[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) :K]&
rGi,  
;5TQH_g  
应用示例简述 ugT;NB  
zv>3Tc0R  
1. 系统细节 (|kcSnF0  
 光源 @UgZZ  
— 高斯光束 KDQqN]rg  
 组件 <[W41{  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Y(D&JKx  
 探测器 tITx+i  
— 视觉感知的仿真 yR|Beno  
— 电磁场分布 <!m'xOD  
 建模/设计 BZr$x8%ki  
— 场追迹： S]#xG+$<  
 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。 byrK``f  
,KO_h{mI<  
2. 系统说明 =}h8Cl{H/  
gp`H>Sn.|  
6Uik>e7?  
3. 模拟 & 设计结果 9]E;en NQ  
ja1WI  
4. 总结 S, g/2k*  
yCt,-mz!z  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 w!8xZu  
WBIJ9e2~  
第1步 : U:>X6f  
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。 <.6bni )  
gs?=yNL  
第2步 iJH;OV;P  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 72;4  
bU+ z(Eg6  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 XC NM  
:p6.v>s8  
应用示例详细内容 y;1 'hP&  
f:)%+)U<Xm  
系统参数 wy)I6`v  
9"%ot=)  
1. 该应用实例的内容 2wKW17wj,  
:j=/>d],%  
gXzp$#  
2. 设计&仿真任务 $&>z`bAS>  
kCoTz"Z-  
由于制造和技术的原因，像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应，从而影响SLM的光学性能，并在接下来的工作中对其进行研究。 H|]~(.w 1}  
3$E\B=7/U  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 )C0dN>Gb  
CG -^}xE:  
k%[pZ5.!  
4. 参数：SLM像素阵列 R,'` A.Kk  
a*fUMhIi  
 ,m^@S  
5. 参数：SLM像素阵列 x<-n}VK\  
K.{:H4_  
eC71;"
 
应用示例详细内容 _r6aLm2n  
hj8S#  
仿真&结果 pjI< cQ&  
kOycS  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM ==i:*  
 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)。 E}*   
 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。 `QIYnokL  
@fML.AT  
2. VirtualLab的SLM模块 %I&[:  

VXpbmg!{S  
R>05MhA+  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 [nBd
q"K  
 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。 q!5 *)nw"  
AZi|85rN  
3. SLM的光学功能 LZ"yMnhOf  
$d[xSwang  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 T<\!7RnLc  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 iHp@R-g  
 首先，获得场(Ex方向)的振幅，分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 0A7 qO1%xw  
tk"+PTGJT  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd e!:/enQo  
KG5h$eM'  
 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。 cnrS.s=  
QnWM<6xK"  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd )7H s  
-@wnQ?  
4. 对比：光栅的光学功能 2L'vB1`  
 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。 ?2#v`Z=L;  
 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。 x9c/;Q&m  
 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)。 c2,1d`  
 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。 vw'`t6  
 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。 <}^W9>u<  
\;b)qB  
-]uN16\ F  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd S @EkrC\4n  
]lKQwpX3  
5. 有间隔SLM的光学功能 +&w=*IAKZ  
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。 b0~AN#Es  
5g{L -8XwI  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd UP@a ?w  
q66+x)  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 1>doa1  
f-V8/  
UHtxzp =[  
6. 减少计算工作量 /<HEcB  
ON(H7  
采样要求： gZ5E%']sT  
 至少1个点的间隔(每边)。 4)o_gm~6c4  
 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。 UeG$lMV  
\~(ww3e  
采样要求： hLVS}HE2  
 同样，至少1个点的间隔。 b9ON[qOMN  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 Z=ayVsJ3  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 *3yeMxa  
o8:K6y  
 为优化大填充因子条件下的计算工作量，减小相关阵列尺寸是非常有效的方法。 YHVJg?H3  
 如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%)，这种简化是非常适用的。 6AZJ,Q\E@  
 如果只考虑标记的范围，仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 ZWC-<QO"<  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 +TzF*N
p  
)\:cL GM  
[TZlvX(E  
cT8`l!RD<  
_)J;PbK~  
7. 指定区域填充因子的仿真 58H[sM4>  
&S}i)Nu6J  
 由于间隔非常狭窄，Hamamatsu’s X10468 指定填充因子为98%，需要更多的采样点进行计算。 FuOP+r!H  
 全阵列尺寸798×600像素将需要79992×60600个采样点，需要极高的计算量。 VrF(0,-Z`3  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 `"0#lZ`n  
 在优化的帮助下，可对指定区域填充因子进行研究(该仿真仍需约256GB的内存)。 E^.y$d~dS  
*t;'I -1w^  
Kilq Jg1%C  
8. 总结 AsRS7V  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 {emO&#=@CP  
<a-I-~  
第1步 G>?hojvi  
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。 pV#~$e  
ti:qOSIDTA  
第2步 DWB.dP *8  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 8>Xyz`$kH  
扩展阅读 i|X ;n  
扩展阅读 q$EicH}k8  
 开始视频 K~A$>0c  
-    光路图介绍 #zC_;u$  
 该应用示例相关文件： G9s: Wp  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 x+zz:^yHYf  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 r;`6ML[5Vx  
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QQ：2987619807 !>B|z=  

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报告大纲 5y;texsj[  
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（第一波——神秘现金红包抽奖环节） E}K6Op;=v5  
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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 6('2.^8  
n}cjVH5  
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 ,h,DB=!K<  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）