[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) ZXsY-5$#d-  
|?fW!y  
应用示例简述 vzohq1r5  
.^W\OJ`G  
1. 系统细节 ;1R?9JN"  
 光源 FQ_%)Ty2  
— 高斯光束 Q0L@.`~  
 组件 R!_8jD:$  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 \%-E"[!  
 探测器 ,.6J6{  
— 视觉感知的仿真 I4o=6ts  
— 电磁场分布 /mMAwx  
 建模/设计 ni"$[8U  
— 场追迹： k binf  
 一个SLM像素阵列处光传播的仿真，仿真中包括了SLM像素间无功能间隔引起的衍射效应。 q2S!m6!  
wzDk{4U  
2. 系统说明 20.-;jK  
_Ra<|NVQh  
dK J@{d  
3. 模拟 & 设计结果 ?x5wS$^q<  
c4ZuW_&:  
4. 总结 hr_9;,EPh  
E
,<\T6/%q  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 *gM,x4Y  
jIx8k8  
第1步 '#,e @v  
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
.l7Q  
68koQgI[^  
第2步 c|\ZRBdI  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 u{OS6Ky  
N"Qg\PS_  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 S1 EEASr!}  
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J9  
应用示例详细内容 `j&0VIU>>  
M('s|>\l  
系统参数 Z>(r9R3{  
"EcX
_>  
1. 该应用实例的内容
`1E|PQbWc  
sJ))<,e5I  
,67"C2Y  
2. 设计&仿真任务 biK)&6|`sa  
Pl rkgS0J  
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。 ib
d$%;bX3  
r/NSD$-n  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 ,:#,}w_HyO  
>63)z I  
ADv^eJJ|  
4. 参数：SLM像素阵列 ||-nmOy  
S=0"f}Jo.  
..t,LU@|  
5. 参数：SLM像素阵列 csH2_+uG  
b]!9eV$  
?S (im  
应用示例详细内容 7d&DrI@~  
?M*7@t@  
仿真&结果 yfmp$GO:  
8YuJ8KC  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM  f~w>v  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，2f系统等)。 NH7`5mF$  
 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。 aWyUu/g<A`  
8F#osN  
2. VirtualLab的SLM模块 Tbv/wJ  

&
4,WG  
Fi mN?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。 9n1ZVP.a
g  
 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。 !Y (apVQ  
O0^?f/&k  
3. SLM的光学功能 ^_v[QV  
q[7CPE0n  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 \)ip>{WG  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 qE )Y}oN  
 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。 JnfqXbE  
8wr8:(Y$  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd 3sH\1)Zz  
|xn#\epy@  
 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。 Q"40#RFA  
et=7}K]l  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd 8zY)J#  
n-DaX kK  
4. 对比：光栅的光学功能 ?w-1:NWjt  
 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。 sf(iE(o  
 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。 AXs=1 e  
 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)。 \V,c]I   
 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。 tQWWgLM  
 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。 )zU:  
"e 1wr  
74+A+SK[  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd $.pTB(tO  
!xu9+{-  
5. 有间隔SLM的光学功能 U&X2cR &a  
现在，基于像素阵列的区域填充因子，我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。 Gav"C{G  
w5`#q&?  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd B MM--y@  
.20V 3  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 F@Q^?WV  
]
jyM@  
\<~}o I  
6. 减少计算工作量 HTV ~?E  
3X;{vO\a1  
采样要求： LXj5R99S  
 至少1个点的间隔(每边)。 j(iuz^I  
 如在有效区域，用户指定60%区域填充因子，模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 u)a'  
UUeB;'E+  
采样要求： B:< ]Hl$  
 同样，至少1个点的间隔。 v?%LQKO  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 3GF2eS$$P  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 i
ib  
(luKn&826  
 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。 rAb&I"\ZY  
 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。 XM/vDdR  
 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)。 @5.e@]>ZM  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 c pk^!@c  
|S&5es-yW  
YuQ~AE'i  
D'b#,a;V  
(&[[46  
7. 指定区域填充因子的仿真 )55\4<ty  
Z o=]dBp.  
 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。 a^t?vv  
 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。 9XLFHV("  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 "0CjP+1k  
 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)。 O/Rhf[7v*  
ujr(K=E  
hIYTe  
8. 总结 FY'ty@|_s  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 t P"\J(x  
w8Vw1wW  
第1步 Wh( |+rJ?Z  
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。 3GH(wSv9\  
D)Q)NI  
第2步 H={&3poBz  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 4-R^
/A0  
扩展阅读 ^e Gue  
扩展阅读 2;$k(x]  
 开始视频 R"AUSO|{  
-    光路图介绍 :7g=b%;  
 该应用示例相关文件： V0*3;n  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 a|4~NL  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 f )Z%pgB  
pZ(Fx&fy  
O(z}H}Fv  
QQ：2987619807 ?4 S+edX  

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报告大纲 ;22l"-F  
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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 .nu @ o40  
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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 >(w2GD?  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）