[技术]空间光调制器像素处光衍射的仿真 [复制链接]

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应用示例简述 ^8MgNVoJ)  
/,:32H  
1. 系统细节 As)-a5!  
 光源 MaM
s(  
— 高斯光束 ~+T~}S  
 组件 P}VD}lEyO  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Eydk645:3  
 探测器 ol:_2G2xQ  
— 视觉感知的仿真 .5I1wRN49  
— 电磁场分布 Q7DkhKT  
 建模/设计 Wg$MKc9Vy[  
— 场追迹： SQz>e  
 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。 LXK+W
B/s  
T 7 hC]R  
2. 系统说明 RKBtwZx>f  
5k\61(*s  
Ql\GL"  
3. 模拟 & 设计结果 Z>X-ueV  
54'z"S:W  
4. 总结 h,#AY[Q  
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考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 2^:5aABQ  
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第1步 0#yo\McZ  
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。 9wI1/>  
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第2步 "C0oFRk  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 7,(:vjI
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产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 F5*Xx g}N  
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应用示例详细内容 ,m:MI/)p  
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系统参数 gx9H=c
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1. 该应用实例的内容 IRcZyry  
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2. 设计&仿真任务 e<IT2tv>u  
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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。 ~s88JLw%&u  
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3. 参数：输入近乎平行的激光束 @=@WRPGM*9  
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4. 参数：SLM像素阵列 % +eZ U)N  

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5. 参数：SLM像素阵列 >-]Y%O;}  
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应用示例详细内容 CjykM])  
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仿真&结果 <G#JPt6  
4Kx;F 9!%~  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM  @4H*kA  
 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)。 dx:],VB  
 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。 #:236^xYS  
`F(KM '  
2. VirtualLab的SLM模块 s_VP(Fe@K  

k+%6:r,r&  
` 8.d  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 uE+]]ir  
 必须设置所设计的SLM透射函数。 ?mrG^TV^+r  
LL.YkYu  
3. SLM的光学功能 elw<(<u`  
@@_f''f$  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 3C2L _ K3  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 llI`"a  
 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。 q]<cn2  
bf::bV?T  
rsA K0R+  
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 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。 hesL$Z [  
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BEN=/ v  
BPe5c :z  
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4. 对比：光栅的光学功能 g/'M
ECB  
 上述的像素效应可以用相似光学功能的2D周期结构的进行比较。 Bo_Ivhe[m  
 所示函数(Ex的振幅)相当于一个SLM，其像素提供一个常数位相函数。 _KC()OIeC  
 通过这种光栅，能够将光衍射到几个衍射级次，衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 ti3T?_  
 级次越高振幅衰减越快，所以只有0级，1级以及2级贡献了主要的光强部分。 05.^MU?^U  
 这意味着，对于SLM，我们所期望的光分布具有有较高的级次，其光强由区域填充因子决定。 &+d>xy\^/  
'$;S?6$eW  
CR&v z3\Q  
GnkNoaU  
8"Hy'JA$O  
5. 有间隔SLM的光学功能 tLJ"] D1w  
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。 9JpPas$]
 
CsJw;]dYI  
zT*EpIa+LS  
b_:]Y<{> f  
VW$Hzx_z  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 -:dUD1  
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8dNwi
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6. 减少计算工作量 ^#9 &Rk!t  
?ep93:j  
采样要求： a2SMNC]  
 至少1个点的间隔(每边)。 v&;q4b4  
 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。 OV_Y`u7YR  
 bF0y`  
采样要求： yL7D;<!S&  
 同样，至少1个点的间隔。 4U*J{''L  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 mADq_`j  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 4 >at#Zc  
d dkh*[  
 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。 q~48lxDU  
 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。 xlZ"F  
 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)。 MuQyHEDF  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 8vOKm)[%  
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7. 指定区域填充因子的仿真 F#*vJb)  
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 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。 iC10|0%{  
 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。 0&}
"!)  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 B"ZW.jMaI  
 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)。 )7l+\t  
lTBPq?4{  
7O^ySy"l  
8. 总结 ;P3sDN
  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 xDD3Y{K  
a;WRTV  
第1步  G?AZ%Yx  
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。 q|;_G#4  
<csz4tL}P  
第2步 D~E1hr&Vd>  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 r BQFC4L  
扩展阅读 ;[V_w/-u  
扩展阅读 j6]+fo&3  
 开始视频 BQu_)@  
-    光路图介绍 /Uth#s: