空间光调制器(SLM.0002 v1.1) )1)&fN41i# bvJ*REPL? 应用示例简述 0U2dNLc
'?$<k@mJW 1. 系统细节 ]go.IfH 光源 K=P LOC5 — 高斯光束 C+C1(b;1 组件 EYZ,GT-I — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 g(F2IpUm/ 探测器 a
uve&y"R — 视觉感知的仿真 "(a}}q 9- — 电磁场分布 PJh97%7 建模/设计 RS7J~Q — 场追迹: d%1Vby 一个SLM像素阵列处光传播的仿真,仿真中包括了SLM像素间无功能间隔引起的衍射效应。 ggHl{cl) hLyV'*} 2. 系统说明 k{\a_e` EOGz;:b& iz`ys.Fu 3. 模拟 & 设计结果 *MN("<A_ Tz/[P:O3 4. 总结 DH4|lb}
ve*6WDK,H 考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 (=s%>lW| DEenvS`,P 第1步 aS+i`A :a 将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 B=i%Z_r]w rT{2 第2步 K$
|!IXs 分析不同区域填充因子的对性能的影响。
t`x_@pr /5:qS\Zl 产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 PO0/C q)
Sr6?^>A@t 应用示例详细内容 CDFkH
Dr#V^"Dte 系统参数 u$1^=
${7s"IX 1. 该应用实例的内容 M3q7{w*bM N*Xl0m(Q jx];=IC3tt 2. 设计&仿真任务 Ozc9y y!%
TfA;4^ 由于制造和技术的原因,像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应,从而影响SLM的光学性能,并在接下来的工作中对其进行研究。 fH_Xm :% `?vI_>md'! 3. 参数:输入近乎平行的激光束 .@f)#2 J2$=H1- 3;EBKGg| 4. 参数:SLM像素阵列 3WY:Fn+#
Hd~fSXFl D+Z,;XZ 5. 参数:SLM像素阵列 _dn*H-5hO $b"Ex> hmtDw,j 应用示例详细内容 ~ZRtNL9
:J6FI6 仿真&结果 <D(|}5qR
BKW%/y" 1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM )0 i$Bo 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)。 ;UWp0d%
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。 ._}Dqg$ IS }U2d,W 2. VirtualLab的SLM模块 \'Ca%j
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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。 U,^jN|v
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。 Z+! 96LR
]"\XTL0 3. SLM的光学功能 >4AwjS}H
>qynd'eToR 在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 Sy34doAZ 为此,将区域填充因子设置为60%。 ~DK=&hCd! 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。 SCD;(I~4 \!'K#%]9 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd 4fdO Ow Gjf1Ba 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。 0Ewt
>~n *uZ'MS 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd M%FKg/ A/*h[N+2! 4. 对比:光栅的光学功能 +8V| 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。 1
,4V8gp 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。 C)qP9uW 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)。 ~dj4Q
eu 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。 tsqWnz=) 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。 JWs?az
h5m6 )0"
d0@czNWIC 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd q
e;O Ox
t M{U6k 5. 有间隔SLM的光学功能 d`4@aoM 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。 7!E7XP6,~> ZlsdO.G 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd G@]|/kN1y >dqeGM7Np> 下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 aQhr$aH U})Z4>[bvt 1'g{tP"d 6. 减少计算工作量 de?lO;8 ]$96#}7N
lIF*$#`oh* 采样要求: 'l3K*lck 至少1个点的间隔(每边)。 i3\6*$Ug 如在有效区域,用户指定60%区域填充因子,模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 Oe%jV,S |V Y=N; Bj 采样要求: f:K`MW 同样,至少1个点的间隔。 H)&pay 假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 LC:bHM,e 随填充因子的增大,采样迅速增加。 -}2e+DyAy wC[Bh^] 为优化大填充因子条件下的计算工作量,减小相关阵列尺寸是非常有效的方法。 1f`=U0 如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%),这种简化是非常适用的。 1)f~OL8o 如果只考虑标记的范围,仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 Z
]WA-Q6n 通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 E8.xmTq }D&fw=r"M IKV:J9
b/Z0{38 减小SLM阵列尺寸后计算所得的振幅分布几乎和全阵列一样。
|K6hY-uC 7. 指定区域填充因子的仿真 Yl6\}_h`
O6pL )6d 由于间隔非常狭窄,Hamamatsu’s X10468 指定填充因子为98%,需要更多的采样点进行计算。 U1^R+ *yp 全阵列尺寸798×600像素将需要79992×60600个采样点,需要极高的计算量。 S4Vv _k-&
因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 Q-GnNT7MB3 在优化的帮助下,可对指定区域填充因子进行研究(该仿真仍需约256GB的内存)。 }X`jhsqT ]xIfgSq `FM^)(wT
8. 总结 VX;tglu2 考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 zl!`*{T{ y3O Nn~k 第1步 _('KNA~ 将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 '{:Yg3K cAE.I$T( 第2步 -cHX3UAEI 分析不同区域填充因子的对性能的影响。 h}U\2$5 扩展阅读 J12ZdC'O 扩展阅读 8\^[@9g3\3 开始视频 txwTJScg - 光路图介绍 4;ig5'U, 该应用示例相关文件: P2Ja*!K] - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 QAy9RQ0
- SLM.0003: 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 zoV-@<Eh