[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) ` W4dx&  
R"+wih  
应用示例简述 QU/fT_ORw  
)TU<:V  
1. 系统细节 ; 0ko@ \Lq  
 光源 =&7@<vBpy  
— 高斯光束 \"x>JW4
w  
 组件 x=]S.XI  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 A59gIp*>  
 探测器 ewnfeg1  
— 视觉感知的仿真 \}JrFc%O  
— 电磁场分布 ?x3Jv<G0*  
 建模/设计 & Kmy}q  
— 场追迹： >w.'KR0L  
 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。 .9h)bf+  
!

][F  
2. 系统说明 _KN/@(+F  
3;_ n{&  
*C6D3y  
3. 模拟 & 设计结果 5HKW"=5Cf  
2z_2.0/3  
4. 总结 }`o?/!X   
/L v1$~  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。  c%f_.MiU  
U O<:.6"  
第1步 !tNd\}@  
将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 jL>:>r  
pQWHG#?7  
第2步 ZFvyL8o  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 p[v#EyoC  
WeMAe w/d  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 rzeLx Wt  
A\$ >>Z  
应用示例详细内容 4(cJ^]wb^  
S8vV!xO  
系统参数 idc4Cf+4  
,^$
|R32  
1. 该应用实例的内容 ^Q.,\TL01  
O#eZ<hNV  
+(?>-3_z  
2. 设计&仿真任务 #X`8dnQZ  
$t/rOo9cV  
由于制造和技术的原因，像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应，从而影响SLM的光学性能，并在接下来的工作中对其进行研究。 |<qs  
]lBGyUJn  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 2oVV'9;B  
1||+6bRP  
2/7_;_#vJ%  
4. 参数：SLM像素阵列 |/`%3'4H  
e3[:D5  
Yu3zM79'k  
5. 参数：SLM像素阵列 @f1*eo5f  
C~4PE>YtTv  
\7v)iG|#G&  
应用示例详细内容 o[\HOe~;  
s9)8b$t]  
仿真&结果 Ykqyk')wm  
-db75=  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM OMrc_)he\  
 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)。 )3A{GZj#6  
 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。 ;_?MX/w|&  
y9l*m~  
2. VirtualLab的SLM模块 ;xYNX  

C$yq\C+I  
`#mK*Buem}  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 l$xxrb9P!  
 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。 ,*svtw:2')  
'LE"#2Hu  
3. SLM的光学功能 Ms^dRe)  
O9M{  ).  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 5F"|E-;  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 W"q@Qa`Bm  
 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。 G$M9=@Ug  
~x:DXEV,  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd  .)tSg  
]0V}D,V($  
 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。 $md%
xmQ[  
`#P$ ]:  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd nIk$7rGLB  
K2)!h.W  
4. 对比：光栅的光学功能 hqvE!Of  
 上述的像素效应可以用相似光学功能的2D周期结构的进行比较。 *e>]~Z,  
 所示函数(Ex的振幅)相当于一个SLM，其像素提供一个常数位相函数。 G3i !PwW  
 通过这种光栅，能够将光衍射到几个衍射级次，衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 0%Ll  
 级次越高振幅衰减越快，所以只有0级，1级以及2级贡献了主要的光强部分。 */qtzt  
 这意味着，对于SLM，我们所期望的光分布具有有较高的级次，其光强由区域填充因子决定。 )u%je~Vw  
o{qr!*_3  
Uz7oL8  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd bm~W EX  
M~e0lg8  
5. 有间隔SLM的光学功能 4BL;FO  
现在，基于像素阵列的区域填充因子，我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。 7cDU
2l  
LW6ZAETyL  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd `r"+644  
y&~w2{a  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 \>. LW9  
6fo3:P*O  
796\jf$  
6. 减少计算工作量 }Db[ 4
 
(IqZ@->nw  
采样要求： S{t+
>/  
 至少1个点的间隔(每边)。 7c
P@jj  
 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。 ;ea]$9  
Qj{8?lew  
采样要求： } p FQRSOZ  
 同样，至少1个点的间隔。 ^FmU_Q0  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 p@!nYPr.  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 $ i)bq6  
OVzt\V*+%W  
 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。 (
tah]Bx  
 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。 aimarU  
 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)。 rEhX/(n#  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 lz#GbXn.  
>zsid:  
NL=|z=q  
QZp6YSz.4  
+CH},@j  
7. 指定区域填充因子的仿真 U@ ?LP  
(s<Dd2&.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。 q\Q{sv_  
 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。 omO S=d!o  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 ZRxZume<f  
 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)。 ?_x q-  
yzw mT  
l
t^\  
8. 总结 `e9$,h|4  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 `g8E1-]l  
kIw`P[  
第1步 gTgMqvt  
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。 CTt vyr  
_\Q^x)w6  
第2步 @2pu^k^
  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 >EL)X #e  
扩展阅读 8`4<R6]LKB  
扩展阅读 Tus}\0/i>  
 开始视频 LTNj| u  
-    光路图介绍 2"|
2a@  
 该应用示例相关文件： U~h'*nV&  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 P71(  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 5>3}_  
/,!qFt  
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QQ：2987619807 /{wJEuE  

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报告大纲 @ym/27cRE  
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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 Q}S_%I}u:  
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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 [:^-m8QC  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）