空间光调制器(SLM.0002 v1.1) A#`$#CO J<0sT=/2$ 应用示例简述 _*z^PkH
fNda& 1. 系统细节 n3?
msY(* 光源 BW)@.!C — 高斯光束 1Y"9<ry 组件 E#d~.#uH — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 jBEW("4R 探测器 |)d%3s\ — 视觉感知的仿真 ^$`mS&3/q — 电磁场分布 ;mI^J=V3 建模/设计 $J<WFDn9 — 场追迹: [zl4"|_` 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。 'PrBa[% h}tC+_"D 2. 系统说明 W2%@}IDm Ugo! Y9-F\t=~ 3. 模拟 & 设计结果 0`V=x+*, $[Ut])4
~ 4. 总结 'pUJREb
*N: $,xf 考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 k&L/JzzI G]$EIf' 第1步 d=D#cs;\ 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。 n5oX 51J <l!:#u 第2步 VcsMDa 分析不同区域填充因子的对性能的影响。 ePq (.o @+nCNXK 产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 )n<p_vz
y5KeUMcu 应用示例详细内容 RnC+]J+?4
V$FZVG/@# 系统参数 g9;s3qXiG
"*`!.9pt 1. 该应用实例的内容 '.N}oL<gP O> _ F
B1Pi+-t 2. 设计&仿真任务 __+8wC
*:+ZEFMq 由于制造和技术的原因,像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应,从而影响SLM的光学性能,并在接下来的工作中对其进行研究。 M/lC&F( #=0 BjW* 3. 参数:输入近乎平行的激光束 [+l6x1Am v:Gy>& rtbV*@Z 4. 参数:SLM像素阵列 l{]KA4
9Nna-}e?W Gj%q:[r 5. 参数:SLM像素阵列 p{v*/<.; o~CEja&( bJ9*z~z)e 应用示例详细内容 ?7lW@U0
`'5vkO> 仿真&结果 HCkfw+gaV
/ece}7M 1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM 3 G<4rH] 由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,2f系统等)。 Ahbh,U 内置的SLM模式可以实现从简单透射函数到包含像素和间隔的阵列的自动转换。 &w`DF,k| ,uNJz -B8 2. VirtualLab的SLM模块 bYpeI(zK
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为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 Z]tQmV8e
必须设置所设计的SLM透射函数。因此,需要输入文件SLM_Transmission_Function.ca2的路径。 ]9_}S
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HI/ 3. SLM的光学功能 Y-st2r[,
5}w 在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 3` oOoKX 为此,将区域填充因子设置为60%。 Q@PDhISa 首先,获得场(Ex方向)的振幅,分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 ~b
X~_\ u)r:0;5 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd v.4G>0 0^ f)a0 !U 44 此处,场(Ex方向)的(Wrapped)位相如下图所示,其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 QS\wtTXj <HN{.p{ 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd WcM\4q@ }a9G,@:k 4. 对比:光栅的光学功能 4$ihnb`DQN 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。 @^.W|Zh[& 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。 q{B?j%.o 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)。 `F&~SU, 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。 ^Mc9MZ) 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。 q3h&V
FINHO058^Y
7m]J7 +4 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd lQ!OD&6
aH@-"Wi 5. 有间隔SLM的光学功能 ;y1/b(t 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。 ?YS 3) g*LD}`X/- 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd YOrq)_ l '6>*J 下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 G-RDQ NW 2`)e' 1 0c.#9$ 6. 减少计算工作量 hh%?E\qM -<5{wQE;|
%+Z*-iX 采样要求: ysp`(n= 至少1个点的间隔(每边)。 C&*1H`n 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。 BL_0@<1X 5dE=M};v 采样要求: 8=joVbs 同样,至少1个点的间隔。
rJCb8x+5a 假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 Hk h'h"_r 随填充因子的增大,采样迅速增加。 DU]KD%kl sO6=w%l^ 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。 iT,7jd?6# 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。 R(VOHFvW6 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)。 /}L2LMIm 通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 3z2
OW@zL$ 8 p[n>qV9 S 593wfc
v}V[sIs} 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。
^V96lKt/ 7. 指定区域填充因子的仿真 *0eU_*A^zO
u{\'/c7G 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。 ,#&7+e!]>P 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。 5~ :/%+F0= 因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 Px
\cT 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)。 (?JdiY/ pWJEFm .#|?-5q/iN
8. 总结 ZcyGLg0I 考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 p&]V!O 8j3Y&m4^ 第1步 ,bdjk( 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。 xLOQu. 0.n[_?<( 第2步 Kob,}NgqZ 分析不同区域填充因子的对性能的影响。 GjHR.p?- 扩展阅读 E8}evi 扩展阅读 ';/J-l/SE 开始视频 <]LljTm`i - 光路图介绍 9N}\>L)_ 该应用示例相关文件: oR=i5lAU - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 f6`GU$H
- SLM.0003: 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 C=r2fc~w