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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) eueXklpg+  
1,pg:=N9  
应用示例简述 NgH%  
`Cb$8;)z  
1. 系统细节 g@j:TQM_0  
 光源 525xm"Bs  
— 高斯光束 }  g  
 组件 DPe`C%Oc1  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 _ l/6Qpf  
 探测器 E8-p ,e,  
— 视觉感知的仿真 Lnj5EY er  
— 电磁场分布 GZ4{<QG  
 建模/设计 )s^XVs.-  
— 场追迹: >#8`Zy:/Y  
 一个SLM像素阵列处光传播的仿真,仿真中包括了SLM像素间无功能间隔引起的衍射效应。 j+Tk|GRab  
a~{St v  
2. 系统说明 pkM32v-  
95(VY)_6#A  
%%DK?{jo`  
3. 模拟 & 设计结果 ~S=hxKI  
>|rL0  
4. 总结 pF8'S{y  
d3 N %V.w  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 %M^bZ?  
?9PNCd3$d  
第1步 t8^*s<O  
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。 rhUZ9Fdv  
hA~}6Qn  
第2步 _wqFKj  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 as\V, {<  
%? iE3j!q  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 XBeHyQp  
Gge"`AT  
应用示例详细内容 L ~;_R*Th  
z?i82B[Tm  
系统参数 2 na8G  
nDPfr\\  
1. 该应用实例的内容 1-b,X]i  
FEP\5d>  
e~}+.B0  
2. 设计&仿真任务 CP?\'a"Kt  
>MhkNy  
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。 koie  
wDSU~\  
3. 参数:输入近乎平行的激光束 g xLA1]>{  
f{b"=hQ  
>4ALF[oH1J  
4. 参数:SLM像素阵列 y[$e]N  
&0o&!P8CB  
!}vz_6)  
5. 参数:SLM像素阵列 ,*bxNs'/  
}wUF#  
mqE&phF,  
应用示例详细内容 Y- w5S|!  
)_&<u\cm L  
仿真&结果 ao,LP,_  
zPVA6~|l  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM K1C#  
 由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,2f系统等)。 G[wa,j^hu  
 内置的SLM模式可以实现从简单透射函数到包含像素和间隔的阵列的自动转换。 _PRm4 :  
bGSgph  
2. VirtualLab的SLM模块 PSy=O\  
T&{EqsI=B  
FB</~ g  
 为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 [qb#>P2G3  
 必须设置所设计的SLM透射函数。因此,需要输入文件SLM_Transmission_Function.ca2的路径。 4sva%Up  
t[DXG2&  
3. SLM的光学功能 ukPV nk  
9EH%[wfv  
 在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 S]9xqiJW  
 为此,将区域填充因子设置为60%。 5^5h%~)}  
 首先,获得场(Ex方向)的振幅,分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 j0OxR.S  
5 &VLq  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd ,0 ])]  
%f>V\z_C  
 此处,场(Ex方向)的(Wrapped)位相如下图所示,其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 PgxU;N7Y  
Lu<'A4Q1  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd #q=?Zu^Da  
:|d3BuY  
4. 对比:光栅的光学功能 %f^TZ,q$  
 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。 jgC/  
 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。 }5% !: =  
 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)。 DsP+#PX  
 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。 rv\<Q-uQ8  
 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。 UyvFR@  
dM$]OAT  
` bg{\ .q  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd 2B*9]AHny  
Ok,hm.|  
5. 有间隔SLM的光学功能 6 .*=1P*?  
现在,基于像素阵列的区域填充因子,我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。 x0 j$]$  
_jr%s  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd v/(< fI^  
Qg4qjX](?  
下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 o05) I2  
gB&'MA!  
2.CI^.5&  
6. 减少计算工作量 2"2b\b}my  
CjD2FnjT  
_I75[W!  
采样要求: <oO^ w&G  
 至少1个点的间隔(每边)。 fRq2sK;+  
 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。 fD V:ueO  
{@({po  
采样要求: qex.}[  
 同样,至少1个点的间隔。 qQ^]z8g6P  
 假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 ^[5yff 4  
 随填充因子的增大,采样迅速增加。 ,%D \  
S3.Pqp_<  
 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。 ;i\i+:=  
 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。 3'IF? ](]U  
 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)。 s%I) +|  
 通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 Vo%@bj~>  
^cX);koO  
&;*jMu6  
<r_ldkZ  
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。
J6=*F;x6E  
7. 指定区域填充因子的仿真 }oloMtp$  
:+en8^r%  
 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。 #_|6yo}  
 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。 -2bu`oD `  
 因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 ]iYjS  
 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)。 "Bn!<h}mg  
P!1y@R>Ln  
CH!Lf,G  
8. 总结
L%I@HB9-Q0  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 S9U`-\L0  
uq{w1O5  
第1步 abx /h#_q  
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。 4E<iIA\x  
xyBWV]Y  
第2步 .kyp5CD}4  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 m.Yj{u8zX  
扩展阅读 SW# 5px`  
扩展阅读 l/#;GYB]  
 开始视频 gT?:zd=;  
-    光路图介绍 AEp|#H' >  
 该应用示例相关文件: ]u G9WT6l  
-     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 g >u{H:  
-     SLM.0003: 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究
tg.[.v Ks  
{OH "d  
T}M!A|   
QQ:2987619807 A )tGB&  
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 8eGq.+5G  
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(第一波——神秘现金红包抽奖环节) {DlQTgP  
Qu"zzb"k  
1.浅谈中国物理光电教学行业大趋势及面临问题 | KY6IGcqV  
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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 v P;  
(第二波——神秘现金红包抽奖环节)
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