[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) hXMC!~Th  
ODEy2).  
应用示例简述 av`b8cGg  
qTffh{q V  
1. 系统细节 Y-9]J(  
 光源 J'B;  
— 高斯光束 2<B+ID3qv  
 组件 <GoE2a4Va  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 c/g(=F__[  
 探测器 ^//N-?Fx  
— 视觉感知的仿真 gHox{*hb[  
— 电磁场分布 JaIj9KLNX  
 建模/设计 0udE\/4!^  
— 场追迹： yM#W,@  
 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。 czHO)uQ?d`  
wv?`3:co  
2. 系统说明 Oe;9[=
L[  
co~TQpy^  
Gjv'$O2_  
3. 模拟 & 设计结果 Z?v9ub~%  
YY]LK%-  
4. 总结 x,p|n  
kxf'_Nzy  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 -Mv`|odY/  
+;*])N%q  
第1步 F92n)*[  
将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 F htf4  
f$H"|Mbe  
第2步 <-lz_  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 <BO|.(ys  
'z!I#Y!Y  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 lGcHfW)Y  
Kvk;D ]$  
应用示例详细内容 4vy!'r@  
]-ZD;kOr  
系统参数 Qs,LK(1  
g5Hs=c5=\  
1. 该应用实例的内容 }. ,xhF[  
*XNvb ^<  
sL!6-[N  
2. 设计&仿真任务 rj:$'m7  
'!y ^  
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。 AE<AEq  
YJ:CqTy  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 [[bMYD1eO  
QDgOprha  
>\@6i s  
4. 参数：SLM像素阵列 vn kktD'n  
?j $z[_K  
^ qE4:|e  
5. 参数：SLM像素阵列 QU4
17EV'  
y2<g
96  
{&2$1p/9'  
应用示例详细内容 52:oe1-8  
3g5i5 G\  
仿真&结果 g/Qr]:;  
Qp-nr]  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM ]Mtb~^joG  
 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)。 H9 't;Do  
 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。 DVCc^5#  
 _@d.wfM  
2. VirtualLab的SLM模块 6}<PBl%qe  

!>2s5^JI9  
ZegsV|  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 A70_hhP  
 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。 n#x{~oQc  
P~]BB.tog  
3. SLM的光学功能 Z0-W%W  
a_pkUOu6  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 [#)$BXG~y  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 d;'@4NX5+  
 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。 blS*HKw  
Omh(UHZBB  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd j)J4[j  
qOk4qbl[  
 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。 rT"8e*LT  
Gq0~&6  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd x.45!8Zb  
27Lya!/  
4. 对比：光栅的光学功能 i{%~&!  
 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。 Rfgc^3:j  
 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。 !7}5"j ;A  
 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)。 i:W oT4  
 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。 &5zUk++  
 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。 ;E#
#bdSCA  
w8@Ok_fj  
KiCZEA  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd eo,m ^&  
N|Rlb5\  
5. 有间隔SLM的光学功能 ;9;.!4g/T  
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。 ImvkB~8N  
"qwRcuHY  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd C~6aX/:  
hbN*_[  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 ~A"ODLgU9  
A #ZaXu/:X  
$`]<4I9d  
6. 减少计算工作量 :*4yR
46  
Iye  
采样要求： @^`f~0#:  
 至少1个点的间隔(每边)。
}3N8EmS  
 如在有效区域，用户指定60%区域填充因子，模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 &A%#LVjf  
)u[2TI1  
采样要求： GJ?rqmbL  
 同样，至少1个点的间隔。 ! 4i  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 X'iki4  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 sPbtv[bC  
cZ o]*Gv.  
 为优化大填充因子条件下的计算工作量，减小相关阵列尺寸是非常有效的方法。 [S$)^>0  
 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。
sp
FsrB  
 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)。 %L~X\M:Qk  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 Lw-j#}&6E  
=.tsz.:c  
ZXr]V'Q?  
Npq=jlj  
'v\!}6  
7. 指定区域填充因子的仿真 3,iL#_+t  
~r@'kUXKK  
 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。 }S%a]  
 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。 0MPsF{Xw[  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 eW\_9E)cY  
 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)。 in B}ydk  
+Mg^u-(A  
x6F\|nb  
8. 总结 zRsA[F#  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 =Jem.Ph  
ZZlR:D  
第1步 '8%aq8  
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。 (U-p&q>z  
!nykq}kPN\  
第2步 m<OxO\Mpf  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 wX|]8f2Z  
扩展阅读 +Cau/sPXL  
扩展阅读 J-u,6c  
 开始视频 z*x6V0'yt  
-    光路图介绍 #=
$4U!yL  
 该应用示例相关文件： r$0=b -  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ]kc_wFT<  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 3ON]c13  
$H5PB' b  
`cZG&R  
QQ：2987619807 R HF;AX n  

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.

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%！ &0ULj6jj  
报告大纲 sH&8"5BT%  
pXQ&2s$  
（第一波——神秘现金红包抽奖环节） h@Hmo^!9J  
WcUeWGC>  
1.浅谈中国物理光电教学行业大趋势及面临问题 |kVxrq  
q#WqU8~Y  
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 [PQG]"  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）