[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) Fl|&eO,e  
HFCFEamBMP  
应用示例简述 1*`JcUn,>  
6'lT`E|  
1. 系统细节
L08
;z  
 光源 LYo7?rp  
— 高斯光束 F v^80M=z  
 组件 |Btx&'m  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 K#pt8Q  
 探测器 g&(~MD2{  
— 视觉感知的仿真  C(Gb  
— 电磁场分布 vh{1u  
 建模/设计 5^qp&  
— 场追迹： vBQ?S2f  
 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。 |^9ig_k`  
MM)/B>cQt  
2. 系统说明 T%vbD*nt.  
tf}Q%)`f  
@T=HcUP)  
3. 模拟 & 设计结果 t;PnjCD<`  
z\ $>k_  
4. 总结 fi@+swfc  
!suiqP1\*  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 YY>Uf1}*9  
OL+40J  
第1步 @<{#v.T  
将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 TVh7h`Eg  
@V CQ4X7T  
第2步 / {bK*A!  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 X#C7r@H  
SPm5tU  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 hl~F1"q)  
+s 0
Bt '  
应用示例详细内容 L6}x3  
|*| a~t  
系统参数 ">^]^wa08  
q2pao?aa  
1. 该应用实例的内容 <Q~7a hF  
cr;`
0  
!d@`r1t  
2. 设计&仿真任务 8$olP:d  
5"]2@@b4  
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。 r:Tb{cA  
Hjkgy%N  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 W3j|%  
rNO;yL4)ey  
j %0_!*#3  
4. 参数：SLM像素阵列 6?x{-Zj^?  
lR3^&d72?  
S.4YC>E  
5. 参数：SLM像素阵列 uk/+ i`=  
V2* |j8|  
<plR<iI.  
应用示例详细内容 =KD*+.'\/  
(6^k;j  
仿真&结果 -$ft `Ih  
nx]b\A  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM F<WX\q  
 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)。 9\0 K%LL  
 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。 &fj?hYAj  
`3n*4Lz  
2. VirtualLab的SLM模块 ZEJadR  

~jTnjx  
.ai9PsZ?V  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 x)5v8kgf  
 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。 PFw"ICs  
j06oAer 9  
3. SLM的光学功能 <\mc|p"  
qnRz
s  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 >u2#<k]1&  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 `roSOX1f  
 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。 []Ea0jYu  
8PS:yBkA|  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd c!T{|'?  
L,/i%-J3c  
 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。 21j+c{O  
uK5Px!  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd L?(rv.lb  
xU"qB24]=  
4. 对比：光栅的光学功能 4et#Q  
 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。 ^w\uOd`  
 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。 4Pdk?vHK;  
 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)。 [{*#cr f  
 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。 Q(3x
"+  
 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。 {r8CzJ'f  
es]m 6A  
&O)mPnx`  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd Fgk/Ph3r  
0xcqX!(  
5. 有间隔SLM的光学功能 X>>rvlDN  
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。 o3kj7U:'x  
mY( _-[
W  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd XQ+hTtP  
d:''qgz`  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 n9Yk;D2  
'3->G/Pu  
@=c='V]  
6. 减少计算工作量 k:xV[9ev:  
+s}28U!  
采样要求： =x}/q4}L  
 至少1个点的间隔(每边)。 ](D [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。 Yw<:I&  
b1cd5  
采样要求： ^B9wmxe  
 同样，至少1个点的间隔。 |M_Bbo@ud  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 zOw]P6Gk  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 '5--eYG  
uzsN#'7=  
 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。 VJaL$Wv)H  
 如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%)，这种简化是非常适用的。 :u0433z:  
 如果只考虑标记的范围，仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 6dUP's_  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 th)jEK;Z  
< lrw7T  
FzIA>njt  
fZO/HzX  
KWo)}m*6  
7. 指定区域填充因子的仿真 4`F*] Ft  
8Bvjj|~ (@  
 由于间隔非常狭窄，Hamamatsu’s X10468 指定填充因子为98%，需要更多的采样点进行计算。 `L>'9rbZO  
 全阵列尺寸798×600像素将需要79992×60600个采样点，需要极高的计算量。 9P$'ON'"  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 u4'Lm+&O  
 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)。 d\f5\Y  
D4wB &~U  
4 #N#[;M  
8. 总结 PhS"tOGtX  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 4o8!p\a  
HNPr| (  
第1步 ~6nQ-  
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。 ajAEGD2Zq  
U DG _APf  
第2步 t-Wn@a  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 _
xUXt)k  
扩展阅读 Mx }(w\\T  
扩展阅读 h(sD]N  
 开始视频 pqK3u)  
-    光路图介绍 rdRX  
 该应用示例相关文件： k<qQ+\X  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ^:#%TCJ
 
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 `uj`ixcR  
Ub$$wOsf  
L[K_!^MZ  
QQ：2987619807 <5q
}j-Q  

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%！ uO6_lOT9n  
报告大纲 ^2=zp.)  
n)0{mDf%  
（第一波——神秘现金红包抽奖环节） E.}Zmr#H  
`/U:u9H9v  
1.浅谈中国物理光电教学行业大趋势及面临问题 >3bpa<M_  
*M*k-Z':.*  
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 i8{jMe!Sa  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）