[技术]空间光调制器像素处光衍射的仿真 [复制链接]

Sqt"G6<  
应用示例简述 Xz@;`>8i  
\4X{
\p<  
1. 系统细节 *B}R4Y|g  
 光源 s;f u  
— 高斯光束 X}FF4jE]D(  
 组件 &-Y:4.BXZ  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 BD
+~8v  
 探测器 O5*uL{pvT{  
— 视觉感知的仿真 Q&a<
9e&  
— 电磁场分布 A2bV[+Q
 
 建模/设计 .7rsbZzs  
— 场追迹： ?0&>?-?  
 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。 qr;" K?NX  
ZKTBjOa]*  
2. 系统说明 =gyK*F(RK  
LMzYsXG*[  
!K)|e4$  
3. 模拟 & 设计结果 S60`'!y  
[B<{3*R_  
4. 总结 3yX^R^`  
P#1y  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 En_8H[<%  
tqf-,BLh  
第1步 "n-xsAG  
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。 "t`e68{Ls  
/qze  
第2步 @V u[Tg}J  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 4f-C]N=  
>R-$JrU.=  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 e]fC!>w(\  
5Ozj&Zq  
应用示例详细内容 ^O"`.2O1  
Q{kuB+s  
系统参数 C@W0fz  
Y" |U$  
1. 该应用实例的内容 4B pm{b  
(dZ&Af  
kS!*kk*a  
2. 设计&仿真任务 gE(03SX  
A 76yz`D  
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。 2ARh-zLb  
5?"ZM'4  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 Z)0R$j`2  
q[g^[~WM#  
YJ`>&AJ  
4. 参数：SLM像素阵列 8t; nU;E*  
2US8<sq+  
*i90[3l  
5. 参数：SLM像素阵列 hNfL /^w  

>MLqOUr#  
7c7SU^hD  
应用示例详细内容 SOJHw6  
i^Q^F  
仿真&结果 !).dc.P  
C5FtJquGN)  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM EA72%Y9F  
 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)。 <jjaqDSmz  
 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。 mmti3Y  
ZN/")  
2. VirtualLab的SLM模块 BZsxf'eN'  

6zSN?0c  
\WEC1+@  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 NKN!X/P  
 必须设置所设计的SLM透射函数。 K+H82$ #  
:a2?K5  
3. SLM的光学功能 ,0O!w>u_]J  
6iOAYA=  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 C_o.d~xm  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 4}`MV.  
 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。 ) Lv{  
UlR7_  
Px`yD3  
8cl!8gfv  
pw .(6"  
 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。 &0myA_So  
5NK:94&JE  
=Vfj#WL  
e5Z\v0  
,;g:qe3D$  
4. 对比：光栅的光学功能 TzjZGs W[V  
 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。 OXo-(HLE  
 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。 Vj1AW<  
 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)。 $vd._j&  
 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。 AkF3F^  
 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。 )yJjJ:re  
) PtaX|U  
1JY4E2Q  
GZo^0U,;  
!&kOqc5:t<  
5. 有间隔SLM的光学功能 ZsE8eD  
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。 :Wln
$L$  
UA^E^$f:  
QLn5:&  
UqH7ec  
Pj$a$C`Z  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 *)Y;`Yg$  
BFY~::<b  
mdwY48b  
6. 减少计算工作量 =e63>*M|  
GY
>0v  
采样要求： DWD
e5$^{  
 至少1个点的间隔(每边)。 D6D*RT
i4  
 如在有效区域，用户指定60%区域填充因子，模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 Eyuc~[  
@-wAR=k7  
采样要求： CBc}N(9  
 同样，至少1个点的间隔。 8164SWB  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 i ):el=  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 ~96"^%D  
w ^A0l.{  
 为优化大填充因子条件下的计算工作量，减小相关阵列尺寸是非常有效的方法。 r&#q=R},p  
 如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%)，这种简化是非常适用的。 ,YH.n>`s+  
 如果只考虑标记的范围，仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 ?r/7:  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 CZ@M~Si_  
1i{B47|  
IBR;q[Dj}  
/H)l\m +  
'lWNU  
7. 指定区域填充因子的仿真 D/U o?,>8  
V[%r5!83H  
 由于间隔非常狭窄，Hamamatsu’s X10468 指定填充因子为98%，需要更多的采样点进行计算。 %j'lWwi  
 全阵列尺寸798×600像素将需要79992×60600个采样点，需要极高的计算量。 L\"$R":3{d  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 ~{HA!C#  
 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)。 F"LT\7yjyG  
\]^|IViIQ  
Z-WWp#b  
8. 总结 #)XO,^s.  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 RD~QNj9,T  
bf3)^ 49}  
第1步 UZV)A}  
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。 *rWE.4=&  
lcih [M6z  
第2步 Dq\#:NnKvx  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 ,L`qV  
扩展阅读 D}:D,s8UP  
扩展阅读 %o~zsIl  
 开始视频 c
45Mv_  
-    光路图介绍 _ TUw
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