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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) Ol!ntNhXm  
Z?\>JM >;  
应用示例简述 CHz+814  
IIbYfPiO  
1. 系统细节 ynbuN x*  
 光源 /~3r;M  
— 高斯光束 eH{[C*  
 组件 K5lmVF\$P  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 cFJY^A  
 探测器 RsYU59_Y  
— 视觉感知的仿真 uC cYPvm  
— 电磁场分布 <_7*67{  
 建模/设计 BqT y~{)+  
— 场追迹: ;3@cy|\:  
 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。 I1X-s  
x9JD\vZ  
2. 系统说明 S_Wrw z  
M]J ^N#  
OynXkH]0T+  
3. 模拟 & 设计结果 %\:[ o  
,k;^G>< =  
4. 总结 -PfX0y9n  
 a24"yT  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 }9FSO9*&}  
`G}TG(  
第1步 ]iUx p+  
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。 7Ve1]) u  
xU4 +|d  
第2步 k=jk`c{<[  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 6}!#;@D~  
e7sp =I ,  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 2%_vXo=I  
~GZY5HF  
应用示例详细内容 ()6wvu}  
M r5v<  
系统参数 XzEc2)0'v  
!]=d-RGNe  
1. 该应用实例的内容 6V7B;tB  
c"B{/;A  
# mV{#B=  
2. 设计&仿真任务 Q|#W#LV,K  
gMzcTmbc8  
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。 f,kZ\Ia'r  
+nJgl8'^y  
3. 参数:输入近乎平行的激光束 &B6Ep6QS  
(KDD e}f  
sTn<#l6  
4. 参数:SLM像素阵列 ~T1 XLu  
)-a'{W/t  
%H]ptH5  
5. 参数:SLM像素阵列 +%ee8|\  
n[lJLm^(_C  
R#%(5-Zu#R  
应用示例详细内容 7/I,HxXp!  
i OW#>66d  
仿真&结果 Brf5dT49  
(>nGQS]H  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM n>BkTaI  
 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)。 `erV$( M  
 内置的SLM模式可以实现从简单透射函数到包含像素和间隔的阵列的自动转换。 >n'o*gZM  
Cv6'`",Yzm  
2. VirtualLab的SLM模块 J  IUx  
y1dDO2mA  
,-8"R`UI8  
 为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 n\*!CXc  
 必须设置所设计的SLM透射函数。因此,需要输入文件SLM_Transmission_Function.ca2的路径。 >\KNM@'KI  
UQ?XqgUM  
3. SLM的光学功能 nn@-W]  
0IBhb(X  
 在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 D1zBsi94D  
 为此,将区域填充因子设置为60%。 ~*z% e*EL  
 首先,获得场(Ex方向)的振幅,分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 vq(0OPj8r[  
Oo5w?+t  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd 7z JRJ*NB  
pwL ;A3$|  
 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。 d3 ZdB4L  
gQ Fjr_IS#  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd "{@A5A  
kMi/>gpQ  
4. 对比:光栅的光学功能 1OCeN%4]Qk  
 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。 IzikDc10  
 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。 *>7>g"  
 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)。 GpY"f c%  
 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。 0D\#Pq v  
 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。 ObVGV  
KL1/^1  
&"f";  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd sFT.Oxg<  
ZSjMH .Ij"  
5. 有间隔SLM的光学功能 7K,-01-:  
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。 :61Tun  
#5cEV'm;  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd JEXy%hl  
1+szG1U=  
下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 {.?ZHy\Rk  
{C=NUK%?  
y"bByd|6  
6. 减少计算工作量 t<#mP@Mz=N  
<*16(!k0  
j9eTCJqB  
采样要求: 0b+Wc43}K  
 至少1个点的间隔(每边)。 Tl(^  
 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。 *SU\ABcov  
sqEI4~514  
采样要求: R;s?$;I  
 同样,至少1个点的间隔。 h`KFL/fT  
 假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 @mOH"acGn?  
 随填充因子的增大,采样迅速增加。 G_;)a]v8)  
^o^H3m  
 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。 Oft-w)cYz,  
 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。 v\KA'PmiP  
 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)。 77C'*tt1]  
 通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 Vq2y4D?  
6IBgt!=,  
|L%Z,:yO  
msP{l^%0  
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。
QS%%^+E2  
7. 指定区域填充因子的仿真 P\yDa*m  
"'c A2~  
 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。 RN$1bxY  
 全阵列尺寸798×600像素将需要79992×60600个采样点,需要极高的计算量。 zMj#KA1  
 因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 "$#xK|t  
 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)。 <e Th  
`|6'9  
a|%J=k>>  
8. 总结
ykl .1(  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 _,p/l&<  
7E!IF>`  
第1步 k.5u  
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。 %-)H^i~]%  
$;1#To  
第2步 'qZW,],5  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 N >FKy'.gk  
扩展阅读 j/R[<47  
扩展阅读 AP68V  
 开始视频 0"kbrv2y  
-    光路图介绍 kDEPs$^  
 该应用示例相关文件: %SX|o-B~.o  
-     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 6g|*`x{  
-     SLM.0003: 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究
W#^2#sjO  
K~c=M",mW  
!k 6K?xt  
QQ:2987619807 1;C+$  
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
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报告大纲 Ir {OheJ  
=:&ly'QB&  
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FoNSM$x  
1.浅谈中国物理光电教学行业大趋势及面临问题 9f2UgNqe9  
-7*ET3NSI/  
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 {t0) q  
(第二波——神秘现金红包抽奖环节)
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