[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) <S0!$.Kg*<  
][b
z5aV  
应用示例简述 {R,rc!yF  
M42D5|tZc  
1. 系统细节 *(d^k;  
 光源 mI in'M  
— 高斯光束 .?S#DS )  
 组件 J\
  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Li=l/  
 探测器 yZFvpw|g  
— 视觉感知的仿真 mXF pGo5 s  
— 电磁场分布 qr=U=oK  
 建模/设计 OG 5n9sx  
— 场追迹： VV]{R'  
 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。 7!JoP?!  
8yFD2(#  
2. 系统说明 /IV:JVT  
,-DE;l^Q=  
`Xmpm4 ]  
3. 模拟 & 设计结果 D?5W1m]E,s  
%v~j10e  
4. 总结 Punbw\9!d,  
+bf%]   
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 Z{_'V+Q1  
_W#27I  
第1步 web&M!-  
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。 L1C'V/g  
s[s6E`Q  
第2步 {Y'_QW1:2  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 Z/x<U.B  
`O}. .N]g  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 F/EHU?_EI  
"l +Jx|h\  
应用示例详细内容 6u:5]e8  
29Q5s$YD@  
系统参数 KI>7h.t  
PL+fLCk,I  
1. 该应用实例的内容 J;T_9  
dnIBAe  
l3iL.?&Pa  
2. 设计&仿真任务 Fx3VQ'%J  
#{ Uk4  
由于制造和技术的原因，像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应，从而影响SLM的光学性能，并在接下来的工作中对其进行研究。 6o1.?t?  
eEc;w#  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 \v-> '  
KP<J~+_ik  
=$`DBLX   
4. 参数：SLM像素阵列 wH${q@z_  
3&?Tc|F+  
^~`8 - TE  
5. 参数：SLM像素阵列 |g'sRTKJ  
nM0nQ{6  
RXWjFv~/  
应用示例详细内容 ]7u8m[@  
g:o\r (  
仿真&结果 o$-8V:)6d  
@JEr/yy  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM Gg.w-&  
 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)。 U<6k!Y9ny  
 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。 "]NQTUb;  
3mm`8!R  
2. VirtualLab的SLM模块 -dvDAs{X  

Y\%}VD2k  
NI^Y%N  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 AV2q*  
 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。 ?&GMp[  
FQ-(#[  
3. SLM的光学功能 e:,.-Kvzp`  
SY$%!! @R  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 =6W:O  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 zPw R1>gL  
 首先，获得场(Ex方向)的振幅，分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 {!/y@/NK2  
O\D({>  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd [y{ag{  
C`jP8"-  
 此处，场(Ex方向)的（Wrapped）位相如下图所示，其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 RV$+g.4  
/ P:Hfq  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd H]!y |p  
eY(usK  
4. 对比：光栅的光学功能 "yz\p,  
 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。 ~lF lv+,%  
 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。 -DuiK:mp  
 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)。 ZK ?x_`w  
 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。 k0YsAa#6V  
 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。 g~y9j88?  
2s4=%l  
EIYM0vls(  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd C5WCRg5&  
)4`Ml*7x  
5. 有间隔SLM的光学功能 _5K_YhT  
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。 /SUV'J)  
&Bp\kv  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd H4m6H)KOG  
k41la?  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 wr$}AX  
<bx9;1C>zd  
V-cuG.  
6. 减少计算工作量 .#:,j1L"53  
#w*pWD^  
采样要求： eb/V}%  
 至少1个点的间隔(每边)。 ommKf[h%i  
 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。 eTF8B<?  
a`-hLX)~Z  
采样要求： )*A,L%  
 同样，至少1个点的间隔。 ).]m@g:ew  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 1:Yt2]  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 bg,}J/  
Z M+Hb_6f  
 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。 0lRH Yu  
 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。 NVjJ/  
 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)。 2&Byq  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 0v@/I<
 
N-r
mk  
K7hf m%`N  
BY0|exW  
|%}s$*s  
7. 指定区域填充因子的仿真 j&/.[?
K  
5|R
2cc|"9  
 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。 IPO[J^#Me  
 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。 fl"y@;;#h  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 >-w=7,?'?z  
 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)。 UPKi/)C;  
lkfFAwnc  
vs1Sh?O  
8. 总结 IMGqJc,7  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 R1.sq(z`  
Nr"N\yOA/  
第1步 ]|N4 #4  
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。 X[Ek'=}  

y"\,%.  
第2步 'Y[A'.*}4  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 <KwK tgzs  
扩展阅读 u-
[t~-(a  
扩展阅读 tHtV[We.:  
 开始视频 #Q3PzDfj  
-    光路图介绍 #tZf>zrs  
 该应用示例相关文件： e(#IewKp  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 qd+[ShrhqZ  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 VxN64;|=  
Zva  
HJ qQlEq  
QQ：2987619807 4$aO;Z_  

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%！ IyS"  
报告大纲 K 3Yw8t2J  
YOV :  
（第一波——神秘现金红包抽奖环节） pp~3@_)b  
7]|zkjgI  
1.浅谈中国物理光电教学行业大趋势及面临问题 i3Hz"Qs;  
a}KK{Vqo`  
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 cJ(BiL-uF  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）