空间光调制器(SLM.0002 v1.1) qR<DQTO< 4|L@oTzx 应用示例简述 8JrGZ8Q4RM
&}$D[ 4N 1. 系统细节 Mfr#IzNHN 光源 -Mvw'#(0 — 高斯光束 eC{Z 组件 ;X6y.1N~ — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 kC5,yj 探测器 >z
-(4Z — 视觉感知的仿真 )89jP088V — 电磁场分布 ~b[4'm@ 建模/设计 5gEfhZQ — 场追迹: \@3 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。 Kzu9Qm-+z^ PPO<{ 2. 系统说明 NETC{:j mlWIq]J zs:7! 3. 模拟 & 设计结果 mX?{2[ ~?5m5z O 4. 总结 $:N
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}x1IFTa! 考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 z{0;%E &RrQ()<as 第1步 CEq]B:[IC 将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 (NC>[ ;T+U&U0d| 第2步 * _lo; 分析不同区域填充因子的对性能的影响。 -\$cGIL D*gVS 产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 [s{:}ZuKc
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S"sM 应用示例详细内容 8m6 nw0
4Z9 3g{ 系统参数 ZC*d^n]x.
I=yj 1. 该应用实例的内容 'sBXH EZA] U(=9&c@] }C"*ACjF 2. 设计&仿真任务 %,cFX[D/)
Pq>[q?>? 由于制造和技术的原因,像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应,从而影响SLM的光学性能,并在接下来的工作中对其进行研究。 +%\j$Pv pQ:PwyU 3. 参数:输入近乎平行的激光束 ^!F5Cz 48 cgXF|'yI&l /B\-DP3K 4. 参数:SLM像素阵列 ?mR[A`J58
TK/'=8 vW-`=30 5. 参数:SLM像素阵列 %O=V4%"m\ s [F' h-y ]</4#?_ 应用示例详细内容 X7d.Ie
hYXZ21(K# 仿真&结果 |kNGpwpI
3e6Y 1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM #]DZrD&q 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)。 {3(.c, q@ 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。 9r+O!kF( h4\ 6h 2. VirtualLab的SLM模块 HU[nN*
za]p,bMX
H..ZvGu
为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 %s@S|<
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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。 EN)A"
TWR$D 3. SLM的光学功能 SslY]d]
7(~H77 在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 B%J%TR_ 为此,将区域填充因子设置为60%。 rYFau1 首先,获得场(Ex方向)的振幅,分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 .e2A*9, {I-a;XBX 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd zL},`:(. /3[9{r 此处,场(Ex方向)的(Wrapped)位相如下图所示,其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 M1^C8cz _`Q It>R 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd bxdXZBn Sj{ia2AE_ 4. 对比:光栅的光学功能 Pb8Z))9j 上述的像素效应可以用相似光学功能的2D周期结构的进行比较。 "8muMa8Q% 所示函数(Ex的振幅)相当于一个SLM,其像素提供一个常数位相函数。 VHT@s7u0" 通过这种光栅,能够将光衍射到几个衍射级次,衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 [)SR$/A 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。 ,#bb8+z&p 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。 L=HVdeE
Hg9.<|+yo
"?SOBA!vy 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd Xs>s|_T
3U~lI& 5. 有间隔SLM的光学功能 -[pCP_`)u 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。 hiMyFvA4 %+xwk=%* 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd mheU#&| `N,Vs n" 下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 0/:=wn^pg 1U7,X6=~ W~u 6. 减少计算工作量 27a*H1iQ e*P=2*]M
=\Vu=I 采样要求: 9fuJJ3L[ 至少1个点的间隔(每边)。 ^b"bRQqm 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。 9PKoNd^e lkg"'p{ 采样要求: 3@yTzaq6 同样,至少1个点的间隔。 Be{/2jU% 假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 $Pd|6 随填充因子的增大,采样迅速增加。 G*(K UG> =a9etF%B 为优化大填充因子条件下的计算工作量,减小相关阵列尺寸是非常有效的方法。 W{A
#]r l 如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%),这种简化是非常适用的。 8Z
dUPW\e 如果只考虑标记的范围,仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 b4v(k(< 通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 W]O@DS zR 7!r#(>I6?1 Q=(@K4
v_z..-7Dq+ 减小SLM阵列尺寸后计算所得的振幅分布几乎和全阵列一样。
v]:+`dV 7. 指定区域填充因子的仿真 ^`rpf\GX(
M?Ndy*] 由于间隔非常狭窄,Hamamatsu’s X10468 指定填充因子为98%,需要更多的采样点进行计算。 ={`CHCI 全阵列尺寸798×600像素将需要79992×60600个采样点,需要极高的计算量。 hV-VeKjZ( 因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 i,#k}CNu 在优化的帮助下,可对指定区域填充因子进行研究(该仿真仍需约256GB的内存)。 *#1y6^ ^qeY9O Dn_"B0$lk
8. 总结 *K(k Kph 考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 H|;*_ 2e9jo,i 第1步 ;8ET!&k*>E 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。 i iX\it$s > -y&$1 第2步 *;hY.EuoFz 分析不同区域填充因子的对性能的影响。 u^Nxvx3l0 扩展阅读 pWs\.::B 扩展阅读 #wenX$UTh3 开始视频 b mOqeUgB - 光路图介绍
76-jMcGi 该应用示例相关文件: Vi|7%!j< - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 S]&8St
- SLM.0003: 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 wG1y,u'