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空间光调制器(SLM.0002 v1.1) WFMQ;
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应用示例简述 ,pVq / 1
bk4G+wGw
1. 系统细节 /5C>7BC
光源 gO m%?sg
— 高斯光束 vjYG>YhV
组件 Fo&e cW hw
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 $lf\1)B~*
探测器 8:}$L)[V
— 视觉感知的仿真 dhI+_z
— 电磁场分布 -/ J2;AkGH
建模/设计 lK #~lC
— 场追迹： tq5o
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。 K]dX5vJw'
QlWkK.<Z3_
2. 系统说明 3G-f+HN^E
iuWw(dJk
}o9(Q8
3. 模拟 & 设计结果 T
eBJ
O<6!?1 |KP
4. 总结 Pna2I B+
`jH 0FJQ
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 _JXb|FIp
d)jX%Z$LC
第1步 Q4&<RWbT^
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。 y{1|@?ii
[[d@P%X&
第2步 6'vt
'9
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 DSx D531[A
Q5qQ%cu
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 YfOO]{x,X
$)Pmr1==
应用示例详细内容 J0"<} "
E>6:59+
系统参数 <IL$8a
xT1{ O `
1. 该应用实例的内容 Z]I yj
97
.]W A/}
rnC u=n
2. 设计&仿真任务 XDi[ Iyj
,zY!EHpx
由于制造和技术的原因，像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应，从而影响SLM的光学性能，并在接下来的工作中对其进行研究。 7lz" ^
S\O6B1<:
3. 参数：输入近乎平行的激光束 RW.
>;|m
Q.G6 y,KR
\aG:l.IM0
4. 参数：SLM像素阵列 lj!f\C}d
*m[ow s
]o ]*&[ C
5. 参数：SLM像素阵列 =a .avOZ
Dj9).lgc
g np\z/'>
应用示例详细内容 s) vHLf4 T
" '/$ZpY
仿真&结果 g.d%z
&m6x*i-5\f
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM S:En 9E
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)。 ? >W4*8 (
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。 zU'\r~c
yw %5W=<
2. VirtualLab的SLM模块 ui :
N@ >,gm@UU
jyt#C7mj-A
为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 |6pNe T[
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。 ]r{-K63P{!
MhNDf[W>
3. SLM的光学功能 jy] hP?QG
aNpeePF)z
在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 (c<Krc
h
为此，将区域填充因子设置为60%。 onM ~*E
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。 QJ`# &QRp
@83h/Wcxd
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd D@yg )$;z
B8^tIq
此处，场(Ex方向)的（Wrapped）位相如下图所示，其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 s7C oUd2
2B8p3 A
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd Y WSo:)LY
2roP Zj
4. 对比：光栅的光学功能 ={?} [E
上述的像素效应可以用相似光学功能的2D周期结构的进行比较。
';x .ry
所示函数(Ex的振幅)相当于一个SLM，其像素提供一个常数位相函数。 *J!oV0# 1
通过这种光栅，能够将光衍射到几个衍射级次，衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 [ IVT0
i
级次越高振幅衰减越快，所以只有0级，1级以及2级贡献了主要的光强部分。 S<f&?\wK=v
这意味着，对于SLM，我们所期望的光分布具有有较高的级次，其光强由区域填充因子决定。 Ru
Q\H0pr
jK#y7E
 F_! 6C-z
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd ~1pJQ)!zlq
Wxg,y{( `
5. 有间隔SLM的光学功能 pr\yc
现在，基于像素阵列的区域填充因子，我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。 l^ni"X
#lQbMuR
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd ]nN']?{7PW
J={$q1@lq
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 0/<}.Z]
9Ps:]Kp!vN
&-+qB
>SK>
6. 减少计算工作量 ~)D2U:"^xm
 T1;yw1/m5\
采样要求： 3 S:}fPR
至少1个点的间隔(每边)。 'g#Ml`cm
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。 gE JmMh
6}IOUWLB@
采样要求： pq*b"Jku1
同样，至少1个点的间隔。 LLg ']9
假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 &529.>
随填充因子的增大，采样迅速增加。 Gu~y/CE '
_x z_D12
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。 QY-P!JD
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。 J @"wJEF
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)。 o&g=Z4jj<
通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 >9F,=63A
y ']>J+b0
v@`#!iu
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。 =9y' 6|>l
6=9 0 wu3
7. 指定区域填充因子的仿真 t3 *2Z u
~m[^|w
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。 VGM8&J{o'
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。 `BMg\2Ud*
因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 9Q^>.^~ ^
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)。 0fXdE ;M3
jIZQ/xp8_
/%$'N$@f
8. 总结 B y6:
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 xRP#}i:m
g!V;*[
第1步 #_QvnQ?I
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。 z++*,2F
*@dRL3c^=
第2步 j?+FS`a!
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 JnmJN1@I
扩展阅读 ^;<s"TJ(m)
扩展阅读 b@Ik
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开始视频 /o.wCy,J<
- 光路图介绍 `{N0+n
该应用示例相关文件： g>_6O[;t%
- SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 be$wG O=Ts
- SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 |
