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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) g~i%*u,Y<  
IyfhVk?  
应用示例简述 U94Tp A6  
!C$bOhc  
1. 系统细节  KDODUohC  
 光源 wNX2*   
— 高斯光束  *Fe  
 组件 mrgieb%  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 1>BY:xZr  
 探测器 B]o5 HA<k  
— 视觉感知的仿真 G(~ s(r{%I  
— 电磁场分布 ; n)9  
 建模/设计 M@=eWZ<  
— 场追迹: g]hTz)8fF  
 一个SLM像素阵列处光传播的仿真,仿真中包括了SLM像素间无功能间隔引起的衍射效应。 im6Rx=}E{  
vl{G;[6  
2. 系统说明 O_u2V'jy9  
<lBY  
l,pI~A`w_  
3. 模拟 & 设计结果 {xzs{)9|Y4  
~$O.KF:  
4. 总结 A+:X  
t69C48}15  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 sr+Y"R  
t[ Zoe+&  
第1步 y]5c!N %8  
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。 9mEt**s Ur  
$Z!$E,@c  
第2步 =68CR[H  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 cM= ? {W7~  
j~IX  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 jC;^ 2e  
c%N8|!e  
应用示例详细内容 0pYCh$TL1  
d1"%sI  
系统参数 8N8N)#A[  
w*E0f?s  
1. 该应用实例的内容 Y] ZNAR  
HFr#Ql>g  
\,b@^W6e>  
2. 设计&仿真任务 )9.i'{{ 0  
_Py/,Ks.q  
由于制造和技术的原因,像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应,从而影响SLM的光学性能,并在接下来的工作中对其进行研究。 K|n$-WDG}  
01 vEt  
3. 参数:输入近乎平行的激光束 `pHlGbrW  
/qYo*S_cG  
.fQ/a`AsU  
4. 参数:SLM像素阵列 ?W#>9WQi  
7~2/NU?  
-27uh  
5. 参数:SLM像素阵列 y2>XLELy  
K,VN?t <h  
80p?qe  
应用示例详细内容 V8aLPJ0_  
L7_qs+  
仿真&结果 ?\ qfuA9.  
ugZ-*e7  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM W' DpI7  
 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)。 _* xjG \!  
 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。 $qoh0$  
VUo7Evc:.P  
2. VirtualLab的SLM模块 ^^ Q'AE  
yEaim~  
Ly?%RmHK  
 为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 5eZ8$-&([  
 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# +{ksU  
@+gr>a1K#  
3. SLM的光学功能 j2U iZLuV  
-|?I'~[#(  
 在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 Kc6p||<  
 为此,将区域填充因子设置为60%。 k63]Qf=5?N  
 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。 ,9(=Iu-?1  
peA}/Jc  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd "Y9PS_u(~  
4`x.d  
 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。 r[>=iim  
e~Oge  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd |C\%H R  
ST#OO!  
4. 对比:光栅的光学功能 $R\D[`y|  
 上述的像素效应可以用相似光学功能的2D周期结构的进行比较。 <Ae1YHUY  
 所示函数(Ex的振幅)相当于一个SLM,其像素提供一个常数位相函数。 .pP{;:Avpn  
 通过这种光栅,能够将光衍射到几个衍射级次,衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 o3_dHbdI  
 级次越高振幅衰减越快,所以只有0级,1级以及2级贡献了主要的光强部分。 9]ga\>v  
 这意味着,对于SLM,我们所期望的光分布具有有较高的级次,其光强由区域填充因子决定。 ewo1^&#>  
X=:|v<E   
X3z$f(lF%)  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd y>:-6)pv  
 d"E@e21  
5. 有间隔SLM的光学功能 h  0EpW5  
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。 uxGY/Zf  
m&GxL T6  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd ]kJinXHW  
'T(7EL3$}  
下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 .{cka]9WJz  
N36<EHq  
C q/936`O  
6. 减少计算工作量 `N+A8  
U_/sY9gz(  
SDdefB  
采样要求: u7rA8u|TO  
 至少1个点的间隔(每边)。 P1<Y7 +n  
 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。 $ekB+ t:cj  
TRQ@=.  
采样要求: ^)r^k8y'  
 同样,至少1个点的间隔。 uQ^r1 $#  
 假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 9#:b+Amzz  
 随填充因子的增大,采样迅速增加。 y7K&@ Y  
>~;MQDU5*Y  
 为优化大填充因子条件下的计算工作量,减小相关阵列尺寸是非常有效的方法。 uXs.7+f  
 如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%),这种简化是非常适用的。 s 0}OsHAj  
 如果只考虑标记的范围,仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 )2@_V %  
 通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 -&PiD  
F9hh- "(Z  
y*Egt`W  
0!WF,)/T7i  
减小SLM阵列尺寸后计算所得的振幅分布几乎和全阵列一样。
=")}wl=s  
7. 指定区域填充因子的仿真 ZRDY `eK  
+- ~:E_G  
 由于间隔非常狭窄,Hamamatsu’s X10468 指定填充因子为98%,需要更多的采样点进行计算。 &<!DNXQ  
 全阵列尺寸798×600像素将需要79992×60600个采样点,需要极高的计算量。 2OXcP!\Y  
 因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 ZI'MfkEZ*  
 在优化的帮助下,可对指定区域填充因子进行研究(该仿真仍需约256GB的内存)。 RUJkfi=$  
vqq7IV)|  
;Z\1PwT  
8. 总结
pYtG%<  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 ^4Nk13  
^CIO,I  
第1步 zEG6T*  
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> D|1E"  
_ >)+ u  
第2步 (=v :@\r  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 tx$kD2  
扩展阅读 X^!n'$^u  
扩展阅读 %LeQpbyOR  
 开始视频 )E--E+j  
-    光路图介绍 3F5Y#[L`  
 该应用示例相关文件: ].W)eMC*c(  
-     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 #;9I3,@/Y  
-     SLM.0003: 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究
\)\uAI-  
m `"^d #  
k)Y}X)\36  
QQ:2987619807 =T73660  
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 7Hghn"ol  
F.zx]][JV  
(第一波——神秘现金红包抽奖环节) Q5[x2 s_d  
C$"N)6%q  
1.浅谈中国物理光电教学行业大趋势及面临问题 []i/\0C^  
@ |bN[XL  
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 s)Gnj;  
(第二波——神秘现金红包抽奖环节)
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