[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) #pP[xE"Y  
~zHjMo2  
应用示例简述 EN$2,qf  
K&vF0*gN3  
1. 系统细节 \|H!~)h$1  
 光源 G,?hp>lj  
— 高斯光束 |jI#"LbF  
 组件 f!\lg
 
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 tjIl-IQ  
 探测器 vI:;A
/&  
— 视觉感知的仿真 Z,sv9{4r  
— 电磁场分布 g[1gF&  
 建模/设计 }SX,^|eN  
— 场追迹： (U&tt]|  
 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。 QKyo`g7  
}+)fMZz  
2. 系统说明 gp5_Z-me  
C"6?bg5N  
f%SZg!+t  
3. 模拟 & 设计结果 s3~lT.  
#*QO3y~ZM  
4. 总结 sPr~=,F  
a][f  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 h]Wr [v  
bSiYHRH.e  
第1步 kh {p%<r{  
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。 }=%oX}[  
dYT%  
第2步 @Ws*QTlV  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 3vuivU.3  
.n#@$ nGZ  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 1Yq?X:   
FG%X~L<d,)  
应用示例详细内容 wb]%m1H`:  
k
`So -e-  
系统参数 ~<O7$~  
ZvNJ^Xz  
1. 该应用实例的内容 /I1h2E  
JW{rA6?
 
/RNIIY~w  
2. 设计&仿真任务 U}6B*Xx'  
b<a4'M  
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。 mtJ9nC  
C9~52+S  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 Ir {OheJ  
\DYWy*p
e  
oI=fx Sjd  
4. 参数：SLM像素阵列 M^O2\G#B  
-7*ET3NSI/  
TV<'8L  
5. 参数：SLM像素阵列 W~zbm]  
{1IfU  
IEXt:  
应用示例详细内容 Hw7;;HK 7  
7({]x*o*%  
仿真&结果 VXYK?Qc'  
]QpWih00V  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM $K]m{  
 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)。 T+*%?2>q"  
 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。 fuWO*  
->l%TCHP  
2. VirtualLab的SLM模块 ePr&!Tz#  

2^y^q2(r  
I$<<(VWH  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 o$#G0}yn  
 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。 /DK"QV!]s  
=-8bsV/l  
3. SLM的光学功能 X.Rb-@  
P* w9,  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 .$qnZWcgG  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 F$ #U5}Q  
 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。 m;'6MHx;  
t; 4]cg:_  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd -*$HddD  
iH/6M  
 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。 jzDuE{  
v3aYc:C  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd pimtiQqC  
:pGaFWkvO  
4. 对比：光栅的光学功能 *VFf.aPwYi  
 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。 znxnL,-  
 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。 *1v[kWa?  
 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)。 fQi4\m  
 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。 V!lZ\)  
 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。 ]^lw*724'>  
)/pU.Z/  
MCS8y+QK  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd KVn []@#  
^G4Py<s  
5. 有间隔SLM的光学功能 4)@mSSfn.  
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。 Q4+gAS9  
%k;|\%B`  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd SZ,YS 4M  
*M:B\D  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 )XvilCk1  
,q}MLTSi  
M%ICdIc'  
6. 减少计算工作量 h|,:e;>}  
I aGq]z  
采样要求： iV&6nh(  
 至少1个点的间隔(每边)。 q35f&O;  
 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。 )%`^xR  
L3@82yPo!  
采样要求： ,.kha8v  
 同样，至少1个点的间隔。 Dp)=0<$y  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 tasUZ#\6  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 1JztFix  
[co% :xJu  
 为优化大填充因子条件下的计算工作量，减小相关阵列尺寸是非常有效的方法。 ~GL]wF2#  
 如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%)，这种简化是非常适用的。 :_g$.h%%  
 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)。 9%B\/&f  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 >'&p>Ad)  
AaWs}M  
Qa-K$dm%  
`< xn8h9p  
2E}*v5b,  
7. 指定区域填充因子的仿真 0=AVW`J  
Urr@a/7  
 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。 #,":vr  
 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。 ?u" 4@  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 6YGubH7%_  
 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)。 yCVI\y\B  

s'%R  
LR".pH13  
8. 总结 0{,Z{&E  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。  ?zw|kl  
?~hHGf\^b6  
第1步 @d 
mV  
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。 0w&27wW  
8,?h~prc  
第2步 e\!0<d  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 Z -W(l<  
扩展阅读 inh=WUEW  
扩展阅读 )qo {c1X  
 开始视频 jRJn+  
-    光路图介绍 mLP.t%?#  
 该应用示例相关文件： i36eBjT  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 &#!4XOyB  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 P<X\%_Iat  
C71qPb|$R  
n%-R[vW  
QQ：2987619807 ]:Nsf|C0  

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%！ 7 n8"/0kc:  
报告大纲 coW:DFX  
Q.l}NtHwV  
（第一波——神秘现金红包抽奖环节） 0AZ")<^~7  
c~z82iXNO  
1.浅谈中国物理光电教学行业大趋势及面临问题 a1C{(f)  
X:HacYqtC  
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 sDPs G5q<  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）