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infotek 2021-11-10 09:26

空间光调制器像素处光衍射的仿真

j$<uE{c  
空间光调制器像素处光衍射的仿真
时间:2016-11-24 20:12来源:未知作者: infotek点击:次打印
PI~LbDE  
空间光调制器(SLM.0002 v1.1)
Bi2be$nV  
vAi NOpz#  
应用示例简述 J8I_tF6  
zq -"jpZG  
1. 系统细节 qG3 [5lti  
 光源 q/ -8sO}q  
— 高斯光束 n~N>c*p  
 组件 aZ^P*|_K3  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 !U.Xb6  
 探测器 fI(u-z~,  
— 视觉感知的仿真 Vzf{gr?  
— 电磁场分布 cY?< W/  
 建模/设计  ^! /7  
— 场追迹: aCzdYv\}&  
 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。 c\~H_ ~F  
4K`N3  
2. 系统说明 +cv7]  
L'=2Uk#.D  
X_|W#IM*+  
3. 模拟 & 设计结果 #+Z3!VS  
c7T9kV 8hS  
4. 总结 GgkljF@{}  
<(W0N|1v  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 SvC|"-[mJ  
-\:#z4Tc  
第1步 49n.Gc  
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。 7><ne|%  
FSv')`}  
第2步 wJ-G7V,)  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 1L1_x'tT%  
<y5V],-U  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 )\_xB_K\  
u%?u`n2'  
应用示例详细内容 L;30& a  
1BQTvUAA  
系统参数 s>z$_  
]$(::'pmK  
1. 该应用实例的内容 6dTq&GZ\  
{H s" "/sb  
k7P~*ll$  
2. 设计&仿真任务 d{+ H|$L`  
:0>wm@qCQ  
由于制造和技术的原因,像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应,从而影响SLM的光学性能,并在接下来的工作中对其进行研究。
@-~YQ@08`  
mLX1w)=r  
3. 参数:输入近乎平行的激光束 pv039~Sud  
AfW63;kH  
Gxfw!aF~  
4. 参数:SLM像素阵列 ~a m]G0  
I!lzOg4~  
K[)N/Q  
5. 参数:SLM像素阵列 K0 .f4 o  
J411bIxD+q  
b1{~j]"$L  
应用示例详细内容 KTxdZt  
vai.",b=n6  
仿真&结果 Y9~;6fg  
d_#\^!9  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM ERQ a,h/  
 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$)'?Sf]h  
 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。
!3Fj`Oh  
OqUEj 0X  
2. VirtualLab的SLM模块 xjOy3_Js  
3P Twpq1  
f|Kd{ $VO  
 为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 DrbjqQL+.  
 必须设置所设计的SLM透射函数。因此,需要输入文件SLM_Transmission_Function.ca2的路径。 oQ~Q?o]Ri  
k\_>/)g  
3. SLM的光学功能 G;615p1  
6"WR}S0o  
 在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 ` _()R`=  
 为此,将区域填充因子设置为60%。 Gdnk1_D>  
 首先,获得场(Ex方向)的振幅,分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 'GQ1;9A57  
FOpOS?Cr'  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd VuFM jY  
&5/`6-K  
 此处,场(Ex方向)的(Wrapped)位相如下图所示,其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 DU$]e1  
7>xxur&  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd R6dw#;6{I  
0*V RFd4  
4. 对比:光栅的光学功能 Cca( oV  
 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。 X obiF  
 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。 oTo'? E#  
 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)。 W5}.WFu  
 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。 m}6GVQ'Q  
 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。 Nt67Ye3;  
%^^2  
xuO5|{h  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd ^mFuZ~g;?  
dW;{,Q  
5. 有间隔SLM的光学功能 }txHuq1Q.  
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}#[mw@m=  
^R1 nOo/  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd eB/3MUz1  
$y\'j5nk3  
下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 kxoJL6IC  
00?^!';  
GB\.msls  
6. 减少计算工作量 ?nrd$,  
+Es3iE @  
NWwfNb>  
采样要求: MR%M[SK1  
 至少1个点的间隔(每边)。 `kyr\+hp  
 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。 s \#kqw\x  
LYGFE jS[  
采样要求: 6VolTy@(x  
 同样,至少1个点的间隔。 ]jG%<j9A  
 假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 )gvX eJ  
 随填充因子的增大,采样迅速增加。 wke$  
FOB9CsMe  
 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。 |^Try2@  
 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。 R_uA!MoLs  
 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)。 b'Z#RIb  
 通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 =NAL*4c+  
N_$ X4.7p  
[:a;|t  
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。
tNbCO+rZ  
e x $d~  
7. 指定区域填充因子的仿真 &AGV0{NMh]  
RK/SeS  
 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。 : i3-7k  
 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。 %,a.431gi  
 因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 g-oHu8   
 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)。 eN>=x40  
-{pcb7.xuv  
'68{dyFZL  
8. 总结 + R])u5c'  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 7\JRHw  
?.|qRzWL  
第1步 *`ji2+4Sjw  
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。 (8@._  
|w6:mtaS  
第2步 r4Pm i  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 0%k`* 8  
扩展阅读 D?qA aq&4  
扩展阅读 [>;U1Wt  
 开始视频 ;*wZgl  
-    光路图介绍 b,D+1'  
 该应用示例相关文件: 2<fG= I8  
-     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 $oq&uL  
-     SLM.0003: 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究

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