空间光调制器(SLM.0002 v1.1) C7T;;1P? {cX7<7N 应用示例简述
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N~0$x,bR 1. 系统细节 GMt)}Hz 光源 k0=|10bi — 高斯光束 1=- X<M75 组件 LsUFz_ — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 2/UI>@By 探测器 w7Pe — 视觉感知的仿真 #C'o'%!( — 电磁场分布 <w%DyRFw3 建模/设计 <"{+ — 场追迹: }v,W-gA 一个SLM像素阵列处光传播的仿真,仿真中包括了SLM像素间无功能间隔引起的衍射效应。 5Bzuj` bmSpbX\ 2. 系统说明 YD dLDE h^Arb=I 18J.vcP 3. 模拟 & 设计结果 4bFv"b R^F7a0" 4. 总结 pC55Ec<
moZ)|y 考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 Vl&+/-V U3(L.8(sA 第1步 01UqDdoj 将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 iRkOH]+K mJ7`. 第2步 hVROzGZk 分析不同区域填充因子的对性能的影响。 5mDVFb 3a z2"2tFK 产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 8Q#t\$RY
/5a$@% 应用示例详细内容 *#3voJjV(
qT&S 系统参数 -zkW\O[
$@lq}FQ% 1. 该应用实例的内容 v GulM<YY IiYuUN1D
qQ2 2. 设计&仿真任务 :qt82tbn
uKaf{=* 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。 -fx(H+ ~`tJvUo0 3. 参数:输入近乎平行的激光束 (UbR%A|v; 9F-ViDI. gs^UR6
D, 4. 参数:SLM像素阵列 9`hpa-m@
0e[ tKn( l{B<"+8 5. 参数:SLM像素阵列 =[v2 !nZI? z ; /zDSlj<c 应用示例详细内容 QySca(1tN
od|N-R 仿真&结果 '_Hb}'sFI
|hZ|+7 1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM @k#z&@b 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)。 f@,hO5h(_| 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。 61t- * wQZ' 2. VirtualLab的SLM模块 Vj9`[1}1Z
U?+3 0{hb
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为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 ;mM\,
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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。 $u0+29T2O
;dpS@;v 3. SLM的光学功能 4Tbi%vF{
h}c6+@w&- 在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 uBd =x<c\ 为此,将区域填充因子设置为60%。 B 7x"ef 首先,获得场(Ex方向)的振幅,分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 H/ B^N,oi Z7k1fv:S^ 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd >cU*D: UJyiRP:#]> 此处,场(Ex方向)的(Wrapped)位相如下图所示,其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 2#Q"@ 3n=O8Fp 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd Hme@9(zD. `Q!FMv6Y^ 4. 对比:光栅的光学功能 F#3$p$;B$ 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。 -*-zU#2| 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。 @)!1#^(}% 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)。 {0m[:af& 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。 B'[3kJ ' 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。 )H=[NB6J8
B@~eBU,$
Y/Gswcz 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd /Va&k4
RQ$o'U9A 5. 有间隔SLM的光学功能 dwsy(g7 现在,基于像素阵列的区域填充因子,我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。 d$G%F $BTs L_CEY 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd [^"(%{H 1.cUolnr 下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 tMs|UC SieV%T0t1 DIcyXZH< 6. 减少计算工作量 @bVh?T0~F, C#u)$Ds
VIlQzM;%^ 采样要求: Fw8X$SE" 至少1个点的间隔(每边)。 ef1N#z%gt 如在有效区域,用户指定60%区域填充因子,模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 TVEF+t dpOL1rrE 采样要求: ZkVvL4yIK 同样,至少1个点的间隔。 MRY)m@*+6 假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 8G^B%h] 随填充因子的增大,采样迅速增加。 "Qm~;x2kB A`ertSlbhe 为优化大填充因子条件下的计算工作量,减小相关阵列尺寸是非常有效的方法。 [3;Y:&D 如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%),这种简化是非常适用的。 =S7C(;=4 如果只考虑标记的范围,仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 J&0wl]w|O% 通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 m{=~|I nr9#3Lb YH'.Yj2
1)kl 减小SLM阵列尺寸后计算所得的振幅分布几乎和全阵列一样。
0kr& c;~ 7. 指定区域填充因子的仿真 Ph!NYi,
%X-&yGY 由于间隔非常狭窄,Hamamatsu’s X10468 指定填充因子为98%,需要更多的采样点进行计算。 o\V4qekk 全阵列尺寸798×600像素将需要79992×60600个采样点,需要极高的计算量。 a(t<eN>b! 因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 sMpC4E 在优化的帮助下,可对指定区域填充因子进行研究(该仿真仍需约256GB的内存)。 .$E~.6J %i di
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8. 总结 K&~#@I; 考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 \?]HqPibx q,h.W JI 第1步 KcyM2hE7 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。 {xb%P!o` F#C 6.`B 第2步 U3iyuE 分析不同区域填充因子的对性能的影响。 [g
68O* 扩展阅读 B
qiq 扩展阅读 tNNg[;0 开始视频 yA )+- - 光路图介绍 xg%]\# 该应用示例相关文件: YyBq+6nq5 - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 KKTfxNxJn
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