[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) j{ri]?p  
w);Bet  
应用示例简述 AQ"r
k9Z  
J6zU#  
1. 系统细节 \)g}  
 光源 Q?Xqf7y  
— 高斯光束 6k|f]
BCL  
 组件 1yc$b+TH  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 j3 @Q  
 探测器 T+5H2]yy)  
— 视觉感知的仿真 q{q;X{  
— 电磁场分布 [RDY(}P%  
 建模/设计 AY9#{c>X  
— 场追迹： |gGD3H  
 一个SLM像素阵列处光传播的仿真，仿真中包括了SLM像素间无功能间隔引起的衍射效应。 qs (L2'7/  
Y1DbBDk  
2. 系统说明 7zNfq.Ni~  
u$"Ew^C  
A;;OGJ,!\  
3. 模拟 & 设计结果 \&v)#w  
d8^S~7  
4. 总结 _tnoq;X[  
g
e{%B~x  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 w(odgD  
kL -f@CD  
第1步 'L%)B-,n  
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。 KM oDcAjH  
( d8rfet  
第2步 cw~-%%/  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 \%#
luk@:  
:-+j,G9t  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 OK:YnSk"  
(6)X Fp&  
应用示例详细内容 Q6PMRG}/o  
o~'UWU'#
 
系统参数 )EsFy6K:  
PW*[(VX  
1. 该应用实例的内容 mGUG  
2cv=7!K4Uv  
jXyK[q&O&  
2. 设计&仿真任务 l]5!$N*  
H<3ayp$  
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。 !$,e)89  
)5s-"o<  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 #4^D'r>pJ  
t)l^$j!h@  
ru*}lDJ  
4. 参数：SLM像素阵列  9E  
q{Gf@  
n_t.l<
V  
5. 参数：SLM像素阵列 -lI6!a^  
=K6{AmG$  
IU rGJ#}O  
应用示例详细内容 N8`q.;qewz  
X0]5I0YP  
仿真&结果 7pZd?-6M^  
FzQ6UO~'  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM {&)E
$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)。 D{iPsH6};5  
 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。 x/?w1  
|\h<!xR  
2. VirtualLab的SLM模块 !u%XvxJwDb  

!;&{Q^}  
P<R'S  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 q<Wz9lDMNR  
 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。 R"{oj]d;$F  
C,dRdEB>  
3. SLM的光学功能 GuRJ  
YR0.m%U,  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 Jnq}SUev  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 0"xD>ue&  
 首先，获得场(Ex方向)的振幅，分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 SQI =D8  
%`^{Hh`  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd TM`6:5ONv  
|6zx YuX  
 此处，场(Ex方向)的（Wrapped）位相如下图所示，其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 E>x,$w<?  
4k=LVu]Kcr  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd 7!#34ue  
PQ4)k
VT  
4. 对比：光栅的光学功能 Z oQPvs7_  
 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。 #w]@yL]|is  
 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。 FK`M+ j  
 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)。 JCZ5q9b  
 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。 !l#n.Fx&3  
 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。 };nOG;  
5?C) v}w+  
1<&nHFJ;[  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd HT=-mwa_]  
2vX!j!_  
5. 有间隔SLM的光学功能 H!uq5`j0K  
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。 rn%q*_3-o  
OmC F8:\/  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd )W$@phY(I  
|j~{gfpSE  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 'n4 iW  
=&v&qne9  
XiN@$  
6. 减少计算工作量 jmh$6 N% F  
.V\:)\<|  
采样要求： PitDk 1T  
 至少1个点的间隔(每边)。 3q:>NB<  
 如在有效区域，用户指定60%区域填充因子，模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 *WZ?C|6+  
ub=Bz1._  
采样要求： E3,Nc`'m9  
 同样，至少1个点的间隔。 szU_,.\  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 )E(9 R(  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 dI$M9;  
Q a8;MxK`  
 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。 b;Uqyc  
 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。 b0!ZA/YC-  
 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)。 3eJ"7sftW
 
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 
''~#tK f  
?9m@ S#@  
AWn$od`#s  
FW--|X]8  
qB44;!(  
7. 指定区域填充因子的仿真 Ym/y2B(  
=s$UU15  
 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。 x
#,nR]C  
 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。 $kCLS7 *  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 >'96SE3  
 在优化的帮助下，可对指定区域填充因子进行研究(该仿真仍需约256GB的内存)。 /$?7
L(  
c6f[^Q%#j  
`u7"s'  
8. 总结 5t-dvYgU  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 $g+q;Y~i0  
@Zov&01  
第1步 Fy
-N U  
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。 OXCf  
<\C/;  
第2步 ~AbTbQ3  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 a2\r^fY/  
扩展阅读 Ed=]RR4R  
扩展阅读 =[T_`*s&  
 开始视频 +1Ua`3dWN_  
-    光路图介绍 =`%"-A  
 该应用示例相关文件： +U];  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 _k2*2db   
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 8KhE`C9z  
wc.T;(  
:Mq-4U.e  
QQ：2987619807 "<5su5]  

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报告大纲 n8dJ6"L<"  
O^+H:Y|  
（第一波——神秘现金红包抽奖环节） 1"4Pan  
+%%Ef]  
1.浅谈中国物理光电教学行业大趋势及面临问题 c\\'x\J7  
E9"P~ nz  
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 X*^^W_LH.  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）