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空间光调制器(SLM.0002 v1.1) ^rxXAc[
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应用示例简述 ?^@; 8m
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1. 系统细节 (,<?Pg7v:f
光源 "+HZ~:~f
— 高斯光束 )T2Sw z/
组件 N:&Gv'`
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 8`*`4m
探测器 u|w[ b9^r
— 视觉感知的仿真 "dkvk7zCP
— 电磁场分布 kU#$
建模/设计 #FeM.k6
— 场追迹： ]*v%(IGK
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。 %_/_klxnO
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2. 系统说明 X#Hs{J~@p
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\s)j0F)
3. 模拟 & 设计结果 -a ec1+o
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4. 总结 HF0J>Clq
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考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 2p'qp/
.-<o [(s
第1步 ousoG$Pc
将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 b)`< J @&{
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第2步 Lo ! kv*
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 -lLq)
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产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 aA\v
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应用示例详细内容 2.2 s>?\
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系统参数 eLl ;M4d
U?.VY@
1. 该应用实例的内容 38JvJR yK}
r_ Xk:
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2. 设计&仿真任务 h( Iti&
]Wfnpqc^
由于制造和技术的原因，像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应，从而影响SLM的光学性能，并在接下来的工作中对其进行研究。 t*n!kXa
Wny{qj)=
3. 参数：输入近乎平行的激光束 539[,jH
HbV[L)zYG
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4. 参数：SLM像素阵列 |nv8&L8
Xo$(zGb
X&(1DE
5. 参数：SLM像素阵列 $,bLb5}Q u
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应用示例详细内容 i]YH"t8GY
BK6oW3wD/
仿真&结果
rf oLg
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1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM CSIW|R@
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)。 'BtvT[KM
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。 SmC91XO
<Y<%=`
2. VirtualLab的SLM模块 9Yd<_B#
KN_3]-+B
)g+~"&Gcx
为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 s}X2*o`,
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。 Me2%X>;
'\=aSZVO
3. SLM的光学功能 !-p5j3 A4L
eY;XF. mF
在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 wNq#vn
为此，将区域填充因子设置为60%。 FL9 Dz4
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。 p~BE z?e
c7,p5[
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd N-y[2]J90
!C Y: XQm
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。 9 J $N5
X8"4)IZ3
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd ]]V|[g&aJ
?sk{(UN]
4. 对比：光栅的光学功能 /&_$+Iun
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。 xo
a1='
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。 U]ynnw4
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)。 jH({Qc,97
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。 I w~R@,
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。
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Z8%?ej`8
 X @RS
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所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd whxTCI V
]{s0/(E A
5. 有间隔SLM的光学功能 "m4. _4U
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。 0*]n#+=
UQ c!"D
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd Py y!B
I() =Ufs5z
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 k{d]
.o8Sy2PaV
JuQwZ]3ed
6. 减少计算工作量 ;-#2p^
 -M5vh~Tp
采样要求： ;x%" o[[>
至少1个点的间隔(每边)。 & %A&&XT9
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。
h! =h0
@ <(4 J
采样要求： lo nV_Xx
同样，至少1个点的间隔。 0v+ -yEkw
假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 N,W ?}
随填充因子的增大，采样迅速增加。 /9ctmW1!<
>m]LV}">O
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。 5C0![ $W>
如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%)，这种简化是非常适用的。 aKjP{Z0k$
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)。 mC2K &'[
通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 M8nfbc^
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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。 .DNPL 5[v
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7. 指定区域填充因子的仿真 V6Mt;e)C
5`Q j<
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。 3ew4QPT'
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。 vj jVZ
因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 \~RDvsSD
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)。 ZDg(D"
@A4$k
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.7]P-]uOZ
8. 总结 jr,N+K(@T
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 rk6K0TQ8
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第1步 #u}%r{T
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。 1U%
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第2步 ? D
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分析不同区域填充因子的对性能的影响。 z', Fa4@z
扩展阅读 @- }*cQ4u?
扩展阅读 | BbzRis
开始视频 0:f]&Ng
- 光路图介绍 N_I KH)
该应用示例相关文件： D/?Ec\ t
- SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 =:aJZ[UU<2
- SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 |
