[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) e'Us(]ZO  
fC GDL6E  
应用示例简述 1+t
t'  
mUyv+n,  
1. 系统细节 B"8JFf}"q  
 光源 Usf"K*A  
— 高斯光束 y2"S\%7$h  
 组件 gQd=0"MV  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 gVA}?t;  
 探测器 uxMy1oy  
— 视觉感知的仿真 FR,#s^kF  
— 电磁场分布 6a]f
&={E  
 建模/设计 K: o|kd  
— 场追迹： qVD!/;l  
 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。 5;MK

1l  
B%rr}Ro1e  
2. 系统说明 7
R<u=U  
Ky9No"o  
FHNuMdFn  
3. 模拟 & 设计结果 Y0X94k.u  
q8xc70: R  
4. 总结 a
RO_,n
9  
)-?uX.E{  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 %Di7u- x  
?Y6la.bc{  
第1步 4R*<WdT(  
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。 JIbzh?$aD  
&>zy_)  
第2步 qe6C|W~n  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 E0)mI)RW.  
`k{ff  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 gc2|V6(  
?9z
oQ[  
应用示例详细内容 kk_9G-M  
`YmI'  
系统参数 |
6(qg5"  

(ln  
1. 该应用实例的内容 \|pK Z6*s  
~0[G/A$]  
8A8xY446)  
2. 设计&仿真任务 1f@U:<:  
0(U3~k6  
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。 $~G0#JL  
kJ#[UCqzM  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 3<)@ll  
m['v3m:  
g=oeS%>E  
4. 参数：SLM像素阵列 HzG~I8o(d  
cEdz;kbUM  
(ju aDn)  
5. 参数：SLM像素阵列 {*<O"|v  
."F'5eTT~  
3vRLg b  
应用示例详细内容 y\|-O<8O  
xu"94y+  
仿真&结果 x<{;1F,k3  
fUp
|3bBE  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM D,GPn%Wqi  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，2f系统等)。 h$aew63  
 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。 ]U#[\ Z  
?HEtrX,q  
2. VirtualLab的SLM模块 hk"9D<&i>b  

l?@MUsg+
 
G&%nF4  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 2
sd ) w  
 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。 EG(`E9DZ  
5Aa31"43n  
3. SLM的光学功能 x  tYV"  
V`R)#G>IH%  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 4+/
fP  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 Pghva*&  
 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。 j'#jnP*P  
>Bh)7>`3c  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd iL7-4Lv#  
2<y}91
N:  
 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。 0.J1!RIK/  
{.aK{ V  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd nl)_`8=  
k7yv>iN  
4. 对比：光栅的光学功能 ;B|^2i1Wi  
 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。 @O}IrC!bf  
 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。 so?pA@O
 
 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)。 #RR:3ZPZC  
 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。 =2.tu*!C  
 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。 -!'Oy%a#  
1qm/{>a-  
*2qh3  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd #L@} .Giz  
.q5J^/kr  
5. 有间隔SLM的光学功能 B^8ZoF  
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。 3:]{(@J  
*} *!+C3  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd Aj8l%'h[  
klK-,J  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 _dYf  
TRs[~K)n  
'L>&ZgLy  
6. 减少计算工作量 ]~j_N^oZ1X  
u"`5  
采样要求： =F'l's^j  
 至少1个点的间隔(每边)。 bc3|;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。 f
s2mN1  
b{~fVil$y  
采样要求： @
!z$Sp=  
 同样，至少1个点的间隔。
k%EWkM)?  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 ntrY =Y  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 yPf?"W  
pchQ#GU  
 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。 2x7(}+eD  
 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。 tx^92R2/  
 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)。 0OleO9Ua  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 ~pHJ0g:t  
b\SXZN)Be  
EpRXjz  
/_NkB$&  
;Ri 3#*a=  
7. 指定区域填充因子的仿真 MZCL:#  
R'*<A3^  
 由于间隔非常狭窄，Hamamatsu’s X10468 指定填充因子为98%，需要更多的采样点进行计算。 @+}rEe_(  
 全阵列尺寸798×600像素将需要79992×60600个采样点，需要极高的计算量。 Si#"Wn?|  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 ljNzYg~-  
 在优化的帮助下，可对指定区域填充因子进行研究(该仿真仍需约256GB的内存)。 @MNl*~'$.[  
W0VA'W  
+90u!r^v  
8. 总结 _oQtk^fp  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 [Xxw]C6\>(  
#^5a\XJb  
第1步 <'r0r/0g?  
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。 GLo\q:5A  
;):8yBMk  
第2步 lr9=OlH  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 *<B)Z  
扩展阅读 5."5IjZu  
扩展阅读 >nc4v6s  
 开始视频 5,F;j<F  
-    光路图介绍 TFBYY{Y  
 该应用示例相关文件： kxwNbxC  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 @)9REA(
U  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 i?ZA x4D  
Zw2jezP@t  
D~cW ]2  
QQ：2987619807 t[%x}0FP-F  

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报告大纲 n|6?J_{<b>  
I|Z/`9T  
（第一波——神秘现金红包抽奖环节） 3!>/smb!  
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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 ^/k,  
MvBD@`&7  
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 Mxo6fn6-46  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）