[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) Cq1t[a  
heZ)+}U~  
应用示例简述 &nn!{S^  
_5M!ec  
1. 系统细节 xTD6?X'4  
 光源 YkPz ~;  
— 高斯光束 S$%/9^\jF  
 组件 DLyHC=%{+h  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 $Z10Zf=  
 探测器 0]8+rWp|Nz  
— 视觉感知的仿真 8+a/x#b-  
— 电磁场分布 ^w2n  
 建模/设计 wd*T"
V3  
— 场追迹： 'DsfKR^s  
 一个SLM像素阵列处光传播的仿真，仿真中包括了SLM像素间无功能间隔引起的衍射效应。 s5|LD'o!  
[gzU/:  
2. 系统说明 <t]c'  
CCq<y  
@babgP,  
3. 模拟 & 设计结果 ~'fa,XZ<  
k;zbq  
4. 总结 w,8 M  
i40r}?-  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 hv*n";V   
/G[y 24 Q  
第1步 xx;'WL,g  
将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 nIph[Vs-Z  
1sc #!^Oo  
第2步 7u5B/M!  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 j K[VEhs  
e/;Ui  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 E\m?0]W
|  
w])~m1yW  
应用示例详细内容 }J`{g/  
~R)w 9uq  
系统参数 "G6d'xkP  
Zz?+,-$_*&  
1. 该应用实例的内容 m_rRe\  
' 1P_*  
QH\*l~;B\  
2. 设计&仿真任务 (!X:[Ah*$  
|w~
zh6~  
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。 5@[%P=  
yv
Dzxu  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 SVq7qc9K?  
3%EwA\V(  
_%zU^aE  
4. 参数：SLM像素阵列 iUI,r*  
y_$^Po  
|xKB><  
5. 参数：SLM像素阵列 eA4*Be;9e  
n+uq|sYVa  
bMSF-lQ  
应用示例详细内容 M!X@-t#  
$ @1&G~x  
仿真&结果 y Fp1@*ef  
bjT0Fi0-  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM 8#Z$}?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)。 +'#d*r91@  
 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。 ZN4&:9M  
?J6hiQvL  
2. VirtualLab的SLM模块 Jb tbW&EH  

!Aw.f!  
n.1a1Tf  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 _R-#I  
 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。 um8ZhXq  
nQ~q-=,L  
3. SLM的光学功能 H`io|~Q  
5<a<!]|C  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 / TJTu_#  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 &P+cTN9)
  
 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。 `7 B [<  
KPO((G0&  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd m",bfZ  
3
QR-8  
 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。 Ppp&3h[dW)  
\Fj4Gy?MW  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd F H%yyT  
A|a\pL`@  
4. 对比：光栅的光学功能 Tf[]vqa`G  
 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。 JGdBpj:  
 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。 DHJnz>bE  
 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)。 \@F{Q-  
 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。 rvfl~<G*  
 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。 \Fe5<G'v  
?t
%5/  
bFJn-g n  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd ^a}{u$<  
d[Fsp7U}  
5. 有间隔SLM的光学功能 q{5Vq_s\  
现在，基于像素阵列的区域填充因子，我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。 }}xR?+4A  
hs*:!&E  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd eo,]b1C2n  
~g,QwaA[  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 ){(cRB$  
pucHB<R@bL  
dW5z0VuB$/  
6. 减少计算工作量 pKJ[e@E^  
#,9|Hr%  
采样要求： F3f>pK5  
 至少1个点的间隔(每边)。 |JDJ{;o  
 如在有效区域，用户指定60%区域填充因子，模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 x-QP+M`Pu  
*K7L5.  
采样要求： x$
p\ocA  
 同样，至少1个点的间隔。 u,]yd*  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 oy'+n-  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 xSUR<  
/>oU}m"k  
 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。 NR [VGZj  
 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。 eyG.XAP  
 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)。 $k?L?R1  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 t.TQ@c+,J  
QRjt.Ry|  
iUKj:q:  
WT)")0)[  
*~"`&
rM(  
7. 指定区域填充因子的仿真 CNz[@6-cYU  
4~/6d9f  
 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。 7wnzef?)  
 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。 D0P% .r"v  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 lyPXlt  
 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)。 i_@RWka<  
GwV FD%  
%xruPWT:k  
8. 总结 vP2QAGk<  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 P&YaJUq.u  
izw}25SW  
第1步  R pbl)  
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。 :}z%N7T  
/%c^ i!=f"  
第2步 QUDVsN#  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 1L|(:m+  
扩展阅读 ZL>V9UWN  
扩展阅读 .R'i=D`Pz  
 开始视频 8GP}g?%  
-    光路图介绍 SMFW]I2T/  
 该应用示例相关文件： 1sJN^BvuG  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 NZuFxJ-`  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 Y<+4>Eh  
e2fct|'  
o~K2K5I  
QQ：2987619807 s*f.` A*)  

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%！ 3 ?F@jEQk  
报告大纲 B5HdC%8/}  
SsX05>  
（第一波——神秘现金红包抽奖环节） 8$UZL  
]a#]3(o]}  
1.浅谈中国物理光电教学行业大趋势及面临问题 tcEf ~|3  
hX%v`8  
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 ddDJXk)!0  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）