日晚19:30准时开播，为您讲解SLM及其在教学、工业领域应用；全场两次直播抽奖，扫码关注回复“直播抽奖”即可参与，中奖率100%！ wOAR NrPx2  
报告大纲 SAP/jD$5]>  
^xe+(83S2?  
（第一波——神秘现金红包抽奖环节） K6DN>0sY  
6n]+(=  
1.浅谈中国物理光电教学行业大趋势及面临问题 Gxw1P@<F:  
6ll!7U(9(  
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 "BQnP9  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）

西安中科微星光电科技有限公司在空间光调制器方面做的比较成熟，已经拥有三大产品系列，数十款产品，可以运用于教育科研，仿真测试、激光加工等领域。如需了解详情可拨打电话029-65665888 / 发送邮件至laser_zkwx@opt.cn.