空间光调制器像素处光衍射的仿真

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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
J;e2&gB
空间光调制器(SLM.0002 v1.1)
l'qg8
}<r)~{UV
应用示例简述 q2j{tP#
X?',n 1
1. 系统细节 ?V=ZIGj
 光源 }X6m:#6
— 高斯光束 q`-N7 ,$T
 组件 eByz-,{P
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 =nS3p6>rZ
 探测器 *&W"bOMH*
— 视觉感知的仿真 ]6`%
— 电磁场分布 WH}y"W
 建模/设计 "S]TP$O D
— 场追迹： p l0\2e)
 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。 Vb_4f"
BU_nh+dF
2. 系统说明 T^KKy0ZGM

p6@)-2^
cI*;k.KU
3. 模拟 & 设计结果 7}>EJ

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4. 总结 L2z[
W!(zT6#
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 *)Zdz9E'1(
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第1步 x;d6vBTUb
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。 h]gp^?=
>bW#Zs,6
第2步 eauF~md,
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 4[eXe$
+<C!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。 uXvtfc
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应用示例详细内容 &QgR*,5eo
i/4>2y9/F4
系统参数 $&td=OK
T~e.PP
1. 该应用实例的内容 i_%_x*

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2. 设计&仿真任务 sgFEK[w.y
4hj|cCrO
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。
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KWHY4
3. 参数：输入近乎平行的激光束 ZECfR>`x

1qA;/-Zr<o
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4. 参数：SLM像素阵列 <P_-s*b

MQ2}EY*A
2^7`mES
5. 参数：SLM像素阵列 @yYkti;4-

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eR>oq,
应用示例详细内容 l/5 hp.
]-#DB^EQ
仿真&结果 H5|;{q:j
hZb_P\1X
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM Pq$n5fZC!
 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)。 ~n_HP_Kf?
 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。
XiWmV ?
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2. VirtualLab的SLM模块 f o3}W^0
~} ~4
P%n>Tg80M
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 $`8wJf9@w
 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。 tH4B:Bgj!
LghfM"g
3. SLM的光学功能 QT}tvm@PMq
2=}FBA,2
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 fz_r7?
 为此，将区域填充因子设置为60%。 X?Q4}Y
 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。 BgT*icd8d

UiNP3TJ'L
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd :`sUt1Fw.
Id9TG/H7
 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。 EU#^7

(9)Q ' 'S
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd 4+tEFxvX&
Z\sDUJ
4. 对比：光栅的光学功能 l]SX@zTb
 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{n=;JD
 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。 pgo$61
 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)。 Z_NCD`i;
 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。 xIn:ZKJ'
 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。 K=&>t6s<
pj(,Zd[47
`]aeI'[}R
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd (@YG~0
]M3yLYK/P
5. 有间隔SLM的光学功能 iy"*5<;*DD
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。 =(^3}x

W g! Lfu
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd :T~[
HaYo!.(Fv
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 2mU.7!g)

rN>R|].
2AdDIVYC
6. 减少计算工作量 CC`JZ.SO

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GvAb`c=
采样要求： Vvo7C!$z
 至少1个点的间隔(每边)。 i30!}}N8
 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。 x1a:u
qP ,EBE
采样要求： lquLT6]
 同样，至少1个点的间隔。 nt<]d\o0
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 !@sUj
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 #&4=VGx{ #
Y-9I3?ar
 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。 ry]l.@o;
 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。 A%vbhD2;W
 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)。 Ort(AfW
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 OrW

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E{@[k%,_

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。
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7. 指定区域填充因子的仿真 $VR{q6[0S?
CN?gq^
 由于间隔非常狭窄，Hamamatsu’s X10468 指定填充因子为98%，需要更多的采样点进行计算。 ,: ^u-b|
 全阵列尺寸798×600像素将需要79992×60600个采样点，需要极高的计算量。 ~M$Wd2Th
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 %2h>-.tY
 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)。 fV~~J2IK

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8. 总结 ]###w;
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 HKeK<V
ig"L\ C"T
第1步 DfB7*+x{
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。 ';"VDLb3
H*6W q
第2步 T>>c2$ x
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 7Yy ;
扩展阅读 3XKf!P
扩展阅读 cb bFw
 开始视频 h`KU\X )A
-    光路图介绍 ,//S`j$S
 该应用示例相关文件： 0`H# '/
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 .]Z"C&"N]
-     SLM.0003：一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究

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