[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) 6:Y2z!MLO  
{]dvzoE]  
应用示例简述 su\`E&0V+  
o'Y/0hkh  
1. 系统细节 SA%)xGRW  
 光源 BaMF5f+  
— 高斯光束 ,4;'s  
 组件 ~3%aEj  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Y)#,6\=U  
 探测器 Q:'r p  
— 视觉感知的仿真 }VHvC"  
— 电磁场分布 cyh;1Q
 
 建模/设计 ][XCpJ)8  
— 场追迹： I$XwM  
 一个SLM像素阵列处光传播的仿真，仿真中包括了SLM像素间无功能间隔引起的衍射效应。 jzwHb'4B3  
5'<a,,RKu  
2. 系统说明 05 .EI)7  
vJsg6oH  
P:5vS:s?  
3. 模拟 & 设计结果 /_yAd,^-+  
,|j\x  
4. 总结 -<e_^  
8m#y>`  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 o"kL,&  
h${=gSJc  
第1步 -"XHN=H  
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。 L=WKqRa>4  
HYZp=*eb  
第2步 ,vBB". LY'  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 -KZ9TV # R  
_BvGEM`o  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 Qo*OC 9E`  
l%qh
^0  
应用示例详细内容 V?-2FK]  
y I[kaH"J  
系统参数 Z4m+GFY  
V >~\~H2Y  
1. 该应用实例的内容 def\=WyK  
o WAy[  
LKZv#b[h  
2. 设计&仿真任务 v+( P4fS  
9V;A+d,  
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。 JIf.d($ ~:  
phwBil-vUU  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 *Xn6yL9  
x1"8K  
`3z6y&dmx  
4. 参数：SLM像素阵列 e+?;Dc-SJ\  
6=*n$l#}  
$J0o%9K   
5. 参数：SLM像素阵列 -a'D~EGB^  
NL'(/|)  
ke)<E98DC  
应用示例详细内容 Zm+GH^f'  
o@L '|#e  
仿真&结果 JZJb&q){  
JM53sx4&  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM (-@I'CFd  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，2f系统等)。 UlPGB2B  
 内置的SLM模式可以实现从简单透射函数到包含像素和间隔的阵列的自动转换。 } V"A;5j`  
jY ;Hdb''  
2. VirtualLab的SLM模块 =%B}8$.|  

>GmO8dK  
n8FIxl&u  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 Fz5eCe\B  
 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。 J6@RIia  
<)"2rxX&5  
3. SLM的光学功能 (%9J(4  
X9C:AGbp  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 anORoK.  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 hI*6f3Vn(n  
 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。 4y$okn\}i  
di<g"8  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd TiJ \J{  
7Q~$&G  
 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。 []?*}o5&>T  
*=Ma5J.  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd aFL<(,~r  
V|<'o<h8  
4. 对比：光栅的光学功能 eu//Q'W  
 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。 'vKae  
 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。 $- Y8@bw  
 通过这种光栅，能够将光衍射到几个衍射级次，衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 5JG`FRW!  
 级次越高振幅衰减越快，所以只有0级，1级以及2级贡献了主要的光强部分。 th5UzpB4  
 这意味着，对于SLM，我们所期望的光分布具有有较高的级次，其光强由区域填充因子决定。 !P6?nS  
7_eV.'h  
6H0aHCM  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd  l .m #  
"kKIv|`  
5. 有间隔SLM的光学功能 LCb0Kq}*/(  
现在，基于像素阵列的区域填充因子，我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。 QJI]@3 Y  
%~0]o@LW7  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd {#&D=7LP  
<1`MjP*w  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 |:`)sx3@#  
ciW;sK8  
YI]/gWeu  
6. 减少计算工作量 V h5\'Sn  
4%6@MQ[  
采样要求： y4H/CH$%  
 至少1个点的间隔(每边)。 zY].ZS=7  
 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。 c#@L~<  
y-Lm^GW4  
采样要求： CYM>4C~>JW  
 同样，至少1个点的间隔。 v(,YqT>q@U  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 -:Q"aeC5  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 P75@Yu(  
}hXmK.['  
 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。 Ki /j\  
 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。 1`Uu;m
z  
 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)。 .4y44: T  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 d^"|ESQEU  
X& XD2o"rt  
M1*x47bN  
X#X/P  
#=Whh 9-d  
7. 指定区域填充因子的仿真 *#GX~3A  
p#>,{  
 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。 8boiJku`  
 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。 -JclEp  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 <co:z<^lqu  
 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)。 &-Q_%eM^  
R,-DP/ (im  
/KlSI<T@  
8. 总结 '"6*C*XS  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 1=^|  
O1oh,~W  
第1步 ]Bz.6OR  
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。 w4RtIDW:  
Z0M|Bv9_  
第2步 -8SZ}J  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 3RI%OCGF  
扩展阅读 `mquGk|)  
扩展阅读 zGP@!R`_  
 开始视频 {Ut,x
i  
-    光路图介绍 k?_uv  
 该应用示例相关文件： bc2S?u{  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Y*S(uqM  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 -R`nitf  
c7R6.T  
mzf^`/NO  
QQ：2987619807 d 0:;IUG  

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报告大纲 
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（第一波——神秘现金红包抽奖环节） V%voe  
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1.浅谈中国物理光电教学行业大趋势及面临问题 Q3[nS(#Z/=  
D@m3bsMwe  
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 b{.Y?.U  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）