[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) #^;^_  
:O{oVR  
应用示例简述 "K
$ y(}C  
4j h4XdH  
1. 系统细节 yi9c+w)b  
 光源 fP 5!`8  
— 高斯光束 ^jMo?Zwy  
 组件 DU: sQS4  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 D:Y`{{  
 探测器 !kg)84C[  
— 视觉感知的仿真
R@H}n3,  
— 电磁场分布 ;r XhK$  
 建模/设计 )QiHe}  
— 场追迹： [j`-R 0Np  
 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。 `O/RNMaC  
c&T14!lfn  
2. 系统说明 vaEAjg*To<  
/@\3#2;  
Bt^];DjH  
3. 模拟 & 设计结果 CJNz J(  
4D\+_Ic3  
4. 总结 j']Q-s(s  
07dUBoq  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 oNV(C'A  
jn;b{*Lf  
第1步 pY9>z;qD  
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。 n!(g<"  
^2PQ75V@.  
第2步 Y;e
Jo  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 NX*9nwp^  
:4D#hOI  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 !jDqRXi(  
?ixzlDto\  
应用示例详细内容 dsxaxbVj%  

HG%H@uK  
系统参数 ;,h*s,i  
(u >:G6K  
1. 该应用实例的内容 db!2nImNu\  
m&Mvb[  
PHa#;6!5  
2. 设计&仿真任务 ~;;_POm  
OQA3~\Vu  
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。 BVC{Zq6hi  
n~d`PGs?f  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 CFh&z^]PR  
(;T;?v`-  
^IGTGY]s  
4. 参数：SLM像素阵列 nWK"i\2#G  
T
JB0O]@3  
(t9qwSS8z  
5. 参数：SLM像素阵列 B!le=V,@,  
ZtEHP`Iin  
[<sBnHbvQ.  
应用示例详细内容 Ac.z6]p  
XY|-qd}A  
仿真&结果 5Wi5`8m  
R^F99L  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM /d >fp  
 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)。 i c]f o  
 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。 nu$LWC-  
rDYq]`  
2. VirtualLab的SLM模块 y( MF_'l  

^D B
0C  
i*Y/q-N|  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 DoPm{055J  
 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。 F,O+axO ja  
yHt63z8'  
3. SLM的光学功能 @ z#k~  
!T0IMI  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 "eQ96^'J  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 zPV/{)S  
 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。 nL+*Ja  
=
QyO$:t  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd D2!ww{t  
fD\h5`-  
 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。 FZA8@J|Q4  
/p>"|z  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd xel&8 `  
SsznV}{^  
4. 对比：光栅的光学功能 3<+l.Wly  
 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。 >M:5yk@  
 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。 jgbw'BBu  
 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)。 p]+W1v}V!  
 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。 &9s6p6eb  
 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。 hkU# lt  
il-&d]AP  
$
LRFG(  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd ?o.G@-  
}UGPEf\  
5. 有间隔SLM的光学功能 *=/XlSWF  
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。 u khI#:[  
o3WkbMJWM  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd )edM@beY_  
e('c9 Y  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 aYj3a;EmU  
NM8F  
RPiCX
pJv&  
6. 减少计算工作量 iD(K*[;lc  
s\jLIrG8  
采样要求： y ph  
 至少1个点的间隔(每边)。 5e2mEQU>  
 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。 _u:#2K$  
>leOyBEAR  
采样要求： IeU.T@ $  
 同样，至少1个点的间隔。 p-7dJ  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 Xj-3C[8@  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 kcYR:;y  
5;^8wh(  
 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。 I'@ }Yjm|  
 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。 )@Zel.XD  
 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)。 QHM39Eu]  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 0Hz3nd?v  
-%N (X8  
Qp=uiXs  
Zka;}UL&Q  
J`mp8?;%  
7. 指定区域填充因子的仿真 8D n]`}ok  
8@qahEgQ  
 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。 1_p'0lFe  
 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。 +.R-a+y3  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 A!f0AEA,  
 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)。 Rxli;blzi  
b]Y,& 8}[+  
pj )I4C)  
8. 总结 aFSZYyPxwv  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 n)=&=Uj`f  
/d=$,q1  
第1步 HIU@m<  
将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 @KpzxcEoO  
8zGzn%^  
第2步 _xC~44  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 foFn`?LF  
扩展阅读 o+t?OG/0  
扩展阅读 67g/(4&  
 开始视频 @fK`l@K  
-    光路图介绍 ='JX_U`A^F  
 该应用示例相关文件： ~8X'p6  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 "Dk:r/  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 +\ySx^vi  
>r*Zm2($MR  
`Q8D[  
QQ：2987619807 "L)pH@)  

西安中科微星光电科技有限公司在空间光调制器方面做的比较成熟，已经拥有三大产品系列，数十款产品，可以运用于教育科研，仿真测试、激光加工等领域。如需了解详情可拨打电话029-65665888 / 发送邮件至laser_zkwx@opt.cn.

诚邀您观看光电汇-中科微星直播，3月25日晚19:30准时开播，为您讲解SLM及其在教学、工业领域应用；全场两次直播抽奖，扫码关注回复“直播抽奖”即可参与，中奖率100%！ 07|NPS  
报告大纲 ~30Wb9eL  
>D<=9
G(a  
（第一波——神秘现金红包抽奖环节） x\rZoF.NQ  
WGmCQE[/c  
1.浅谈中国物理光电教学行业大趋势及面临问题 mTfMuPPs[  
]SL&x:/-  
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 =oME~oB~  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）