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空间光调制器(SLM.0002 v1.1) ?L7z\b"_~
bY]aADv\
应用示例简述 KZ&8aulP
_W&.{
7
1. 系统细节 6$`8y,TMSt
光源 hoPCbjkov
— 高斯光束 @0 +@.&Z
组件 O-q [#P
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 [9*+s
探测器 (AV j_Cw
— 视觉感知的仿真 J4=~ .&6
— 电磁场分布 d TS 7l02
建模/设计 &@nI(PXv
— 场追迹： wR\%tumk
一个SLM像素阵列处光传播的仿真，仿真中包括了SLM像素间无功能间隔引起的衍射效应。 Br;1kQ%e C
Fb.wm
2. 系统说明 8) 'OXR0/
N9i dk}T
uBH4E;[f
3. 模拟 & 设计结果 05$CIS>!
yP6^& 'I+
4. 总结 kwWDGA?zFB
mM!Gomp
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 FAo\`x
eUQrn>`
第1步 ;MR8E9
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。 9 K~X}]u
}~y
i6!w'
第2步 RMDzPda.
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 ={B%qq
&r do Mc;
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 5{L~e>oS9
?s6v>#H%
应用示例详细内容 ^e1@o \]
MA6(VII
系统参数 l|j
}&F|u0@b
1. 该应用实例的内容 GO2 mccIB
58V`I5_
4hz T4!15
2. 设计&仿真任务 "A6m-xE~
+Hgil
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。 g1Ed:V]_
kNR -eG
3. 参数：输入近乎平行的激光束 0*]n#+=
&N:Iirg
e#!%:M;4P
4. 参数：SLM像素阵列 I() =Ufs5z
C3)*Mn3%P
.o8Sy2PaV
5. 参数：SLM像素阵列 E2 K{9 @i
m Q4(<,F
%<8`(Uu5
应用示例详细内容 !K*(# [
``4e &
仿真&结果 q=(%
]BK
%;_94!(hC
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM fG9 ;7KG
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)。 `Y O(C<r-
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。 i' V( "
E@,m +
2. VirtualLab的SLM模块 K*I!:1;3N
mX 3p
Znr@-=xZO*
为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 v|\3FEu@
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。 ~- R%m
C o>e<be%S
3. SLM的光学功能 ~=va<%{
U
>Q $ph=
在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 ja^ _Lh9
为此，将区域填充因子设置为60%。 5EU~T.4C<
首先，获得场(Ex方向)的振幅，分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 JTIt!E}P
Xii>?sA5Z"
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd &h En3u
-M/j&<;LW
此处，场(Ex方向)的（Wrapped）位相如下图所示，其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 wU6sU]P
'X<4";$mU
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd WP2 =1"X63
p8Z?R^$9H
4. 对比：光栅的光学功能 sSd/\Ap
上述的像素效应可以用相似光学功能的2D周期结构的进行比较。 H2H`7 +I,
所示函数(Ex的振幅)相当于一个SLM，其像素提供一个常数位相函数。 X NgcBS D
通过这种光栅，能够将光衍射到几个衍射级次，衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 CP~mKmMV
级次越高振幅衰减越快，所以只有0级，1级以及2级贡献了主要的光强部分。 4-~Z{#-
这意味着，对于SLM，我们所期望的光分布具有有较高的级次，其光强由区域填充因子决定。 Kv<f< >| L
=Ox}WrU~
 G54J'*Z
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd
C];P yQS
{`QA.he.
5. 有间隔SLM的光学功能 >`r3@|UY
现在，基于像素阵列的区域填充因子，我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。 Z\?2"4H
dgL>7X=7
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd s$).Z(6
g5
T
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 v\GVy[Qyv
m>%b4M
h);^4cU
6. 减少计算工作量 2]1u0-M5L
 ;-6-DEL
采样要求： W#S8 2
至少1个点的间隔(每边)。 RWc<CQcL"
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。 RN[I%^$"
xNz Gp5H
采样要求： /TyGZ@S>m
同样，至少1个点的间隔。 tLBtE!J$[
假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 <q8@a0e@
随填充因子的增大，采样迅速增加。 |RFBhB/u
> ~SS^ I0
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。 nq)F$@
如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%)，这种简化是非常适用的。 ,;_+o]
如果只考虑标记的范围，仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 )V\@N*L`ik
通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 7
!$[XD
CuWJai:nQ;
X/yq<_ g
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。 `&M,B= E
27EK +$
7. 指定区域填充因子的仿真 X*QS/\
-}#HaL#'K
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。 G18w3BFx
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。 & 3BoK/y3
因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 N-gYamlQ
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)。 V5 w1ET
JVYH b 60Z
q.c)>= !.
8. 总结 Snx!^ 4+MF
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 dE7S[O
q`VL i
第1步 "j@\a)a
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。 .\n` 4A1z
l~6K}g?
第2步 )th[fUC(
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 U[@y 8yN6M
扩展阅读 Y()" 2CCV
扩展阅读 1^!SuAA@
开始视频 -QrC>3xZR
- 光路图介绍 <s9?9^!!V^
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