空间光调制器像素处光衍射的仿真

C.~j'5N   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

#EbGL])F}   空间光调制器(SLM.0002 v1.1) fb.J$fX   GnFs63   应用示例简述 o(*F])d ;   }j4 6L1T   1. 系统细节 o0ZIsrr    光源 -ynBi;nH   — 高斯光束 9Bz0MUbrLl    组件 f1mHN7hxW   — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 740B\pc0    探测器 {Oj7   — 视觉感知的仿真 brh=NAzt   — 电磁场分布 uWjN2#&,    建模/设计 k[\a)WcY8   — 场追迹： i9rS6< V'    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。 9#7J:PfZ<   $5AC1g'   2. 系统说明 IG< H"tQ   qI%&ay"/   R(k}y,eh.`   3. 模拟 & 设计结果 u%u&F^y   @w\I qr   4. 总结 -/ +#5.`1   0,_b)   考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 h}Rx_d   A%u_&a}   第1步 kA4@`YCl   将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 rn8c dMN   =su]w2,Iy   第2步 {tw+#}T a   分析不同区域填充因子的对性能的影响。 mT@nn,   ,:)`+v<   产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 C&+6>L@   qmglb:"   应用示例详细内容 DkD oA;m   P(,?#+]-   系统参数 P T'MNH   |4;UyHh   1. 该应用实例的内容 fE]XWA4U   0 Y>M=|   _c`K+o"3   2. 设计&仿真任务 }rq9I"/L   B(_WZa!   由于制造和技术的原因，像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应，从而影响SLM的光学性能，并在接下来的工作中对其进行研究。 ;f1qLI   zF`3gl.   3. 参数：输入近乎平行的激光束 wM~H(=s`D   -MBV$:_R   :"Y*<=x#2   4. 参数：SLM像素阵列 \]uV!)V5B   (UL4+ta   o*5U:'=5}   5. 参数：SLM像素阵列 :nA.j"@   !4(zp;WY^   >yB(l KV   应用示例详细内容 v+G=E2Lh v   );FS7R   仿真&结果 wSEWwU[   )5_jmW`n   1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM 15U(={    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)。 W3H+.E    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。 :o46rBs   %}-?bHB1c   2. VirtualLab的SLM模块 JH8}Ru%Z   58 bCUh#uw   GZip\S4Y    为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 iK5_u2]Q    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。 x/!5K|c   - e"jw#B   3. SLM的光学功能 nKoiG*PI   +Q$h ]^>~    在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 X]%itA    为此，将区域填充因子设置为60%。 8CbXMT    首先，获得场(Ex方向)的振幅，分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 nUS| sh   zK|i='XSf   所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd _8,()t'"   ?W>qUr Z    此处，场(Ex方向)的（Wrapped）位相如下图所示，其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 w[tmCn +   M_g?<rK   所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd 3ZEB   ZJPmR/OV_   4. 对比：光栅的光学功能 >-8cU_m7s    上述的像素效应可以用相似光学功能的2D周期结构的进行比较。 aJ Z"D8C    所示函数(Ex的振幅)相当于一个SLM，其像素提供一个常数位相函数。 V!v:]E    通过这种光栅，能够将光衍射到几个衍射级次，衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 b~=0[Rv    级次越高振幅衰减越快，所以只有0级，1级以及2级贡献了主要的光强部分。 /!h;c$    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。 NIdZ   kF(n!2"W   [AMAa]^   所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd 'k;rH!R   U_x)#,4   5. 有间隔SLM的光学功能 Ar*^;/   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。 I[)%,jd   ,XDRO./+T   所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd 1 zw*/dp   %\]*OZ7   下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 o1M$.*   J'$>Gk]   <-D/ O$q   6. 减少计算工作量 ry9 T U   _XCOSomL`   T,aW8|   采样要求： =[b)1FUp    至少1个点的间隔(每边)。 BauU{:Sh    如在有效区域，用户指定60%区域填充因子，模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 F*"}aP$   dXF^(y]l   采样要求： 7}M2bH} \K    同样，至少1个点的间隔。 /|* Y2ETOr    假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 lXcx@ #~    随填充因子的增大，采样迅速增加。 wF((   wgCa58H76    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。 If\fLhM    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(q~ -3~    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)。 d3=KTTi\    通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 O,Cb"{qH8   g+J-Zg6   5[c^TJ3   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。 uEX!xx?Q#   tH-C8Qxy   7. 指定区域填充因子的仿真 X5j1`t,   yUpgoX(6    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。 IiG6<|d8H    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。 On?p 9^9    因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 EK4d_L]I    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)。 yu;P +G   iof-7{+3_   17`1SGZ   8. 总结 ZIQ [bE7   考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 y&V@^"`   rk #sy$   第1步 .ev?"!Vpp9   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。 ;qm D50:%   Q)IKOt;N]   第2步 %44leINx   分析不同区域填充因子的对性能的影响。 +F^^c2E   扩展阅读 0tXS3+@n=   扩展阅读 m6w].-D8    开始视频 [n:<8ho   -    光路图介绍 ME*LHr,    该应用示例相关文件： g"}%2~Urf   -     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 HhvdqvIEG   -     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究