[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) ~%D^Ga7  
:|*Gnu  
应用示例简述 p} t{8j>  
,eZ;8W{G  
1. 系统细节 [8B tIv  
 光源 <XkkYI(  
— 高斯光束 i}v}K'`  
 组件 chvrHvByS  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 b
#?ai3E  
 探测器 EqNz L*E  
— 视觉感知的仿真 /Bg6z m  
— 电磁场分布 U.zRIhA]  
 建模/设计 9 AQ96  
— 场追迹： k;"R y8[k  
 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。 gQ[]  
X~IRpzC  
2. 系统说明 b@{%qh,C  
$ uz1  
i?&4SG+2~K  
3. 模拟 & 设计结果 ?34EJ !  
:>AW@SoTp  
4. 总结 n6}E4E
no  
+7U A%q  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 6\)8mK  
?:{0  
第1步 QXIbFv  
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。 $,z[XM&9)  
Sug~FV?k$e  
第2步 c*M)DO`y;h  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 Gct&}]3pm  
k Nf!j  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 mhJOR'2  
Y|x6g(b  
应用示例详细内容 *'`3]!A  
c^dl+-{Mc  
系统参数 "$,}|T?Y`  
$Kw"5cm  
1. 该应用实例的内容 B4*X0x  
a dz;N;rIY  
^$&"<  
2. 设计&仿真任务 gne#v  
O+8ApicjTc  
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。 U7f&N  
''\cBM!  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 i>kNz(*  
I}g|n0o  
3/SqXu  
4. 参数：SLM像素阵列 L[[H&#\  
onJ[&f  
>`,#%MH#  
5. 参数：SLM像素阵列 <x%my4M  
DRBYH(  
8`LLHX1|  
应用示例详细内容 [9W&1zY  
[F>n!`8  
仿真&结果 ZsK'</7  
@1qUC"Mg  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM ?k7/`gU  
 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)。  ;;"c+  
 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。 =L; n8~{@y  
^MWW,`  
2. VirtualLab的SLM模块 cF<DUr)Ve  

+P6  
W,oV$ 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。 eEds-&_  
 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。 +w}%gps  
6I.+c
 
3. SLM的光学功能 ^~kFC/tQ  
PT*@#:MA  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 sVl:EVv  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 6 VJj(9%  
 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。 _"e( ^yiK  
C&K(({5O  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd 7^}Z%c  
eMMiSO!3  
 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。 Qz90 mb  
o\YdL2:X  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd '`VO@a  
FQ&VM6_  
4. 对比：光栅的光学功能 |vE#unA  
 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。 dufHd  
 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。 8pKPbi;(2  
 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)。 L.&Vi"M <@  
 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。 wA+4:CF@  
 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。 9CSz<[  
xo3)dsX  
E)SOcM)  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd os+wTUR^  
ol>=tk 8}  
5. 有间隔SLM的光学功能 _E-GHj>k z  
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。 D#(Pg  
h v+i{Z9!]  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd _e^V\O>  
6iS+3+  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 #rC+13  
Qx#)c%v\\  
?["ZE
a  
6. 减少计算工作量 "A$Y)j<#G  
~#xRoB
y3  
采样要求： Eu}A{[^\  
 至少1个点的间隔(每边)。 Zz ?y&T  
 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。 p`ZGV97  
sVf7g?  
采样要求： e6/} M3B  
 同样，至少1个点的间隔。 qTex\qP  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 b?^<';,5  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 ?q6eV~P  
uSbg*OA  
 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。 L32ki}2  
 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。 YRXe j  
 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)。 L~zet-3UNf  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 vDL/PXNC  
*GMRu,u2  
r +fzmb  
@5ybBh]   
W6>uLMUa  
7. 指定区域填充因子的仿真 we?#)9Q<  
F!<x;h(  
 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。 Lr&tpB<  
 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。 Plv+mb  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 cPYQ<Y=  
 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)。 bL%)k61G_v  
`VbG%y&I  
.j.=|5nVo4  
8. 总结 VN;M;fMs  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 Wov_jVdN\  
K}@:>;*9  
第1步 R&A.F+Zgt  
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。 v]>(Ps )R  
5kz`_\&  
第2步 C09@2M'  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 I`l<}M  
扩展阅读 o=}?aC3I  
扩展阅读 +{Ttv7l_2  
 开始视频 *,u{~(thR  
-    光路图介绍 xOH@V4z:  
 该应用示例相关文件： (A_9;uL^_  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 c`cPGEv  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 Wj0([n  
UWp(3FQ  
:>z0m0nI\  
QQ：2987619807 ~yV0SpL  

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%！ GerZA#  
报告大纲 H&I0\upd  
rz4S"4  
（第一波——神秘现金红包抽奖环节） QJxcH$  
W /IyF){  
1.浅谈中国物理光电教学行业大趋势及面临问题 {Tx+m;5F  
{oO!v}]  
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 $OmtN
"  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）