[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) dXR70/  
Ba
==Ri8$  
应用示例简述 aN9#ATE  
l`D^)~o8  
1. 系统细节 l1BbL5#1Q>  
 光源 @*SgeLeL  
— 高斯光束 uJ;7]  
 组件 ue8Cpn^M  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Z
'sAu#C  
 探测器 C%P)_)--V  
— 视觉感知的仿真 &
E|2-
)  
— 电磁场分布 Qx{k_ye`  
 建模/设计 vowU+Y  
— 场追迹： _cra_(b  
 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。 PAG.],"D  
M,q
X  
2. 系统说明 ,'[&" Eg  
pE.f}  
X :2%
U  
3. 模拟 & 设计结果 #Hm*<s.  
6f1%5&si  
4. 总结 Ckd=tvL  
c"qaULY  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 Exir?G}\  
90JD`Nz
 
第1步 R Fgy  
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。 _-/aMfyQ  
|X&.+RI  
第2步 +-_71rJc.  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 m# #( uSh  
x:'M\c7  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 cI}
qMc  
`m
2e *  
应用示例详细内容 .XPcH(q  
m\a_0!K
 
系统参数 WT(inf[  
+B^(,qKMN  
1. 该应用实例的内容 ~"\qX+  
3#fu;??1.  
hjCFN1 #Sa  
2. 设计&仿真任务 5f+ziiZ  
ftBbO8e  
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。 '[u=q -Lv  
HQi57QB  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 TBq;#+1W  
f:$LVpXS-  
3f'dBn5  
4. 参数：SLM像素阵列 !'uLV#YEZ  
BcJ]bIbKb  
w k1O*_76  
5. 参数：SLM像素阵列 Wtl0qug  
e">$[IhXtV  
mKWfRx*UdG  
应用示例详细内容 ,:yv T6)p  
:uM2cc^  
仿真&结果 eIVCg-l}  
) V}q7\G~  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM NOOP_:(7H  
 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)。 a'R)3:S  
 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)oH@/q  
iUuG}rqj  
2. VirtualLab的SLM模块 e_C9VNP  

g@WGd(o0)  
>FtW~J"X  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 ~50b$];y  
 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。 L||_
Jsu  
u3{gX{so  
3. SLM的光学功能 .H1kl)~V  
\Ol3kx|  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 "BB#[@
 
 为此，将区域填充因子设置为60%。  ESOuDD2<  
 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。 F|._'i+B!  
^{<x*/nK  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd gv=mz,z  
7mulNq  
 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。 f'/@h Na3  
bS 'a)  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd 4m++>q  
.K![<eZ  
4. 对比：光栅的光学功能 75Xi%mlE7  
 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。 oo\0X  
 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。 KMz\h2X  
 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)。 b`Wn98s  
 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。 ]a% *$TF  
 这意味着，对于SLM，我们所期望的光分布具有有较高的级次，其光强由区域填充因子决定。 y<YVb@O.  
\jn[kQ+pJ  
_E5%Px5>L  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd I\R5Cb<p  
66\0JsT?3  
5. 有间隔SLM的光学功能 e_J_rx  
现在，基于像素阵列的区域填充因子，我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。 s{q)m@  
fShf4G_w\  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd =J.)xDx*  
7>-y,?&  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 2,Y8ML<  
=YX/]g|9K  
db"FC3/H  
6. 减少计算工作量 RMB?H)p+  
&fYx0JT  
采样要求： W38My j!  
 至少1个点的间隔(每边)。 ~p~8T  
 如在有效区域，用户指定60%区域填充因子，模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 52B ye  
k/nOz*  
采样要求： *BVkviqxz  
 同样，至少1个点的间隔。 <[xxCW(2  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 *iF>}yhe  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 `>RJ*_aKEI  
.<v0y"amJ  
 为优化大填充因子条件下的计算工作量，减小相关阵列尺寸是非常有效的方法。 |0(Z)s,  
 如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%)，这种简化是非常适用的。 5VWXUNe@_q  
 如果只考虑标记的范围，仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 HZ=Dd4!  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 daBu<0\  
"}DuAs  
=mCUuY#  
k%QhF]  
!U#kUj:4I  
7. 指定区域填充因子的仿真 f+0dwlIlC$  
D8_m_M|P  
 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。 ~fsAPIQ  
 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。 GFvZdP`s4  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 f(DGC
2R <  
 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)。 +3vK=d_Va  
Ig1cf9 :  
7"=  
8. 总结 ,*0>CBJvv  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 }E
vyfc#D  
%Zx/XMs}e  
第1步 E?&
dZR  
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。 8E/$nRfOd  
p<'mc|hGq  
第2步 u7@|fND 7  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 ~/[cZY@  
扩展阅读 mT@UQCG  
扩展阅读 ezlp~z"_k  
 开始视频 {i^ ?XdM  
-    光路图介绍
}*$-rieg  
 该应用示例相关文件： Y,WcHE  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 m&,
d8Gss^  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 /'E+(Y&:J  
e}/c`7M  
BmUEo$w  
QQ：2987619807 ]V]~I.  

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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 '-w G  
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