[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) !X"K=zt"  
4T!+D  
应用示例简述 BB~OqZIP  
cJ1#ge%4  
1. 系统细节 :|Ad:f
Es  
 光源 q>mE< (-M  
— 高斯光束 T
{Sb^-H#X  
 组件 !
eEHmRgg4  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Svc|0Ad&  
 探测器 s}jHl8  
— 视觉感知的仿真 &e;=cAXG  
— 电磁场分布 PNaay:a|  
 建模/设计 'h^0HE\~p  
— 场追迹： ^j"
.  
 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。 } p&&_?  
RAG3o-  
2. 系统说明 1E73i_L  
jFA{+Yr1  
t%'Z<DmG+  
3. 模拟 & 设计结果 q~3,yyu  
JMH8MH*  
4. 总结 oo=Qt(#  
$% 1vW=d  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 &_~+(  
$)RNKMZC}A  
第1步 =dII- L=`  
将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 ,`gl&iB  
q|Qk2M  
第2步 ~$p2#AqX  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 H&]gOs3So  
=!`j7#:  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 hir4ZO%Zt  
2 !At2P2  
应用示例详细内容 T}"6wywM  
 ^}:#  
系统参数 +"8,Mh  
'g$(QvGF9  
1. 该应用实例的内容 b|+wc6   
)hk   
*e-A6Sh  
2. 设计&仿真任务 ^my].Qpt  
L+CyQq  
由于制造和技术的原因，像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应，从而影响SLM的光学性能，并在接下来的工作中对其进行研究。 Ti'}MC+0  
!"<MsoY@  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 ( YQWbOk  
`;)\u  
wc!onZX5  
4. 参数：SLM像素阵列 w~ [b*$  
xA9:*>+>  
ox%9Ph  
5. 参数：SLM像素阵列 [o.B  
x-?{E
  
tl><"6AIP  
应用示例详细内容 "dI;  
2Sh  
仿真&结果 BM(]QUxRd  
:%sXO  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM 8Goh4T H  
 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)。 *Mw_0Y  
 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。 "R3d+p  
CE"JS-S?  
2. VirtualLab的SLM模块 Ma+$g1
$  

4E+hRKuo,  
}J7zTj~{  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 m+#iR}*1L  
 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。 *X4PM
\ck  
VMCLHpSfW  
3. SLM的光学功能 2 ho>eRX  
Fr%d}g  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 =IUUeFv +r  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 bzvh%RsW  
 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。 ;q:jl~  
J]q%gcM  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd z8[yt282  
#vzEu
)Ul  
 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。 g7&9"  
YS
j+\Z$(  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd
}sx_Yj  
BSkDpr1C
 
4. 对比：光栅的光学功能 m\ddp_l  
 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。 x ul]m*Z  
 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。 U-:ieao@  
 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)。 MNg^]tpf  
 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。 qY>{cjo  
 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。 |=EZ1<KzD  
H<QT3RF2  
h(F<h_  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd 8@PX7!9  
gd0Vp Xf'  
5. 有间隔SLM的光学功能 AQc,>{Lm  
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。 6:]*c[7  
;/0 Q1-  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd YG8>czC  
iR\Hv'|  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 sg8/#_S1i  
]IL;`>Gp  
LC})ciWa  
6. 减少计算工作量 Z(ZiFPx2Z  
7#~+@'Oe  
采样要求： ?h0X,fl3  
 至少1个点的间隔(每边)。 $-c!W!H  
 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。 I(S)n+E  
Dk='+\  
采样要求： )NO<s0?&  
 同样，至少1个点的间隔。 f"(X(1F  
 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|%(3,)ig  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 uK'&Dam  
c)Ic#<e(  
 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。 qiZO _=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。 n3lE,b  
 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)。 Lgz$]Jbl8  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 3&x-}y~sg  
k@ K
7yK  
!I\!;b  
Nk[2n
yeO>  
Pub0IIs  
7. 指定区域填充因子的仿真 h!#:$|Q  
0I{
gJSK.,  
 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。 E0/mSm"(T  
 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。 )9S>ZZF  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 s!9dQ.  
 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)。 WO6/X/#8b  
Q`#4W3-,  
\j2;4O?`  
8. 总结 '&99?s`u  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 YUf1N?z  
~w</!s  
第1步 f,z P*  
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。 W[[bV  
zd]D(qeX  
第2步 xvNo(>  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 X1tXqHJF}  
扩展阅读 !vn1v)6  
扩展阅读 NWfAxkz{/  
 开始视频 >\ u<&>i  
-    光路图介绍 F/1#l@qN  
 该应用示例相关文件： Ke-)vPc  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 |+U<S~  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 +Ug/rtK4  
@=5qT]%U3J  
I5AO?BzJ  
QQ：2987619807 &t(0E:^TRU  

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报告大纲 ;%q39U}  
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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 Ja^ 5?Ar|  
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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 o5Rz%k#h  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）