空间光调制器(SLM.0002 v1.1) #jh5% @ J 5(^VKj 应用示例简述 iu?gZVyka
a^8PB|G 1. 系统细节 R nwFxFIQ 光源 }<YU4EW — 高斯光束 +0?1"2 组件 ez5J+ — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ('{aOiSH 探测器 K9-9 c"cz — 视觉感知的仿真 :..WL;gC — 电磁场分布 {-lpYD^k3 建模/设计 ap8q`a{j^ — 场追迹: zu.B>INe 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。 vz~Oi y Vp,)T9 2. 系统说明 7{]dh+) Ia<V\$ # ;?k<L\zaw 3. 模拟 & 设计结果 !Sw=ns7 M!kSt1 4. 总结 DJ DQH \&
tXqX[Td`0g 考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 m8;w7S7,j~ $_iE^zZaU^ 第1步 ]B UirJ,2 将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 O,9^R @({=~
W^ 第2步 m^0vux 分析不同区域填充因子的对性能的影响。 %ioVNbrR7 lKB9n}P 产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 EK5$z>k>m
ALy7D*Z]w 应用示例详细内容 =@0J:"c
TZ+ p6M8G 系统参数 ^86M94k
bU}v@Uk 1. 该应用实例的内容 J
jm={+@+ 6Iqy"MQuq "p*'HQ 2. 设计&仿真任务 p0WUF\"
A[8m3L#k 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。 v2 E <~/| mEbI\!}H0 3. 参数:输入近乎平行的激光束 rVqQo`K\ n."n?C'{ Ny^f'tsA 4. 参数:SLM像素阵列 K6t"98
'.1P\>x!] mf3,V|>[\ 5. 参数:SLM像素阵列 c)LG+K 4U\}"Mk MzX&|wimb 应用示例详细内容 (^35cj{s
nj'5iiV`] 仿真&结果 Jz~:
uQKQC?w 1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM 0M"n 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)。 %+=;4tHJ 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。 7H5VzV E<Zf!!3 2. VirtualLab的SLM模块 zXx/\B$&d*
XZ~kXE;B(
X'jyR:ut#
为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 gns}%\,
必须设置所设计的SLM透射函数。因此,需要输入文件SLM_Transmission_Function.ca2的路径。 9gcW;
&U7v=a 3. SLM的光学功能 I09 W=
Tj#S')s8 在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 ~c35Y9-5 为此,将区域填充因子设置为60%。 ?E"192,z@ 首先,获得场(Ex方向)的振幅,分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 | J3'#7 46}U+> 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd 3e&+[j `P;r[j" 此处,场(Ex方向)的(Wrapped)位相如下图所示,其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 RJ'[m~yl5X "-$}GUK?Z 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd (vO3vCYeQ q4[}b-fF 4. 对比:光栅的光学功能 P|<V0
Vs. 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。
C '(
Y 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。 9?H$0xZV 通过这种光栅,能够将光衍射到几个衍射级次,衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 a#=d{/ab 级次越高振幅衰减越快,所以只有0级,1级以及2级贡献了主要的光强部分。 TQT3]h6 这意味着,对于SLM,我们所期望的光分布具有有较高的级次,其光强由区域填充因子决定。 'vd&r@N
=U3S"W %
|CDM(g>% 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd zsXgpnlHT
reN\|?0{ 5. 有间隔SLM的光学功能 &SE}5ddC7 现在,基于像素阵列的区域填充因子,我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。 g:M;S"U3*Y C8|V?bL 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd -U /)y:k!% fWmc$r5n]( 下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 7HDc]&z x#EE_i/W $&as5z8 6. 减少计算工作量 |reA`&<q ;
BN81;
o99ExQ. 采样要求: fEZuv?@ 至少1个点的间隔(每边)。 vTK%4=|1}! 如在有效区域,用户指定60%区域填充因子,模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 m[}k]PB> +& B?f 采样要求: 7\6g>4J^` 同样,至少1个点的间隔。 IE`3I#v 假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 0V1GX~2 随填充因子的增大,采样迅速增加。 h ik.qK ^/"}_bR 为优化大填充因子条件下的计算工作量,减小相关阵列尺寸是非常有效的方法。 @ b!]Jw 如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%),这种简化是非常适用的。 ]@#9B>v= 如果只考虑标记的范围,仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 :*}Q/]N 通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 B>fZH\Y !zX()V
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F@u7Oel@m 减小SLM阵列尺寸后计算所得的振幅分布几乎和全阵列一样。
|Mb{0mKb 7. 指定区域填充因子的仿真 "U}kp#)
;7P'>j1?U 由于间隔非常狭窄,Hamamatsu’s X10468 指定填充因子为98%,需要更多的采样点进行计算。 spV7\Gs.@ 全阵列尺寸798×600像素将需要79992×60600个采样点,需要极高的计算量。 j L|6i-?! 因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 l(Rn=? 在优化的帮助下,可对指定区域填充因子进行研究(该仿真仍需约256GB的内存)。 9lb?%UFe /3ohm|!rW G,)zn9X
8. 总结 e=0]8l>\V 考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 2<@2_wSJ PFJ$Ia| 第1步 Hh%!4_AMw 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。 J# (AX6 V'i-pn2gyu 第2步 t1?aw< 分析不同区域填充因子的对性能的影响。 sLr47 NC 扩展阅读 w5%Yi{ 扩展阅读 UGO#o`.G} 开始视频 KnG7w^ - 光路图介绍 no*) M7 该应用示例相关文件: $:~;U xh= - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 MNu0t\`p4
- SLM.0003: 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究
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