切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • 941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) s&:LY"[`  
    :{@&5KQ8)  
    应用示例简述 OI0#@_L&  
    |hBX"  
    1. 系统细节 v5 STe`  
    光源 .?{rd3[ec  
    — 高斯光束 GPBp.$q+B  
     组件 XFpII4 5  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ~\_aT2j0  
     探测器 !$&k@#v:  
    — 视觉感知的仿真 u!I Es  
    — 电磁场分布 +>3XJlZV  
     建模/设计 7u[U%yd  
    — 场追迹: Y_m/? [:  
     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。 wh4ik`S 1  
    48;6C g  
    2. 系统说明 $:IOoS|e  
    ^Ud1 ag!-  
    }uWIF|h~  
    3. 模拟 & 设计结果 zbQ-l1E  
    AX6z4G  
    4. 总结 7|4t;F!  
    J2A+x\{<  
    考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 { FVLH:{U^  
    >YP6/w,e  
    第1步 g'2'K  
    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。 _dOR-<  
    ffMh2   
    第2步 eeKErpj8A  
    分析不同区域填充因子的对性能的影响。 TZ#(G  
    hM}rf6B  
    产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 j{k]8sI,H]  
    wz1fx>Q  
    应用示例详细内容  mZGAl1`8  
    U caLi&  
    系统参数 9 0PF)U  
    ]2O52r  
    1. 该应用实例的内容 A4 ;EtW+F  
    #rZF4>c  
    tA#7Xr+  
    2. 设计&仿真任务 :[icd2JCw]  
    j7LuN  
    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。 j1/.3\  
    80qSPitj  
    3. 参数:输入近乎平行的激光 "},0Cs  
    mOiA}BGw  
    'Xj9sAB  
    4. 参数:SLM像素阵列 yGGQ;!/  
    _H[LUl9  
    m417=wf  
    5. 参数:SLM像素阵列 Djv0]Sm^!  
    tG!ApL  
    21(8/F ~{  
    应用示例详细内容 &.dC%  
    "ecG\}R=  
    仿真&结果 y"N7r1Pf  
    )=,%iL -  
    1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM 2hZ>bg  
     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)。 kR+xInDM*  
     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。 Zp5;=8wa;  
    |%wgux`z  
    2. VirtualLab的SLM模块 +{b!,D3sa*  
    #&Xr2?E@  
    AH*{Bi[vX  
     为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 Xz/5 Wis4  
     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。 < 5 Ft3sd  
    (_:k s  
    3. SLM的光学功能 jg2 UX   
    (~C_zG  
     在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 f?KHp|  
     为此,将区域填充因子设置为60%。 xZmO^F5KHj  
     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。 l/=2P_8+Z  
    P'EPP*)q  
    所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd "EA6RFRD  
    }>)e~\Tdzb  
     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。 Z )Imj&;  
    nIRJ5|G(  
    所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd 608}-J=3#  
    F0 yvV6;  
    4. 对比:光栅的光学功能 0?DD!H)&w  
     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。 Dt1v`T~=?  
     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。 N^G $:GC  
     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)。 "6[a%f#Q  
     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。 $P=B66t ^  
     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。 $0uh8RB  
    ld RV JVZc  
    2(SU# /,  
    所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd GM1z@i\5  
    U;o$=,_p  
    5. 有间隔SLM的光学功能 8$!&D&v  
    现在,基于像素阵列的区域填充因子,我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。 jkTh)Bm|'  
    ]4{ )VXod  
    所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd dA)JR"r2  
    kTC'`xv  
    下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 hxCSE$f4  
    {P'_s ]B)  
    +"sjkdum1  
    6. 减少计算工作量 4trP*u,4  
    HDmjt+3&n  
    $)HD`E  
    采样要求: ]xx}\k  
     至少1个点的间隔(每边)。 2)iwAu   
     如在有效区域,用户指定60%区域填充因子,模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 &.m.ruab  
    xz$-_NWW  
    采样要求: UN FQ`L  
     同样,至少1个点的间隔。 l**gM  
     假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 jTR>H bh  
     随填充因子的增大,采样迅速增加。 $nkvp`A  
    u-8b,$@Z>'  
     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。 _Q9Mn-&qQ  
     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。 {V8yJ{.G  
     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)。 aUy!(Y  
     通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 :4Gc'b R  
    \?$`dA[  
    ~wtK(U  
    Az+k8=?  
    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。
    Q)/V >QW  
    7. 指定区域填充因子的仿真 .S5%Qa [uW  
    -qbx:Kk (  
     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。 $wr B5m?  
     全阵列尺寸798×600像素将需要79992×60600个采样点,需要极高的计算量。 Qkvg85  
     因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 d@0p<at>~  
     在优化的帮助下,可对指定区域填充因子进行研究(该仿真仍需约256GB的内存)。 f3>L/9[[<P  
    9wTN *y  
    ; ,vGw <|o  
    8. 总结
    VRb+-T7"  
    考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。  46^9O 5J  
    6YHQ/#'G~  
    第1步 3} 7`?$ 5  
    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。 3P.v#TEst  
    8gHOs#\  
    第2步 <M y+!3\A  
    分析不同区域填充因子的对性能的影响。 #`HY"-7m_  
    扩展阅读 V 6*ohC:  
    扩展阅读  kS7`g A  
     开始视频 '^{:HR#i  
    -    光路图介绍 Z!& u_  
     该应用示例相关文件: [ ,&O  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 .c5)`  
    -     SLM.0003: 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究
    iwXMe(k  
     
    分享到