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infotek 2020-11-16 10:02

空间光调制器像素处光衍射的仿真

空间光调制器(SLM.0002 v1.1) _(h=@cv  
bGeIb-|(  
应用示例简述 n Ab~  
$-1ajSVJ  
1. 系统细节 {j>a_]dTVX  
 光源 TxG@#" ^g}  
— 高斯光束 fIQ, }>  
 组件 xE?KJ  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 `K.B`  
 探测器 VM\R-[  
— 视觉感知的仿真 d%'#-w'  
— 电磁场分布 #4$YQ  
 建模/设计 a&8K5Z%0  
— 场追迹: @L!^2v  
 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。 OU,FU@6,7w  
OmWEa  
2. 系统说明 ^ l]!'"  
G:$kGzhJ  
= exCpW>  
3. 模拟 & 设计结果 c 1F^Gj!8  
%[*-aA  
4. 总结 a`w=0]1&*  
=figat  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 ru eaP  
)Ac,F6w  
第1步 x7zc3%T's  
将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 (t@)`N{  
*Sj) 9mp  
第2步 ]ouoRlb/  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 }?Y -I> w  
U U_0@V<  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 .2JZ7  
UDi(7c0.  
应用示例详细内容 ?l6yLn5si^  
u?72]?SM  
系统参数 x&;AY  
vm+3!s:u  
1. 该应用实例的内容 (]'wQ4iQ  
8m iJQIq  
c2g[w;0"  
2. 设计&仿真任务 ^aAs=KditO  
n>.@@  
由于制造和技术的原因,像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应,从而影响SLM的光学性能,并在接下来的工作中对其进行研究。 i;%G Z8  
Ro2V-6 /  
3. 参数:输入近乎平行的激光束 I(~([F2  
IwnDG;+Ap  
Fw&ImRMk  
4. 参数:SLM像素阵列 SnFyK5  
cF15Mm2  
]j7`3%4uK  
5. 参数:SLM像素阵列 @3c'4O   
)b1hF  
wGLMLbj5  
应用示例详细内容  ?pEPwc  
; j.d  
仿真&结果 8wkhbD|;  
xFp$JN  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM k)>H=?mI  
 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)。 ~>>_`;B  
 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。 H[KX xNYZ_  
%W D^0U|  
2. VirtualLab的SLM模块 g$GGo[_0  
.c]>*/(+  
SV t~pE+Y  
 为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 x]wi&  
 必须设置所设计的SLM透射函数。因此,需要输入文件SLM_Transmission_Function.ca2的路径。 %^lD  
*Ze0V9$'  
3. SLM的光学功能 |E6_TZ#=  
}TMO>eB'  
 在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 Fj<*!J$,  
 为此,将区域填充因子设置为60%。 ir.RO7f  
 首先,获得场(Ex方向)的振幅,分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 ,4"N7_!7  
B;[ .u>f  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd {ax]t-ZwJ5  
f{VV U/$  
 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。 AAa7)^R  
((]i}s0S  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd vE(]!CB  
iqB5h| `  
4. 对比:光栅的光学功能 Ti)Me-g  
 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。 =|AYT6z,  
 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。 k vZw4Pk  
 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)。 9oc_*V0<  
 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,pC Z+H  
 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。 5T.U=_ag  
*yT>  
z**2-4 z  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd w3q'n%  
I;JV-jDM  
5. 有间隔SLM的光学功能 rGNa[1{kRs  
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。 ' 8)kFR^9  
\}h   
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd >Du=(pB  
yH" i5L9  
下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 ?u:`?(\  
AjEy@ /  
R4 eu,,J  
6. 减少计算工作量 j17h_ a;  
sDNWB_~  
mmJnE  
采样要求: R /" f  
 至少1个点的间隔(每边)。 DcBAncsK  
 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。 sm'_0EUg  
`>UUdv{C  
采样要求: %`k [xz  
 同样,至少1个点的间隔。 N4,oO H~  
 假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 LQk^l`  
 随填充因子的增大,采样迅速增加。 jC[_uG  
BNJ0D  
 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。 >x*[izr/K  
 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。 J/P[9m30[  
 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)。 BAXu\a-C_  
 通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 >m lQ@Z_O  
|oU I2<"  
OR6vA5J  
T1$p%yQH  
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。
D)x^?!  
7. 指定区域填充因子的仿真 `w#VYs|k  
b||usv[or  
 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。 hNh!H<}|m8  
 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。 eb`3'&zV&)  
 因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 octQ[QXo#  
 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)。 @P~%4:!Hr  
DgcS@N  
4>oM5Yf8  
8. 总结
d6*84'|!  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 [ x+ -N7  
~vt*%GN3  
第1步 GdUsv  
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。 '8zd]U  
wbF`wi?  
第2步 uMva5o  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 6bUP]^d  
扩展阅读 *#>(P  
扩展阅读 |U1 [R\X  
 开始视频 bL* b>R[x  
-    光路图介绍 ?XdvZf $  
 该应用示例相关文件: `},:dDHI  
-     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 uQH]  
-     SLM.0003: 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究
\( V1-,  
\Y"S4<"R  
2?%4|@*H?  
QQ:2987619807 %T>@Ldt  
中科微星 2021-02-25 15:23
西安中科微星光电科技有限公司在空间光调制器方面做的比较成熟,已经拥有三大产品系列,数十款产品,可以运用于教育科研,仿真测试、激光加工等领域。如需了解详情可拨打电话029-65665888 / 发送邮件至laser_zkwx@opt.cn.
中科微星 2021-03-24 17:48
诚邀您观看光电汇-中科微星直播,3月25日晚19:30准时开播,为您讲解SLM及其在教学、工业领域应用;全场两次直播抽奖,扫码关注回复“直播抽奖”即可参与,中奖率100%! } 'xGip@W  
报告大纲 X\!q8KEpR&  
Pq<43:*?  
(第一波——神秘现金红包抽奖环节) *A!M0TK?i,  
^k % +ao  
1.浅谈中国物理光电教学行业大趋势及面临问题 w uY-f4  
i 7T#WfF  
2.空间光调制器在工业、教学领域的应用3.实物讲解空间光调制器 3(J>aQZuI  
(第二波——神秘现金红包抽奖环节)
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