[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) q X%vRf0  
}{wTlR.]  
应用示例简述 "4ozlWx  
YP#AB]2\}  
1. 系统细节 8\)U|/A7  
 光源 FfxX
)p1t  
— 高斯光束 k'ZUBTRq!  
 组件 '`]n_$f'  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 grCO-S|j^  
 探测器 gJ3OK!/  
— 视觉感知的仿真 \YlF>{LVe  
— 电磁场分布 I51oG:6fR?  
 建模/设计 }xf='lE  
— 场追迹： wHOlj)CZ  
 一个SLM像素阵列处光传播的仿真，仿真中包括了SLM像素间无功能间隔引起的衍射效应。 =qp}p'BYe  
5&<d2EG6l'  
2. 系统说明 Dpdn%8+Z  
i,'Ka[6   
O[(?.9  
3. 模拟 & 设计结果 cNuHXaWp  
EO].qN-8  
4. 总结 S"P9Nf?9  
S?
Bc~y  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 %R5Com  
VqD[G<|9T  
第1步 pG!(6V-x<E  
将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 r}oURy,5  
-OrY{^F  
第2步  vr{'FMc  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 N4a`8dS|  
\m=-8KpU  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 vQKn=  
BEXQTM3])I  
应用示例详细内容 F<yy>Wf  
[;?"R-V"z  
系统参数 msc 1^2  
C{UF~  
1. 该应用实例的内容 ,pyQP^u-  
b8N[."~:  
(!ZQ  
2. 设计&仿真任务 ?{ B[
^  
w.J%qWJq  
由于制造和技术的原因，像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应，从而影响SLM的光学性能，并在接下来的工作中对其进行研究。 !Tn0M;  
DO&+=o`"  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 HQ^9[HN.  
QFW0KD`5  
~LawF_]6  
4. 参数：SLM像素阵列 i1qS ns  
B*?ZE4`  
b:P\=k]8#  
5. 参数：SLM像素阵列 T!l mO?Q  
(O8,zqP9l  
87^:<\pp  
应用示例详细内容 T&
1-eq>l  
xClRO,-  
仿真&结果 F2IC$:e M  
AH&9Nye8  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM 5%<TF.;-J  
 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)。 Mn]}s:v  
 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。  ?. zu2  
j\2]M  
2. VirtualLab的SLM模块 m_Mwg  

\#PP8  
wL'oImE  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 W1xf2=z`)T  
 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。 CE~r4  
Bu7A{DRf  
3. SLM的光学功能 p QluGIX0V  
Ur^YG4(  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 MWBXs75I  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 "@.Z#d|Y  
 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。 `$J'UXtGc  
U?8i'5)  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd H}vn$$ O  
y0,Ft/D  
 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。 +x(YG(5\w  
u\`/Nhn  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd cX2$kIs;  
Q"A_bdg5  
4. 对比：光栅的光学功能 ~\2;i]|  
 上述的像素效应可以用相似光学功能的2D周期结构的进行比较。 YVoao#!  
 所示函数(Ex的振幅)相当于一个SLM，其像素提供一个常数位相函数。 F4Rr26M  
 通过这种光栅，能够将光衍射到几个衍射级次，衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 f,|QAj=a  
 级次越高振幅衰减越快，所以只有0级，1级以及2级贡献了主要的光强部分。 >f>V5L%1  
 这意味着，对于SLM，我们所期望的光分布具有有较高的级次，其光强由区域填充因子决定。 V {p*z  
iwUv`>l&  
>yX/+p_  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd W+KF2(lB  
WPIZi[hBs  
5. 有间隔SLM的光学功能 V]Sgx00;  
现在，基于像素阵列的区域填充因子，我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。 FtE90=$  
+a-D#^2;  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd Qe_+r(3)k  
 q$F)!&  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 @9aGz6k+  
k!&:(]  
{o( * f  
6. 减少计算工作量 nh<Z1tMU  
L${m/@9  
采样要求： YV-j/U{&  
 至少1个点的间隔(每边)。 VrVDm*AGQ  
 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。 vTdUuj3N  
sMP:sCRC  
采样要求： &Y+e=1a+  
 同样，至少1个点的间隔。 I`NUurQTX  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 R }1W  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 0Q7MM6  
^}J<
)}Q  
 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。 / $_M@>  
 如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%)，这种简化是非常适用的。 [,rn3CA  
 如果只考虑标记的范围，仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 ul$,q05nb  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 /HZv  
tU{\ev$x  
uxb:^d?D!  
)9B:Y;>)  
w-ALCh8o
 
7. 指定区域填充因子的仿真 L/yaVU{aEb  
Hs$'0:  
 由于间隔非常狭窄，Hamamatsu’s X10468 指定填充因子为98%，需要更多的采样点进行计算。 KU]ok '  
 全阵列尺寸798×600像素将需要79992×60600个采样点，需要极高的计算量。 4^[ /=J}  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 tF^g<)S;t  
 在优化的帮助下，可对指定区域填充因子进行研究(该仿真仍需约256GB的内存)。 W!91tzs:  
ET.dI.R8  
myIe_k,F  
8. 总结 xz8G}Ku  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 Z|I
-BPyn  
zW5C1:.3K  
第1步 P6.!3%y  
将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 2
e59Ez%k6  
vQgq]mA?  
第2步 B$?^wo  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 O[FZq47  
扩展阅读 -9d%+O~v6~  
扩展阅读 a.q;_
5\5`  
 开始视频 >?I/;R.-  
-    光路图介绍 {~'H  
 该应用示例相关文件：  m*dNrG  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 bY)#v?  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 n'M>xq_  
cS(;Qs]Q  
)c+k_;t'+  
QQ：2987619807 APq7 f8t  

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报告大纲 r\qz5G *6  
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（第一波——神秘现金红包抽奖环节） Dl,`\b@Fw3  
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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 fY W|p<Q0  
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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 5o0Ch  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）