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空间光调制器(SLM.0002 v1.1) /ULO#CN?;
Ox^VU2K;&.
应用示例简述 ofy)}/i
V\P
.uOI
1. 系统细节
XM<
光源 h{.x:pPXy
— 高斯光束 M2piJ'T4u
组件 G`R_kg9$
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 v]) R6-T-
探测器 ?(E?oJ)(
— 视觉感知的仿真 ^Kj xQO6y3
— 电磁场分布 Y8Z-m (OQ
建模/设计 rPkPQn:
— 场追迹： a8cX {6
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。 6 '\VPjt
x>[f+Tc
2. 系统说明 6bd{3@
fk'DJf[M
^)S<Ha
3. 模拟 & 设计结果 } ZkGH}K_}
z18<r j
4. 总结 g<s;uRA4O9
7~2V5 @{<
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 *$9Rb2}kK
8c' 5P
第1步 =fcRH:B:
将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 R:Tv' I1-L
Oz4yUR
第2步 (/gMtIw
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 ~5
e
1&
G[s/M\l
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 *ez7Q
]6;oS-4gu?
应用示例详细内容 x_OZdI
& n9 srs
系统参数 0 uhIJc'2
;`rz ]7,*
1. 该应用实例的内容 KJCi4O&
la A3v3*
X ,ok 3c4X
2. 设计&仿真任务 b_GAK
Z8q *XpUH
由于制造和技术的原因，像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应，从而影响SLM的光学性能，并在接下来的工作中对其进行研究。 #r;uM+
W0s3nio
3. 参数：输入近乎平行的激光束 +Q& CIo
M< cm]
0JX/@LNg0
4. 参数：SLM像素阵列 Ujfs!ikh&F
&d&n sQ
*>J45U(6:
5. 参数：SLM像素阵列 E9#.!re|^
[A46WF>L
G:Cgq\+R
应用示例详细内容 6M X4h
GdtR /1
仿真&结果 *}Nh7 >d(
{14sI*b16
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM ( Y)a`[B
由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，2f系统等)。 pb}4{]sI
内置的SLM模式可以实现从简单透射函数到包含像素和间隔的阵列的自动转换。 ;%Rp=& J
Ops""#Zi
2. VirtualLab的SLM模块 T8 \%+3e.
THHA~;00YN
HFTD ea +#
为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 ;ksxz
必须设置所设计的SLM透射函数。因此，需要输入文件SLM_Transmission_Function.ca2的路径。 X2to](\% X
< 7yn :
3. SLM的光学功能 * kKd L
Zm#qW2a]P
在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 .Af H>)E
为此，将区域填充因子设置为60%。 73tWeZ8rvx
首先，获得场(Ex方向)的振幅，分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 =*Y=u6 ?
b@yFqgJ_
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd
z+F:_
VO+3@d:
此处，场(Ex方向)的（Wrapped）位相如下图所示，其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 kq=tL@W`0}
FN29 5:Iuw
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd f f_| 3G
]WZi +
4. 对比：光栅的光学功能 W!4xE
上述的像素效应可以用相似光学功能的2D周期结构的进行比较。 l$eKV(CZ4
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。 31n|ScXv
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)。 v9+1[Y";
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。 2mVLR;s{_
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。 d&5GkD.P
"RM vWuNt
 \ |q.M0
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd qD/FxR-!
|,OTGZgc
5. 有间隔SLM的光学功能 TM1J1GU
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。 SWM6+i
p
e \ rb
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd ?ne!LDlE|
et0yS%7+?@
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 N~@ VZbS(6
7z4u?>pne*
{;j@-=pV
6. 减少计算工作量 +)7Yqh#$
 >5 }jM5$
采样要求：
txW<r8
至少1个点的间隔(每边)。 qvhol
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。 Afq?Ps+
bLpGrGJs
采样要求： PM! 7c i
同样，至少1个点的间隔。 ' hw_ew
假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 Je~d/,^WU
随填充因子的增大，采样迅速增加。 W mT(>J BO
GDj
ViAFm
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。 7Vxe] s
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。 FI|@=l; _
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)。 h2C1'+Q{9
通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 Mb0cdK?h A
M=aWL!nJ
6 X.lncE@p
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。 W!G2$e6
C6 `<SW
7. 指定区域填充因子的仿真 WxF rqUz
@43o4 ,
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。 a>{b'X^LV
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。 Q9
* N/2+
因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 h7 H#sL[^
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)。 K?o} B
);.q:"
! B _?_ a
8. 总结 #815h,nP+
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 (SlrV8;
ceu}Lp^%/
第1步 (mJqI)m8
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。 Eb<iR)e H=
kGZ_/"iuO
第2步 Gv,0{DVX<
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 S6sw)
扩展阅读 U-#t&yjh#
扩展阅读 O/(qi8En
开始视频 Y+#e| x
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