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空间光调制器(SLM.0002 v1.1) h/~:}Bof
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应用示例简述 3ThBy'
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1. 系统细节 :$k':0 n
光源 uD4=1g6[s
— 高斯光束
aEUC
组件 VD[x}8ei
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 OS8 ^mC
探测器 1H Qh%dZZ
— 视觉感知的仿真 <;O=h;
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— 电磁场分布 L9tjH C]
建模/设计 ZeewGa^r
— 场追迹： XMhDx
一个SLM像素阵列处光传播的仿真，仿真中包括了SLM像素间无功能间隔引起的衍射效应。 @X`~r8&
K& FGTS,
2. 系统说明 :g)0-gN
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s ^NO(
3. 模拟 & 设计结果 \b {Aj,6,
V3;4,^=6Dd
4. 总结 n Q|4.e;
' JHCf
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 a*LT < N
H I/]s^aL
第1步 p- 5)J&
将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 '[#a-8-JY_
49f- u
第2步 H /Idc,*
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 Ol ,;BZHc\
<S~_|Y*v
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 gfE<XrG
Zgp] s+%E
应用示例详细内容 mv@cGdxu
EtN@ 6xP
系统参数 @|Z:7n6S
*8}Y0V\s
1. 该应用实例的内容 1);$#Dlt
k
=! v.VF\;
WqN= D5
2. 设计&仿真任务 /CpUq;^
/64j O?mp
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。 }Ictnb
g*b
4N _
3. 参数：输入近乎平行的激光束 i^P@?
$>E\3npV
ht c& !m
4. 参数：SLM像素阵列 xGbr>OqkTX
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E zv~
pT]M ]/y/:
5. 参数：SLM像素阵列 z9: @~3k.
2mL1BG=Yk
>}QRMn|@H
应用示例详细内容 @C)O[&Sk
tB .;T0n
仿真&结果 1@IRx{v$
)/k0*:OMyO
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM & {QB}r
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)。 d7N;F a3yL
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。 k5G(7Ug=g~
<B6@q4Q
2. VirtualLab的SLM模块 N/)mw/?i
;SQ<^"eK
C%d 4ItB >
为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 8xhXS1
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。 Myss$gt}
!f_GR P j'
3. SLM的光学功能 9dA(f~
`;fh<kv
在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 mY-Z$8r
为此，将区域填充因子设置为60%。 ||
?B1
首先，获得场(Ex方向)的振幅，分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 GkMNV7"m
J#Fe"
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd y8: 0VZox
2'g< H-[
此处，场(Ex方向)的（Wrapped）位相如下图所示，其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 Hxr2Q]c?u
Qi Wv
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd hT I8hh
lEi,duS)
4. 对比：光栅的光学功能 d$ Mk
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。 .jMm-vox}
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。 _dqjRhu
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)。 Bp\io$(%
级次越高振幅衰减越快，所以只有0级，1级以及2级贡献了主要的光强部分。 ';V(sRU@
这意味着，对于SLM，我们所期望的光分布具有有较高的级次，其光强由区域填充因子决定。 i ]GBu
qx
3.oU
 K-wjQ|*1
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd L*tXy>&b.
nzy =0Ox[
5. 有间隔SLM的光学功能 &n<jpMB
现在，基于像素阵列的区域填充因子，我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。 ]SrKe-*:U
IcL3.(!]l
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd ,r5<v_
qt]QO1pAd
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 vVyO} Q`
Y=X"YH|
f[7'kv5S
6. 减少计算工作量 u#p1W|\4
 !~UI~-i'
采样要求： h x4!P( o1
至少1个点的间隔(每边)。 S "oUE_>
如在有效区域，用户指定60%区域填充因子，模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 2`5(XpYe
N(Y9FD;H
采样要求： x+B~ t4A
同样，至少1个点的间隔。 N=D
Ynz_~
假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 :'y
随填充因子的增大，采样迅速增加。 oE#HI2X
([|5(Omd\
为优化大填充因子条件下的计算工作量，减小相关阵列尺寸是非常有效的方法。 e"r'z
n
如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%)，这种简化是非常适用的。 JoW*) 3Z
如果只考虑标记的范围，仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 6AUzS4O
通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 :Tuy] ]k
u-UUF
?d +B]VYw
减小SLM阵列尺寸后计算所得的振幅分布几乎和全阵列一样。 ^S , E "Q
*(?YgV
7. 指定区域填充因子的仿真 1 \YX |
0nx
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由于间隔非常狭窄，Hamamatsu’s X10468 指定填充因子为98%，需要更多的采样点进行计算。 8e>;E
全阵列尺寸798×600像素将需要79992×60600个采样点，需要极高的计算量。 ?; )(O 2p
因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 >[|:cz
在优化的帮助下，可对指定区域填充因子进行研究(该仿真仍需约256GB的内存)。 BCUw"R#
OD\x1,E)I
5B'-&.Aj+
8. 总结 ) 2S0OY.
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 _?G\^^
c09] Cp<
第1步 3kR- WgVF,
将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 eBU\& z[
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第2步 W[^XG\
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 83R"!w18
扩展阅读 ls*^ 3^O
扩展阅读 vJ"@#$.
开始视频 KD,b.s
- 光路图介绍
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该应用示例相关文件： s # L1:L
- SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Fg#*rzA
- SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 |
