空间光调制器像素处光衍射的仿真

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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
3@eI?(N
空间光调制器(SLM.0002 v1.1)
IA1O]i S
%O%;\t
应用示例简述 +>ituJ
NY?iuWa*g
1. 系统细节 nq7)0F%e
 光源 vQXF$/S
— 高斯光束 sdXchVC
 组件 ^+~$eg&js
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 .-s!} P"
 探测器 Jp)PKS ![
— 视觉感知的仿真 $+e(k~
— 电磁场分布 K'e!BZm6Q
 建模/设计 #9"lL1
— 场追迹： z}5'TV=^
 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?xeBC1-
m|cRj{xZF
2. 系统说明 &e[Lb:Uk)

w\t
35-FD{
3. 模拟 & 设计结果 ]6=opvm

<0`"vPU
4. 总结 cEJ_z(\=hr
mMhe,8E&
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 ?1]B(V9nBq
3kJSz-_M
第1步 3_VWtGQ
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。 g5Hsz,x
N/^[c+J[E
第2步 ?K}KSJ6_
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 84Hm PPt
; zy;M5l5.
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 #@5 jOi
a~tBgy+9
应用示例详细内容 ~}~ yR*K%
f'Xz4;
系统参数 lgAE`Os
XnvaT(k7Y
1. 该应用实例的内容 hU2N{Ac

[qt^gy)
N)z] F9Kg
2. 设计&仿真任务 Y50$2%kM
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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。
H @E-=Ly
7xT<|3 I
3. 参数：输入近乎平行的激光束 P|)SXR

]@1ncn7N
eP3 itrH(
4. 参数：SLM像素阵列 e''Wm.>g(+

tX}Fb0y
9=~jKl%\vJ
5. 参数：SLM像素阵列 XlNB9\"5

[ 06B)|s
xhMdn3~U
应用示例详细内容 t!Av[K
3?/}
仿真&结果 gzdgnF2
C{S6Ri
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM IPE(
 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)。 CUw 9aH
 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。
]R]X#jm
Z#W`0G>'
2. VirtualLab的SLM模块 +V\NMW4d
zKWi9
&c@I4RV|q
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 %BHq2~J
 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。 02S(9^=
4-n.4j|
3. SLM的光学功能 )*JTxMQ
?x/L"h&Kp
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 dX3>j{_
 为此，将区域填充因子设置为60%。 (c_hX(
 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。 :{6[U=O

'}Y8a$(;V
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd xO@OkCue
(6+0U1[Iz
 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。 J8D-a!

Bms?`7}N
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd =f p(hX"
!%(B2J
4. 对比：光栅的光学功能 t2$:*PvE
 上述的像素效应可以用相似光学功能的2D周期结构的进行比较。 gy[uqm_ T
 所示函数(Ex的振幅)相当于一个SLM，其像素提供一个常数位相函数。 eK@Y] !lz
 通过这种光栅，能够将光衍射到几个衍射级次，衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 Q'Tn+}B&
 级次越高振幅衰减越快，所以只有0级，1级以及2级贡献了主要的光强部分。 xMh&C{q
 这意味着，对于SLM，我们所期望的光分布具有有较高的级次，其光强由区域填充因子决定。 OWkK]O
u!S{[7 FY
pL-$Np] V
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd ^YZ#P0 y
&pAT
5. 有间隔SLM的光学功能 +Snjb0
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。 _B[(/wY

j?(QieBH
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd ~!OjdE!u
oAx0$]+%V)
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 RinRQd

3N21[i2/m
.PxM #;i2
6. 减少计算工作量 }1P

IR&u55#I6

U|QDV16f
采样要求： BkF[nL*|
 至少1个点的间隔(每边)。 _V?Q4}7d/
 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。 td~3N,S
wtKh8^:YD
采样要求： (65p/$Vh
 同样，至少1个点的间隔。 zkOgL9 (_8
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 +A3H#'
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 )wRD
#Grm-W9E
 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。 GXl?Zg
 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。 XTJ>y@
 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)。 '9gI=/29D
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 ~83P09\T%

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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。
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7. 指定区域填充因子的仿真 YovY0nO
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 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。 a6d KQ3D
 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。 (Wqhuw!u
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 86g+c
 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)。 "q.uiz+1:

nmGHJb,$
Q:\hh=^
8. 总结 Tjqn::~D
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 `^kST><
*@nUas2"
第1步 s|T7)PgR
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。 Kc0OLcu^d
A2d2V**Z
第2步 !*gAGt_
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 3XtGi<u
扩展阅读 z<>_*Lfj
扩展阅读 rE:>G]j6
 开始视频 v"+EBfx
-    光路图介绍 E6k&r}
 该应用示例相关文件： )[*O^bPowI
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 3)a29uc:U
-     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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