空间光调制器像素处光衍射的仿真

C#T)@UxBZ   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

I*9Gb$]=   空间光调制器(SLM.0002 v1.1) wRj~Qv~E   (I!1sE!?1   应用示例简述 &gJW6<   +>^[W~[2   1. 系统细节 i _8zjj7    光源 m]e0X*Kg   — 高斯光束 rr>IKyI'    组件 NC;T( @   — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 du8!3I    探测器 uiuTv)pwF   — 视觉感知的仿真 > `0| X   — 电磁场分布 TftOYY.hQ    建模/设计 pj j}K   — 场追迹： 6\XP|n-0+0    一个SLM像素阵列处光传播的仿真，仿真中包括了SLM像素间无功能间隔引起的衍射效应。 37~rm   zQ=aey%   2. 系统说明 ^`/V i   ud.poh~|   EI<"DB   3. 模拟 & 设计结果 -z&9DWH   fo*!a$)   4. 总结 A?\h|u<   2,+@#q   考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 pDP33`OFh   7Y4%R`9H   第1步 E8+8{ #f;   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。 W;5N04ko   Bk@bN~B4   第2步 rknzo]N,   分析不同区域填充因子的对性能的影响。 N4' .a=1   h!ZZ2[   产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 7jh l0   B6-AIPb   应用示例详细内容 FyQOa)5   D5}DV   系统参数 _Wq7U1v `   kWI]f Z_n   1. 该应用实例的内容 $&bU2]   9tW3!O^_   1a \=0=[   2. 设计&仿真任务 _P> 1`IR   >3v0yh_3   由于制造和技术的原因，像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应，从而影响SLM的光学性能，并在接下来的工作中对其进行研究。 VOD1xWrb   9Y;}JVS   3. 参数：输入近乎平行的激光束 Uy:@,DW   mI2|0RWI)l   \?aOExG I   4. 参数：SLM像素阵列 g8C+1G8   7$;c6_se   >6n@\n   5. 参数：SLM像素阵列 Kv(Y }   ^!N;F"   Z?v Y3)   应用示例详细内容 =9#i<te   ,q{lYX83S   仿真&结果 tW'qO:y+   '&rw=.cU   1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM %w;1*~bH    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)。 PGC07U:B    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。 c }g$1of87   +3(CGNE   2. VirtualLab的SLM模块 @`#OC#   :/n ?4K^   lsTe*Od    为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 qg/Y;tGSx    必须设置所设计的SLM透射函数。因此，需要输入文件SLM_Transmission_Function.ca2的路径。 ,:\zXESy4   37GHt9l   3. SLM的光学功能 h+\$Z]   18l~4"|fk    在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 pP=_@3 D    为此，将区域填充因子设置为60%。 U`},)$    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。 Ktj(&/~}   %a%+!wX0x   所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd O:5ldI   pZNlcB[Qn-    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。 lk5_s@V l   f)!{y>Q   所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd bYRQI=gW':   /jn:e"0~   4. 对比：光栅的光学功能 fh/)di    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。 G>?x-!9qcH    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。 B)LXxdkOn    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)。 kr &:;    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。 D(W7O>5vQ2    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。 KV3+}k   mo97GW   `0/gs   所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd QZeb+r   &QHA_+88W   5. 有间隔SLM的光学功能 &AkzSgP   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。 y2d_b/   #oS   所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd `K ~>!d_   cfF-e93T   下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 'JXN*YO   e3bAT.P   JN9HT0   6. 减少计算工作量 cc#_acR   *HfW(C$   xfZ9&g   采样要求： !7#froh    至少1个点的间隔(每边)。 `^@g2c+d    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。 )@};lmPR   s2 t-T0;   采样要求： pNk,jeo     同样，至少1个点的间隔。 _16&K}<    假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 q,19NZ    随填充因子的增大，采样迅速增加。 <CdG[Ih   omDi<-    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。 0L 4]z'5    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。 #gr+%=S'6C    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)。  \1c`)    通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 i(TDJ@}   1]zyME   )r-|T&Sn   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。 5<>R dLo   m0q`A5!)   7. 指定区域填充因子的仿真  ;#Bh_f   ](( >i%%~    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。 p{pzOMi6    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。 0Ci"tA3"    因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 B3k],k    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)。 |'>E};D   jL[Is2<@   4N^Qd3[d   8. 总结 lyc{Z%!3   考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 r z>zdj5}   |<o>$;mZ   第1步 Yi! >8   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。 D-\'P31   8Nl|\3nl-   第2步 c $UpR"+   分析不同区域填充因子的对性能的影响。 qCFXaj    扩展阅读 d$C|hT   扩展阅读 "vHAp55B{    开始视频 %0M^   -    光路图介绍 X;[zfEB    该应用示例相关文件： 28L'7   -     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 {83He@   -     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究