[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) 9`f]Rf"  
;eI,1 [_  
应用示例简述 bLUn>ch  
~e@QJ=r  
1. 系统细节 WEFYV=I\  
 光源 3Ew-Ia%A  
— 高斯光束 .t.H(Q9  
 组件 %a&Yt  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 s4Lqam!  
 探测器 J [J,  
— 视觉感知的仿真 z\*ii<-@  
— 电磁场分布 rBye%rQRq  
 建模/设计 |y)Rlb#d  
— 场追迹： h`-aO u  
 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。 W&q]bi@C  
sn '#]yM  
2. 系统说明 jY-{hW+r  
HUuL3lYka  
5&D)W>{d  
3. 模拟 & 设计结果 ~'m GGH2  
*.K+"WS%  
4. 总结 2>l4$G0  
/B.\6  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 /@gD 8  
F<Js"z+  
第1步 x* *]@v"g  
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。 @Iia>G@Rz  
Z@>hN%{d+g  
第2步 r&@#,g  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 C=2  
$YSAD\a<  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 6T! *YrS  
;:,h
dFap  
应用示例详细内容 coT|t T
 
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}Rdr!p%  
系统参数 2>p K  
Gu}|CFL\  
1. 该应用实例的内容 Y*/:IYr`  
,+-l1GpL  
mYJ%gdTpo  
2. 设计&仿真任务 ,#hS#?t
 
3 GmU$w  
由于制造和技术的原因，像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应，从而影响SLM的光学性能，并在接下来的工作中对其进行研究。 6S)$wj*
w  
*%5.{J!  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 ^\Tde*48  
\W=~@k  
`9E:V=  
4. 参数：SLM像素阵列 3TVp oB`  
6My=GByC  
3}e-qFlV8,  
5. 参数：SLM像素阵列 o%XAw   
nd*9vxM  
{G&*\5W
 
应用示例详细内容 `WQz_}TqB  
{XH
!`\  
仿真&结果 ((&
_m9a  
l5_RG,O0A  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM ,r
~pf(nz  
 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)。 GjN/8>/  
 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。 *yKw@@d+p  
GEj/Z};;[b  
2. VirtualLab的SLM模块 #Jp_y|  

"| cNY_$&s  
Sm(X/P=z  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 EvSo|}JA[  
 必须设置所设计的SLM透射函数。因此，需要输入文件SLM_Transmission_Function.ca2的路径。 c]LE9<G  
BOClMeA4  
3. SLM的光学功能 gw' uY$  
&?UIe]  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 l/0"'o_0v#  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 q}P< Ejq}  
 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。 BwMi@r =  
_^K)>  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd lVF}G[B  
C^9G \s'  
 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。 2f
>G   
Gu[G_^>  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd J&Ig%&/  
0?OTa<c  
4. 对比：光栅的光学功能 "P.H  
 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。 lZ]x #v  
 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。 NwPGH=V  
 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)。 5-'jYp/  
 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。 :U;n?Zu S  
 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。 DP{kin"4I  
%+Hhe]J ld  
sjl(  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd mU0j K@^&M  
&/QdG= r+  
5. 有间隔SLM的光学功能 XgRrJ.  
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。 tgmG#b*  
\yt-_W=
[  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd E57:ap)/  
8T"C]  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 d&[Ct0!++u  
OXu*wl(z  
t8SvU  
6. 减少计算工作量 %c+`8 wj  
7> ~70  
采样要求： H'2&
3v
 
 至少1个点的间隔(每边)。 B=)&43)\  
 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`YPzZp_  

Cg{V"B:  
采样要求： uu0"k<Tp  
 同样，至少1个点的间隔。 2?vjj:P+h  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 NQBa+N  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 F3d: W:^_  
j"G1D-S:  
 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。 %#5\^4$z|N  
 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。 n1 k2<BU4b  
 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)。 Kf=6l#J7  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 Y:o\qr!Y  
U|tUX)9O  
]M^k~Xa  
|5J'`1W  
( X(61[Lu  
7. 指定区域填充因子的仿真 \tv^],^`  
OYnxEdo7  
 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。 {WokH;a/
 
 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。 TpnJm%9`)t  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 VycCuq&M  
 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)。 &8=wkG%  
GjVq"S  
cV;<!f+  
8. 总结 U&F1}P$fb  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 F+ ,eJ/]  
+M )ep\j  
第1步 hM_0/o-  
将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 C:r@)Mhq  
ENx1)]  
第2步 F7fpsAt7  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 &Tc:WD  
扩展阅读 o )\\(^ld  
扩展阅读 4KbOyTQ  
 开始视频 a7$]" T 7  
-    光路图介绍 ]o!rK<  
 该应用示例相关文件： fEv`iXZG  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 s&Bk@a8  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 5Z8Zb.  
.qd/ft2  
Q:L^DZkGV  
QQ：2987619807 U-~6<\Mf  

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报告大纲 FUO9jX  
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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 Pf:;iXH?  
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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 v[2N-  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）