H{yBDxw 应用示例简述 p>kny?AJ
(SQGl!Lai0 1. 系统细节 p#Po? 光源 (^W
:f{ — 高斯光束 A W6B[ 组件 -W.-m2:1 — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 J/D~]U 探测器 :Cezk D& — 视觉感知的仿真 Xs|d#WbX — 电磁场分布 :R
+BC2x 建模/设计 g]JRAM — 场追迹: @`+\vmfD 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。 [kpQ:'P3 *~4<CP+"0 2. 系统说明 c%O97J.5b @YRy)+ 5D=U.UdR 3. 模拟 & 设计结果 ?7TmAll<.s AX&Emz- 4. 总结 l"
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CAw;
a!4p$pR 考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 wSCI? 8@+<W%+th 第1步 Yc?S< 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。 TD*AFR3Oz \2[tM/+Bs 第2步 1c@S[y 分析不同区域填充因子的对性能的影响。 RTvOaZ bC"h7$3 产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 ]b>XN8y.
~|, "w90 应用示例详细内容 -IVWkA)7
@:B}QxC 系统参数 pYm#iz
ReD]M@; 1. 该应用实例的内容 K:qc
"Q=C nv+miyvvm YahW%mv`d 2. 设计&仿真任务 h+!R)q8M
M6quPj 由于制造和技术的原因,像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应,从而影响SLM的光学性能,并在接下来的工作中对其进行研究。 6 <`e]PT 6Y6t.j0vN. 3. 参数:输入近乎平行的激光束 gBWr)R a%a0/!U[ !mWm@}Ujg 4. 参数:SLM像素阵列 R>~I8k9mM
[-"ZuUG vfj{j=
G 5. 参数:SLM像素阵列 8"NPj0 7!(/7U6rP ~*\ *8U@7 应用示例详细内容 v8'XchJ
T*Ge67 仿真&结果 (RrC<5"
K0o${%'@7 1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM m+7%]$ 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)。 )+Z.J]$O- 内置的SLM模式可以实现从简单透射函数到包含像素和间隔的阵列的自动转换。 @c"s6h& ME!P{ _/ 2. VirtualLab的SLM模块 FYu30
DnhbMxh8o
x[)]u8^A
为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 vaHtWz!P
必须设置所设计的SLM透射函数。 sUR5Q/Q
D%?9[Qb 3. SLM的光学功能 /pU`-
nQ|($V1?W 在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 2*cc26o 为此,将区域填充因子设置为60%。 Unq~lt%2 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。 I`jG xQzW6H| Y}q~Km
&Qj1uf92. ^
T`T?*h 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。 iFcSz sredL#]BA @ZJ}lED3
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81V P*%P"g 4. 对比:光栅的光学功能 20haA0s 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。 SS8$.ot 所示函数(Ex的振幅)相当于一个SLM,其像素提供一个常数位相函数。 Tj!\SbnA[ 通过这种光栅,能够将光衍射到几个衍射级次,衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 w@6y.v1I{ 级次越高振幅衰减越快,所以只有0级,1级以及2级贡献了主要的光强部分。 IZ^:wIKo{ 这意味着,对于SLM,我们所期望的光分布具有有较高的级次,其光强由区域填充因子决定。 omPxU2Jw
73]t5=D:
2ve<1+V_ #cW:04
YSfJUB!I 5. 有间隔SLM的光学功能 `m#G'E I 现在,基于像素阵列的区域填充因子,我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。 }.WO=IZ 5.oY$tb( UmMu|`
j` * bz- |yp^T 下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 L\bcR ;l0%yg/} " ;T
a8 6. 减少计算工作量 4m=0e FzCXA=m
jA~omX2A 采样要求: r~oUln<[ 至少1个点的间隔(每边)。 9&C8c\Y 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。 08k pEN`6* 采样要求: KyP@ hhj 同样,至少1个点的间隔。 vo)W
ziHh 假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 Lc]hwMGR* 随填充因子的增大,采样迅速增加。 ;p<BiC$b oOubqx 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。 JX&%5sn( 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。 ;Oq>c=9% 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)。 E KN<KnU% 通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 ]-a/)8 cG@Wo8+ 28+{
-*ZQ=nomN 减小SLM阵列尺寸后计算所得的振幅分布几乎和全阵列一样。
"A~D(1K 7. 指定区域填充因子的仿真 4OO^%`=)M'
DR]oK_ 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。 $rbr&TJ 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。 KiE'O{Y 因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 v6! `H 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)。 v"%>ms"n (sH4T> 8NE[L#k
8. 总结 ;<+Z}d/g9 考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 a~JZc<ze @(N}
{om 第1步 LL+_zBP. 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。 \)aFYDq#\ *&h]PhY 第2步 Y-+Kf5_[ 分析不同区域填充因子的对性能的影响。 ^HTvw~]5 扩展阅读 ~-%z:Re'_ 扩展阅读 8-kR {9r 开始视频 pj3H4yCM: - 光路图介绍 gOE?