空间光调制器(SLM.0002 v1.1) FA?xp1E uYAPGs#k 应用示例简述 Q*mzfsgr
.WA(X5 1. 系统细节 ZKyK#\v< 光源 =jjUwcl — 高斯光束 dL'hC#!h 组件 l?v-9l M — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 KK`P<^8J 探测器 /u{ 9UR[g — 视觉感知的仿真 FLJdnL — 电磁场分布 ~?8B~l^ 建模/设计 J')Dt]/9 — 场追迹: DYJ@>8 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。 "BZ6G` <#JJS}TLk 2. 系统说明 iy Zs:4jkc $:w4_X5T 0f/=C9L 3. 模拟 & 设计结果 u^SXg
dj K~OfC 4. 总结 ,Khhu%$
$A)i}M;uK 考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 O/$pT%D1x rxjMCMF 第1步 o0^'xVv 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。 'x
BBQP _|rrl 第2步 {4Cn/}7Ly^ 分析不同区域填充因子的对性能的影响。 'n%Ac&kk :\x53-&hO4 产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 &=5
!r$?66q/ 应用示例详细内容 >up'`K,
[_Y\TdR 系统参数 6T0E'kv
S
1$ez}k, 1. 该应用实例的内容 [TvH7ott'1 {; ]:}nA 8=OK8UaU 2. 设计&仿真任务 E6|!G
%m1k^ 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。 kVE%
" C#[YDcp4 3. 参数:输入近乎平行的激光束 {C Qo}@.7 cZT;VmC @kC>+4s! 4. 参数:SLM像素阵列 -Czq[n=0(
Lzu;"#pw YG$2ySkDhE 5. 参数:SLM像素阵列 K <7#; |^Nz/PN 4thLK8/c5g 应用示例详细内容 $Z(fPKRN/
q/~U[.C 仿真&结果 rMAH YH9
De,4r(5 1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM | iEhe 由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,2f系统等)。 mz@`*^7? 内置的SLM模式可以实现从简单透射函数到包含像素和间隔的阵列的自动转换。 XH&Fn+ fBS`b[x 2. VirtualLab的SLM模块 /WXy!W30<
Y\luz`v
de]r9$D
为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 "H\'4'hg
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。 B8-v!4b0`
zvB!= 3. SLM的光学功能 J8I_tF6
zq-"jpZG 在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 R[ p. )F7 为此,将区域填充因子设置为60%。 0 ;kcSz 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。 ;mH1J'.(a e_s9E{( 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd K}ACZT)Wp 6T{Zee 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。 ,
"w`,c>! 5\1Z"? 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd g{wIdV '0x`Oh&PK 4. 对比:光栅的光学功能 CL%?K<um 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。 ;K 38I} 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><\3+8 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)。 *%_:[> 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。 3)v6N_ 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。 (yQ]n91 Q,
~8~B VwZ_
$~c?qU 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd :"? boA#L
Zy^mSI4i 5. 有间隔SLM的光学功能 MN\/F4Io 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。 v<iMlOEt ^ a%U *>P 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd opTDW) iA*Z4FKkT 下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 wJ-G7V,) 1L1_x'tT% <y5V],-U 6. 减少计算工作量 )\_xB_K\ u%?u`n2'
L;30&a 采样要求: 1BQTvUAA 至少1个点的间隔(每边)。 bsVms,& 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。 6ae '8>h4s4 采样要求: ~d6_ 同样,至少1个点的间隔。 ;:1d<Q| 假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 `84pql, 随填充因子的增大,采样迅速增加。 b $x<7l5C jQ.]m 为优化大填充因子条件下的计算工作量,减小相关阵列尺寸是非常有效的方法。 <\Nf6>_qEM 如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%),这种简化是非常适用的。 P;0tI; 如果只考虑标记的范围,仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 Y'"2s~_
Z 通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 zMb7a_W 0(#HMBE8 J411bIxD+q
b1{~j]"$L 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。
KTxdZt 7. 指定区域填充因子的仿真 vai.",b=n6
Y9~;6fg 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。 >|SB]'C| 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。 HRi~TZ?\ 因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 E
}|g3 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)。 >U~.I2sz 6u/3"A]' nMc3.fM
8. 总结 {OP-9P=p 考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 <K:?<F 1Lwi?~!LI 第1步 f|Kd{ $VO 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。 DrbjqQL+. USu/Y29 第2步 kbBD+* 分析不同区域填充因子的对性能的影响。 ,$5; 扩展阅读 uxk&5RY 扩展阅读 #{7= 开始视频 uoFH{.) - 光路图介绍 V`~$|
K[ 该应用示例相关文件: [,Ts;Hy6Q - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 jo=XxA
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