切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • 940阅读
    • 0回复

    [技术]空间光调制器像素处光衍射的仿真 [复制链接]

    上一主题 下一主题
    离线infotek
     
    发帖
    7020
    光币
    29245
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-11-11
    空间光调制器(SLM.0002 v1.1) e)XnS'  
    #\K"FE0PGz  
    应用示例简述 U?5G%o(q  
    eq<!  
    1. 系统细节 -I;\9r+  
    光源 cT;Zz5  
    — 高斯光束 j^hLn >  
     组件 rrphOG  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 m GJRCK_  
     探测器 bg)}-]u]  
    — 视觉感知的仿真 3kwkU  
    — 电磁场分布 cHOC>|  
     建模/设计 pEW~zl  
    — 场追迹: hR.vJ2oa  
     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。 |goK@ <  
    +NiCt S  
    2. 系统说明 0f'LXn  
    ip1gCH/?_+  
    8f65;lyN  
    3. 模拟 & 设计结果 M0 KU}h  
    @*|T(068&  
    4. 总结 B`jq"[w]-  
    3 4&xh1=3  
    考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 B$ho g_=s  
    +!$`0v   
    第1步 ~mMTfC~9  
    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-;/ x)  
    64>CfU(  
    第2步 !?+q7U  
    分析不同区域填充因子的对性能的影响。 ~-R2mAUK  
    1083p9Uh  
    产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 o)R<sT  
    4G XS(  
    应用示例详细内容 XGjFb4Tw7  
    hr hj4  
    系统参数 >vO+k^'Y  
    #l7v|)9v  
    1. 该应用实例的内容 S_ ;r!.  
    ^6LnB#C&  
    Ed2A\S6tl  
    2. 设计&仿真任务 {esb"beGLa  
    m - hZ5 i  
    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。 )+w1nw|m  
    6E9/ z  
    3. 参数:输入近乎平行的激光 8B5WbS fL^  
    KDH<T4#x  
    kQQDaZ 8  
    4. 参数:SLM像素阵列 ED>a'y$f  
    Gzg3{fXl  
    7?y 7fwER  
    5. 参数:SLM像素阵列 /H3w7QU  
    ;Me*# /  
    ;-;lM6zP  
    应用示例详细内容 yf4L0.  
    %/5Wj_|p  
    仿真&结果 pVrY';[,|  
    WIpV'F|t]`  
    1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM XD't)B(q  
     由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,2f系统等)。 }&= =;7,O  
     内置的SLM模式可以实现从简单透射函数到包含像素和间隔的阵列的自动转换。 4-Jwy  
    4z9lk^#"X  
    2. VirtualLab的SLM模块 5C^@w  
     5sN6&'[  
    {8`$~c  
     为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 ]^>:)q  
     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。 dM P'Vnfj  
    H\\FAOj  
    3. SLM的光学功能 bovAFdHW  
    n;Q8Gg2U  
     在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 QG2 Zh9R  
     为此,将区域填充因子设置为60%。 T#*H  
     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。 4v3gpLH  
    s(J>yd=  
    所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd uoeZb=<  
    { I\og  
     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。 U V*Ruy-  
    h:r?:C>n  
    所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd ( }Bb=~  
    Hbd>sS  
    4. 对比:光栅的光学功能 P)J-'2{  
     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。 Y0A(- "  
     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。 "J=Cy@SSa  
     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 D r/T3  
     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。 NRx I?v  
     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。 }2Euz.0  
    2zW IB[  
    #kq!{5,  
    所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd Fb =uN   
    |iUC\F=-  
    5. 有间隔SLM的光学功能 J ou*e%  
    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。 !2l2;?jM  
    V K 7  
    所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd &ah%^Z4um  
    >7%T%2N  
    下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 VJ&<6  
    Hz2Sx1.i  
    'xGhMgR;  
    6. 减少计算工作量 r]Wt!oHm5  
    %xOxMK@  
    J:Qx5;b;  
    采样要求: z[v4(pO 6  
     至少1个点的间隔(每边)。 VN!nef  
     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。 tZz%x?3G  
    iae NY;T  
    采样要求: Zd>sdS`#r  
     同样,至少1个点的间隔。 _#6Q f  
     假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 J 3C^tV  
     随填充因子的增大,采样迅速增加。 -bzlp7q*  
    ~ILv*v@m  
     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。 xd ^Pkf  
     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。 k'#3fz\  
     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)。 Kq-1  b  
     通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 aSX4~UYB=  
    Y6VJr+Ap(  
    ,v>;/qm  
    3zD#V3 =  
    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。
    c]aU}[s1  
    7. 指定区域填充因子的仿真 cOX)+53  
    }3X/"2SW^  
     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。 "5~?`5Ff  
     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。 &zX  W  
     因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 S3Gr}N  
     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)。 vu\W5M  
     Jc ze.t  
    ofQs /  
    8. 总结
    s)r !3HS  
    考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 bHnKtaK4c  
    9=MNuV9/s  
    第1步 @gK`RmhGE5  
    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。 `mz}D76~#  
    Yp;Z+!!UZ  
    第2步 M1-tRF  
    分析不同区域填充因子的对性能的影响。 \#:  W  
    扩展阅读 (c0L H  
    扩展阅读 Et N,  
     开始视频 IeYNTk &<  
    -    光路图介绍 s_NY#MPz[  
     该应用示例相关文件: %u66H2  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ^7aqe*|vm  
    -     SLM.0003: 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究
    `~)?OTzU#  
     
    分享到