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空间光调制器(SLM.0002 v1.1) Uw:gJ 9
BEfp3|Stb
应用示例简述 V_.n G;
0w24lVR.
1. 系统细节 Gs7#W :e7
光源 Kq. MmR!gl
— 高斯光束 XX]) B%*
组件 Ait3KIJ9
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 _ U%fD|t
探测器 Fy!-1N9|l
— 视觉感知的仿真 /ZcqKC
— 电磁场分布 #4Z] /D2G
建模/设计 N9s ,..
— 场追迹： gr%!<2w
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。 UCv9 G/$
_0uFe7sIZ
2. 系统说明 6n}5>GSF
}>|!Mf]W?R
t(,_
3. 模拟 & 设计结果 c(tX761qz
Q, 1TD 2)h
4. 总结 \4B2%H
`z?6.+C
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 {Al}a`da
liuF;*
第1步 E$w2 S Q
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。 X=Th
\@ j YY~
第2步 Gx.iZOOH/
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 H%AF,
a/(IvOy#6
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 AzwG_XgM)
MK*WStY
应用示例详细内容 6)QJms
.@(+.G
系统参数 P%- @AmO^_
E(l'\q'.
1. 该应用实例的内容 :W++ `f&
K:i{us`
e b uR-9
2. 设计&仿真任务 0!^vQ
#t^y$9^
由于制造和技术的原因，像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应，从而影响SLM的光学性能，并在接下来的工作中对其进行研究。 PN$vBFjm
~gjREl,+D#
3. 参数：输入近乎平行的激光束 tB Z&h `
V
4IW7^Pq`P
:Ur=}@Dj
4. 参数：SLM像素阵列 "gR W91
T
[J6*Q9B<V&
n<. T6
5. 参数：SLM像素阵列 `(RQh@H
H, F/u&O
%Q0J$eC
应用示例详细内容 %dyE F8)
o ZY2K3J)
仿真&结果 R-8/BTls7
?-"%%#
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM L;n2, b
由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，2f系统等)。 S @EkrC\4n
内置的SLM模式可以实现从简单透射函数到包含像素和间隔的阵列的自动转换。 <N Lor55.]
#\Q{?F!4
2. VirtualLab的SLM模块 d]v 4`nc
J5J$qCJq
7, \Uk|
为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 X C jYm
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。 :OF:(,J
_>G= v!
3. SLM的光学功能 ; U)a)l'y
q 16jL,i
在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 3E !#?N|v
为此，将区域填充因子设置为60%。 6Q&*V7EO
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。 *mc]Oa
:uAW
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd FN#6pM']|
@$5GxIw<l
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。 4{:W5eT! /
0/8rY BV
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd hrwQh2sm
T;eA<,H
4. 对比：光栅的光学功能 He)<S?X-6
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。 ^lqcF.
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。 xZ51iD $
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)。 0hKF)b
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。 UF[2Rb8?
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。 -%&_LE9ZtS
>u ok\sX
 vrtK~5K
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd
;;zKHS
BReNhk)S
5. 有间隔SLM的光学功能 [69[Ct
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。 sOSol7n
Hev S}L
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd `?P k~7
r h*Pl]'3z
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 RVFQ!0
C
#clPao?r
la ~T) U7
6. 减少计算工作量 +Y!9)~f}7X
 `;7^@ k
采样要求： v 535LwFW
至少1个点的间隔(每边)。 DiK@> $v
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。 r\y~
:
7xP>AU )y
采样要求： IqK??KSC
同样，至少1个点的间隔。 $oO9N^6yF
假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 P8K{K :T
随填充因子的增大，采样迅速增加。 ]8(_{@ /
.Od.lxz"mp
为优化大填充因子条件下的计算工作量，减小相关阵列尺寸是非常有效的方法。 PaF`dnJ
如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%)，这种简化是非常适用的。 ; d1\2 H
如果只考虑标记的范围，仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 @[0zZX2EE
通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 tBgB>-h(
8LP L4l
nB ?$W4
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,Q(7z?#5
B $aA=+<S
7. 指定区域填充因子的仿真 ? 5e:w?&g@
Sx Lu<
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。 k%V#{t.
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。 75 ~>[JM
因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 )s6pOxWx
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)。 .P\wE";
<syMrXk)R(
+0mU) 4n/
8. 总结 j )6A
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 XVjs0/5b
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第1步 4l+"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。 q3 \
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第2步 K_
P08
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 rvZXK<@#+
扩展阅读 ${^WM}N
扩展阅读 (J8 (_MF
开始视频 }~!K jFbs
- 光路图介绍 rOTxD/
该应用示例相关文件： [;$9s=:[
- SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 [?S-on.
- SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 |
