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空间光调制器(SLM.0002 v1.1) ;3\oU$'
j=r aS
应用示例简述 | r5e#3w
/(/Z ~J[
1. 系统细节 4!% @{H`3
光源 j@yK#==k
— 高斯光束 Vjv~RNGF
组件 5m.{ayE
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 z]/;?
探测器 ->BGeP_=|
— 视觉感知的仿真 j` fQN
— 电磁场分布 J%8M+!` F
建模/设计 yH\3*#+
— 场追迹： L 5+X&
一个SLM像素阵列处光传播的仿真，仿真中包括了SLM像素间无功能间隔引起的衍射效应。 hW^*b:v{
Se0!-NUK0
2. 系统说明 2#<)-Cak
sj;n1t}$S
AXnuXa(j
3. 模拟 & 设计结果 ~0;l\^
W ^a-K
4. 总结 5=;LHS*
we4k VAn
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 gD13(G98
>GbCRN~
第1步 D d: T FZo
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。 pKxsK^O5[
-<g&U*/E
第2步 S]}hh,A
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 ^ {V t
(D.B'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。 cO8':P5Q
a#huK~$~
应用示例详细内容 R6(sWN -
t2L }
系统参数 ?S*Cvr+=4
O c[F
1. 该应用实例的内容 wjq;9%eXk
[~aRA'qJ{V
Q u
x1N
2. 设计&仿真任务 %>z4 hH,
>/]`
f8^
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。 0[# zn
4# L}&
3. 参数：输入近乎平行的激光束 6-fdfU
}Wk^7[Y
8Q{"W"]O7
4. 参数：SLM像素阵列 Q.U
wtH
P&>!B,f
b p[wr
5. 参数：SLM像素阵列 s~z~9#G(6
.jXD0~N8q
'%H\ k5^
应用示例详细内容 'bd|Oww1u
Nv~H797B
仿真&结果 eP?=tUB!S
y6hb-:
#1
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM F3?PlH:Y
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)。 D<QE?:#
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。 s3/iG37 K
9hTzi+'S
2. VirtualLab的SLM模块 <hV%OrBz-
@^2?97i
c
FwjmC%iY
为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 N|rB~
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。 8ofKj: W ]
vG{lxPIj
3. SLM的光学功能 x 8/I"!gI
'!DS3zEeLS
在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 $(r/N"6)O2
为此，将区域填充因子设置为60%。 z @8W
首先，获得场(Ex方向)的振幅，分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 sQXj?5!
rRQKW_9mB
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd zR! p-7_w
(-[73v-w
此处，场(Ex方向)的（Wrapped）位相如下图所示，其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 0! W$Cz[
S8d X8,qg
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd W\pO`FL
CX}==0od
4. 对比：光栅的光学功能 IA;'5IF
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。 %B~@wcI)W
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。 lDX\" Fq
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)。 1!=^mu8
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。 a;h.I}*]
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。 1PUeU+
KCl85Wi'
 vve L|j
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd R n_FYP
Fd;%wWY.zm
5. 有间隔SLM的光学功能 Fl}{"eCF8
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。 *A ([1l&]i
)?MUUI :
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd #8/pYQ;
m>9j dsqB
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 I /z`)
l3:2f-H
EM7Z g 6 5
6. 减少计算工作量 ku5vaP(
 c0v6*O)
采样要求： ".7\>8A#a
至少1个点的间隔(每边)。 ( u^ `3=%n
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。 x~u"KU2B
@h,3"2W{Ev
采样要求： VC X^D)[-
同样，至少1个点的间隔。 fZavZ\ qU
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*"oA1/I
随填充因子的增大，采样迅速增加。 WNSY@ q
0^83:C
^{
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。 /^sk y!
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。 |"
ag'h
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)。 LaX<2]Tx:
通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 BMO &(g
-oT3` d3
Tn"^`\m
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。 g `( 3r
dUH+7.\
7. 指定区域填充因子的仿真 R.Kz n J
uH |:gF^
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[_^
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。 V~sfR^FQ'
因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 UuCRQN H
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.T2na
r1BL?&X-
k`B S{,=
8. 总结 x
c|1?A Fj
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 ]oLyvG
V-9\@'gc
第1步 DJb9] ,= 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。 >BZ,g!N,J}
30W.ks5(
第2步 f0{j/+F_o
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 ?&-$Zog
扩展阅读 PsM8J
扩展阅读 6x;!E&<
开始视频 g?N^9B,$2
- 光路图介绍 p"0 Dl9
该应用示例相关文件： jAdZS\ ?w
- SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 e5d STc`
- SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 |
