空间光调制器像素处光衍射的仿真

QwuSo{G   空间光调制器像素处光衍射的仿真

时间:2016-11-24 20:12来源:未知作者: infotek点击:次打印

aw7pr464   空间光调制器(SLM.0002 v1.1) s}DNu<"g   tq*{Hil>P`   应用示例简述 #t VGqf   /q!_f!<q4x   1. 系统细节 y }h2     光源 \;+b1   — 高斯光束 o+\?E.%%g    组件 e)i-$0L"   — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ]agdVr^    探测器 Mi`t$hmP   — 视觉感知的仿真 =4Jg6JKYg   — 电磁场分布 SQk5SP    建模/设计 wD@ wOC   — 场追迹： _b &Aa%    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。 T n,Ifo3   N 9z!-y'X   2. 系统说明 w!Z,3Yc)   XLm@, A[   wh^I|D?"   3. 模拟 & 设计结果 [VouG{   xCMuq9zt@   4. 总结 ! n?j)p.   T8vMBaU!qY   考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 g$8aB{)   ~SEIIq   第1步 |G)bnmi7   将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 [U{RDX   1EHNg<J(   第2步 ry4:i4/[   分析不同区域填充因子的对性能的影响。 -AKbXkc~\   @Tsdgx8   产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 6<UI%X   r\|"j8   应用示例详细内容 d UiS0Qs}   ?=?9a   系统参数 puGy`9eKv1   E8We2T[^M   1. 该应用实例的内容 dr4m}v.   Uq2Qh@B   }5"19 Go?   2. 设计&仿真任务 l `{JxVg   JI92Dc*o   由于制造和技术的原因，像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应，从而影响SLM的光学性能，并在接下来的工作中对其进行研究。 A dRt\H<   et}s yPH   3. 参数：输入近乎平行的激光束 f=40_5a6   om,=.,|Ld   bJ6v5YA%   4. 参数：SLM像素阵列 ;[-y>qU0   nZUBblRJ)   {7FD-Q[tS   5. 参数：SLM像素阵列 =v=H{*dWA   8f#&CC!L   C6,W7M[c   应用示例详细内容 ' gz@UE1   GSg/I.)S   仿真&结果 |Oe$)(`|h   LD}ZuCp!   1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM vlZ?qIDe    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)。 {I"d"'h    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。 j[y+'O   u|E9X[%   2. VirtualLab的SLM模块 wmgKh)`@_{   <}Rr C#uiA   cX@72    为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 ehls:)F    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。 A*hc w   {2%@I~US   3. SLM的光学功能 _6Fj&mw(u   YQ<O.E    在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 las|ougLy    为此，将区域填充因子设置为60%。 U}<;4Px]7v    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。 \~ h7   v#`P?B\   所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd }\!38{&   LP:C9Ol\    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。  &+Pcu5   vc(6lN9>   所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd Z"G@I= Q(   g4*]R>f   4. 对比：光栅的光学功能 B^uQv|m    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。 l]o&D))R    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。 Y$?<y     通过这种光栅，能够将光衍射到几个衍射级次，衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 9l:Bum)9    级次越高振幅衰减越快，所以只有0级，1级以及2级贡献了主要的光强部分。 bPtbU:G    这意味着，对于SLM，我们所期望的光分布具有有较高的级次，其光强由区域填充因子决定。 z,B'I.)M   O486:tF   mam2]St"   所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd E`SFr   9:tKRN_D   5. 有间隔SLM的光学功能 ~?n)1Vr|   现在，基于像素阵列的区域填充因子，我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。 KCkA4`IeM   `P<m`*   所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd f^f{tOX   /Hl]$sJY   下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 P:yMj&)   3M{/9rR[   Yxt`Uvc(^h   6. 减少计算工作量 <t0o{}^P*   \f_YJit   k%Q>lf<e    采样要求： ;F;`y),    至少1个点的间隔(每边)。 QNH5Cq;Y    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。 Yg6 f   EV 8}C=   采样要求： V{[vIt*    同样，至少1个点的间隔。 lT3,G#(    假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 fK|F`F2V    随填充因子的增大，采样迅速增加。 @^$Xy<x   *a7&v3X    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。 sCFqz[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。 T)r a>r<#    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)。 ^ cn)eA    通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 `}^_>   tF<|Eja*   .)>DFGb>H   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。 KS/1ux4x   8ctUK|   7. 指定区域填充因子的仿真 ^Mes P:[2   6XO%l0dC.    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。 r~uWr'}a}    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。 Q2)z1'Wv    因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 daIt `}s    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)。 F~dq7AS   ruL i "d   ^t=Hl   8. 总结 E{*~>#+   考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 V11Zl{uOl   8#w}wGV*   第1步 m1X0stFRs"   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。 \KmjA)(   HPGi5rU   第2步 n;0bVVMV   分析不同区域填充因子的对性能的影响。 )IG E2k|   扩展阅读 MmBM\Dnv   扩展阅读 xGq,hCQHV    开始视频 aU3 m{pE   -    光路图介绍 !+4}x;!8    该应用示例相关文件： \$2E   -     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 n)w@\Uyc   -     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究