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空间光调制器(SLM.0002 v1.1) xt_:R~/[
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应用示例简述 y+3+iT@i
&S,_Z/BS;
1. 系统细节 *4/FN TC
光源 m< H{@ZgN(
— 高斯光束 `AYq,3V
组件 vd?Bk_d9k,
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ?4A/?Z]ub
探测器 w 5 yOSz
— 视觉感知的仿真 L!>nl4O>`
— 电磁场分布 m g,1*B'
建模/设计 i.k7qclL`
— 场追迹： b7XB l
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。 o]E L=j
F+"_]
2. 系统说明 85YUqVi9
w A\5-C7 j
|lt]9>|
3. 模拟 & 设计结果 !_vxbfZO
)adV`V%=>
4. 总结 Xu8I8nAwl
tI1OmhNN
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 OvAh p&k
*, mI=1
第1步 ~: {05W
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。 /a'1 W/^2
J$Z=`=] t+
第2步 XEQTT D<
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 #l ZK_N|1x
baBBn %_V
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 B*N1)J\5
jMgXIK \
应用示例详细内容 #~!"`B?#*
3V<@ Vkf5
系统参数 ];Z6=9n
C J*
D
1. 该应用实例的内容 } vmRm*8z
)rq |t9kix
-
8p!,+Dk
2. 设计&仿真任务 PD)" od
7~SwNt,
由于制造和技术的原因，像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应，从而影响SLM的光学性能，并在接下来的工作中对其进行研究。 7 p{Pmq[
v8)"skVnFG
3. 参数：输入近乎平行的激光束 ? 3=G'Ip5n
H R}O:2'
51SmoFbM z
4. 参数：SLM像素阵列 B 1V{3
H5T_i$W
xSm;~')g
5. 参数：SLM像素阵列 g w"
\pD
_dJ(h6%3
ZEAUoC1E1
应用示例详细内容 Ot2o=^Ng
5~|{ :29X
仿真&结果 r- <O'^C
_!nsEG
VV
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM s
V_(9@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)。 u=
NLR\
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。 O$<>v\NC?
$"r9U| 6kk
2. VirtualLab的SLM模块 m 1l6QcT1
wY8: j
qhEv6Yxfw6
为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 0f^{Rp6
必须设置所设计的SLM透射函数。因此，需要输入文件SLM_Transmission_Function.ca2的路径。 c+ oi8G
>? , Zn
3. SLM的光学功能 T3X'73M
X2z<cJG|d@
在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 ?, S/>SP
为此，将区域填充因子设置为60%。 !sb r! Qt
首先，获得场(Ex方向)的振幅，分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 cCe~Ol XQ
9;E=w+
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd " 8xAe0-4
Y@Uk P+{f=
此处，场(Ex方向)的（Wrapped）位相如下图所示，其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 zx3gz7>k;
SIe!=F[
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd #c^V %
,o& C"sb
4. 对比：光栅的光学功能 CD$#}Id
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。 R4m {D
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。 0!T`.UMI
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)。 FSIiw#xzH
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。 hF%M!otcJ-
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。 -U d^\Yy
CSO'``16
 m`/Nl<
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd S<tw5!tJ
?sf<cFF
5. 有间隔SLM的光学功能 Cn{Hk)6
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 W+mH=
l<6u@,%s
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd 'nmA!s
@ Z jT_
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 Dac)`/
$x0SWJ \G
{>]\<
6. 减少计算工作量 eS`VI+=@ 0
 #b/qR^2qW
采样要求： 5E]t4"
至少1个点的间隔(每边)。 a t: li
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。 d1b] +A G4
dzf2`@8#
采样要求： _BczR:D*
同样，至少1个点的间隔。 s]arNaaA
假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 BR,-:?z
随填充因子的增大，采样迅速增加。 ]Bhy =1
IG781:,/
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。 c8l>OS5i3_
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。 U!wi; W2
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)。 dbI>\khI
通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 OQVrg2A%(
Ih nBp 6p9
'xwCeZcg
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。 wQ}r/2n|^
Z_d"<k}I
7. 指定区域填充因子的仿真 (eHyas %X
k]b*&.EY1
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。 ex3 Qbr
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。 i+_LKHQN
因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 g3R( ,IH
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)。 HA6tGZP*L
k6G
_c;V
ys[Li.s:
8. 总结 -d ntV=
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 ZnG.::&:
6Rc=!_v^
第1步 { e|qQ4~h
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。 WK ~H]w
yI0bSu<j-
第2步 9t`;~)o
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 .tBlGMcN
扩展阅读 YeH!v, >
扩展阅读 ?jx]%n fV
开始视频 &Y@i:O
- 光路图介绍 @Nu2
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该应用示例相关文件： _z\/{
- SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Gp"GTPT{
- SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 |
