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空间光调制器(SLM.0002 v1.1) VQJ5 $4a&
Qz90 mb
应用示例简述 oM7-1O
i*rv_G|(Zj
1. 系统细节 si4=C
光源 $fpDABf
— 高斯光束 *xN jhR]7v
组件 8{^GC(W {]
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 H ;}ue
探测器 ]V7hl#VO
— 视觉感知的仿真 x-k /rZ
— 电磁场分布 .TU15AAc
建模/设计 \A"a> e
— 场追迹： 0
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s{7k
一个SLM像素阵列处光传播的仿真，仿真中包括了SLM像素间无功能间隔引起的衍射效应。 p+1B6 j
?fwr:aP~
2. 系统说明 <^$b1 <@
{.'g!{SHp
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3. 模拟 & 设计结果 f*f9: xUY
,(b~L<zN&
4. 总结 ag4^y&
+K4v"7C
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考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 \}(-9dr
obkv ]~
第1步 9G OyVKU v
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。 ~oyPmIcb
c=m FYs Sv
第2步 C
/VXyl@o
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 vx ,6::%]
blS4AQ?b^
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 a.ME{:a%
Cf 8 - %
应用示例详细内容 $9b6,Y_-
qt)mUq;>
系统参数 4ov~y1Da)
gKEvgXOj
1. 该应用实例的内容 C!A_P Q2y
F= lj$?4{
XX+ rf
2. 设计&仿真任务 uATRZMai
LD "}$vfs
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。 $ :P~21,
U; Wm x
3. 参数：输入近乎平行的激光束 oz r+6z
[r~l O@
pEP.^[
4. 参数：SLM像素阵列 3<SC`6'?
mQ)l`w Gh
qd;f]ndo
5. 参数：SLM像素阵列 9]9(o
Np)!23 "
@T T [H*,
应用示例详细内容 +{*&I DW
tt91)^GdYa
仿真&结果 q3:'
69
+d15a%^`
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM g==^ioS}*
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)。 8g dOQ=a
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。 CbQ%[x9|
\/G Y0s
2. VirtualLab的SLM模块 N:zSJW` 1
Melc -[
[J#(k`@
为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 F!<x ;h(
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。 (x!bZ,fu
YEj U3^@
3. SLM的光学功能 1jb@n xRjO
kDQX P p
在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 cke[SUH,
为此，将区域填充因子设置为60%。 "+60B0>sc
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。 q fe#k F9
R&p5 3n
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd 19DW~kvYk
Ky|0IKE8Z
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。 <k1gc,*
>oNs_{
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd ZvJx01F{
D%btlw ?{
4. 对比：光栅的光学功能 \k8_ ZJw
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。 ~+hG}7(:
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。 HmKE>C/
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)。 IU}`5+:m
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。 5 D a( DA
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。 Q[^d{e*l
6]*qx5m`<l
 C09@ 2M'
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd im"v75 tc
$Re
%+2c
5. 有间隔SLM的光学功能 o =}?aC3I
现在，基于像素阵列的区域填充因子，我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。 )1ciO+_
1+Oo Qs
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd o^_am>h
ty
?y&~axk
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 jC=_>\<|X*
R<U <Y'Y
UWp(3FQ
6. 减少计算工作量 Vow+,,oh
 ~yV0SpL
采样要求： tee% E=P
至少1个点的间隔(每边)。 ;pJ7k23(
如在有效区域，用户指定60%区域填充因子，模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 !xSGZ D=AD
;nbvn
采样要求： qm GB~N|N
同样，至少1个点的间隔。 1?;s!6=
假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 e BPMT
随填充因子的增大，采样迅速增加。 ZZUCwczI
{fWZ n
为优化大填充因子条件下的计算工作量，减小相关阵列尺寸是非常有效的方法。 a,.9 eHf
如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%)，这种简化是非常适用的。 3-0Y<++W3>
如果只考虑标记的范围，仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 d?JVB
通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 |dO1w.x/
sE% n=Ww
&f$jpIyV X
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。 /$E1!9J
/>$kDe
7. 指定区域填充因子的仿真 8@!SM
2B|3`trY4x
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。 '` n\YO.N
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。 f-PDgs
因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 c`Tg xMu
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)。 1-`8v[S
LYT0 XB)A
V'8
(}(s/
8. 总结 Ty>`r n
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 `C3F?Lch
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第1步 I aW8
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。 >PTq5pk
Z|u_DaSrr|
第2步 (1ebE
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 mY -r:
扩展阅读 No I=t
扩展阅读 3oj30L.
开始视频 /%~`B[4F
- 光路图介绍 v+Hu =RZE
该应用示例相关文件： s f%=q$z
- SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Zu!3RN[lp?
- SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 |
