PI~LbDE 空间光调制器(SLM.0002 v1.1) Bi2be$nV vAiNOpz# 应用示例简述 J8I_tF6 zq-"jpZG 1. 系统细节 qG3 [5lti 光源 q/-8sO}q — 高斯光束 n~N>c*p 组件 aZ^P*|_K3 — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 !U.Xb6 探测器 fI(u-z~, — 视觉感知的仿真 Vzf{gr? — 电磁场分布 cY?<
W/ 建模/设计 ^! /7 — 场追迹: aCzdYv\} & 一个SLM像素阵列处光传播的仿真,仿真中包括了SLM像素间无功能间隔引起的衍射效应。 c\~H_ ~F 4K` N3 2. 系统说明 +cv7] L'=2Uk#.D X_|W#IM*+ 3. 模拟 & 设计结果 #+Z3!VS c7T9kV8hS 4. 总结 GgkljF@{} <(W0N|1v 考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 SvC|"-[mJ -\:#z4Tc 第1步 49n.Gc 将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 7><n e|% FSv')`} 第2步 wJ-G7V,) 分析不同区域填充因子的对性能的影响。 1L1_x'tT% <y5V],-U 产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 )\_xB_K\ u%?u`n2' 应用示例详细内容 L;30&a 1BQTvUAA 系统参数 s>z$_ ]$(::'pmK 1. 该应用实例的内容 6dTq&GZ\ {H s""/sb k7P~*ll$ 2. 设计&仿真任务 d{+H|$L` :0>wm@qCQ 由于制造和技术的原因,像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应,从而影响SLM的光学性能,并在接下来的工作中对其进行研究。 @-~YQ@08` mLX1w)=r 3. 参数:输入近乎平行的激光束 pv039~Sud AfW63;kH Gxfw!aF~ 4. 参数:SLM像素阵列 ~a m]G0 I!lzOg4~ K[)N/Q 5. 参数:SLM像素阵列 K0 .f4o J411bIxD+q b1{~j]"$L 应用示例详细内容 KTxdZt vai.",b=n6 仿真&结果 Y9~;6fg d_#\^!9 1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM ERQa,h/ 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)。 d$)'?Sf]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。 !3Fj`Oh OqUEj 0X 2. VirtualLab的SLM模块 xjOy3_Js 3P Twpq1 f|Kd{ $VO 为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 DrbjqQL+. 必须设置所设计的SLM透射函数。因此,需要输入文件SLM_Transmission_Function.ca2的路径。 oQ~Q?o]Ri k\_>/)g 3. SLM的光学功能 G;615p1 6"WR}S0o 在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 `
_()R`= 为此,将区域填充因子设置为60%。 Gdnk1_D> 首先,获得场(Ex方向)的振幅,分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 'GQ1;9A57 FOpOS?Cr' 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd VuFMjY &5/`6-K 此处,场(Ex方向)的(Wrapped)位相如下图所示,其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 DU$]e1 7>xxur& 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd R6dw#;6{I 0*VRFd4 4. 对比:光栅的光学功能 Cca(
oV 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。 X obiF 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。 oTo'? E# 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)。 W5}.WFu 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。 m}6GVQ'Q 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。 Nt67Ye3; %^^2
xuO5|{h 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd ^mFuZ~g;? dW;{,Q 5. 有间隔SLM的光学功能 }txHuq1Q. 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。 a}#[mw@m= ^R1
nOo/ 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd eB/3MUz1 $y\'j5nk3 下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 kxoJL6IC 00?^!'; GB\.msls 6. 减少计算工作量 ?nrd$, +Es3iE @
NWwfNb> 采样要求: MR%M[SK1 至少1个点的间隔(每边)。 `kyr\+hp 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。 s\#kqw\x LYGFEjS[ 采样要求: 6VolTy@(x 同样,至少1个点的间隔。 ]jG%<j9A 假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 ) gvXeJ 随填充因子的增大,采样迅速增加。 wke$ FOB9CsMe 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。 |^Try2@ 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。 R_uA!MoLs 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)。 b'Z#RIb 通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 =NAL*4c+ N_$ X4.7p [:a;|t 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。 tNbCO+rZ
ex $d~ 7. 指定区域填充因子的仿真 &AGV0{NMh] RK/SeS 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。 :
i3 -7k 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。 %,a.431gi 因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 g-oHu8 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)。 eN>=x40 -{pcb7.xuv '68{dyFZL 8. 总结 +
R])u5c' 考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 7\JRHw
?.|qRzWL 第1步 *`ji2+4Sjw 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。 (8@._ |w6:mtaS 第2步 r4Pm
i 分析不同区域填充因子的对性能的影响。 0%k`*8 扩展阅读 D?qA
aq&4 扩展阅读 [>;U1Wt 开始视频 ;*wZgl - 光路图介绍 b,D+1' 该应用示例相关文件: 2<fG= I8 - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 $oq&uL - SLM.0003: 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 |