空间光调制器像素处光衍射的仿真

KCu6:)6'   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

;!}SgzSH}   空间光调制器(SLM.0002 v1.1) :2My|3H\   YUb,5Y0   应用示例简述 AN>`M?EQ   P~<93   1. 系统细节 Tc(R -W i    光源 OW}A48X[+   — 高斯光束 ;40m goN    组件 8_m9CQ6 i   — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 >FHsZKJ    探测器 \k=Qq(=   — 视觉感知的仿真 xdM#>z`;   — 电磁场分布 Mh|`XO.5I    建模/设计 qtN29[x   — 场追迹： &-:yn&f7    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。 EAB+kY   `.W;ptZ6   2. 系统说明 Q7 5^7Ga_   WS/+Yl   \Sby(l   3. 模拟 & 设计结果 S7/v,E   UK>=y_FYO   4. 总结 Nj_sU0Dt   5#)<rK   考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 .^S78hr]n   A4FDR#   第1步 grdyiBSVn   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。 J\+gd%   x2sOEkcQ   第2步 vx@p;1RU`   分析不同区域填充因子的对性能的影响。 GKhwn&qCKb   6a7iLQA   产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 @%nUfG7T Q   +fQL~0tA   应用示例详细内容 $F7gH   AdW2o|Uap   系统参数 /7@2Qc2   r)]CZ])   1. 该应用实例的内容 [0ffOTy   ].P(/~FS9   h&M RQno   2. 设计&仿真任务 _1> 4Q%   (OcNC/9   由于制造和技术的原因，像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应，从而影响SLM的光学性能，并在接下来的工作中对其进行研究。 !TL}~D:J   wV&f|JO0+   3. 参数：输入近乎平行的激光束 <1+6O[>{   Pd "mb~   @1&;R   4. 参数：SLM像素阵列 j4xr1y3^   j~S!!Z]   Sje0:;;|   5. 参数：SLM像素阵列 h_chZB '   eQVPxt2N   Rfc&OV   应用示例详细内容 UX'NJ1f   1R%`i'$/   仿真&结果 8H#c4%by)   Obyuh AR   1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM EhPVK6@    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)。 E}' d,v#Z{    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。 7;}3{z   px}7If   2. VirtualLab的SLM模块 ;#yu"6{   Eh@T W%9*   ?)[zLnxc&    为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 IO!1|JMr6    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。 +:]Aqyc\   ;IuK2iDt<   3. SLM的光学功能 wz*A<iU   B.mbKntK)R    在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 Wbn[Q2h5    为此，将区域填充因子设置为60%。 3']:1B    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。 {pe7]P?   ]fADaw-R   所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd HA9Nr.NqC@   B3>Uba*-)}    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。 Z&]+A,   <duBwkiG   所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd a()6bRc~T   FQ^<,   4. 对比：光栅的光学功能 _(6B.    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。 [7e{=\`=    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。 .:Bwa    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)。 rO(TG    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。 Z;fm;X%4    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。 yC'hwoQ`   ;c X^8;F0   d {2y/   所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd YBtq0c   DrCWvpudd   5. 有间隔SLM的光学功能 {\svV 0)~   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。 %jZp9}h   $m:2&lU3   所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd [%7;f|p?   {b|3]_-/   下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 d=t}T6.|   k=T-L   w>6"Sc7oc2   6. 减少计算工作量 +~w?Xw,   H~?*KcZ 0\   ;]gsJ9FK<   采样要求： i 'W_;Y}    至少1个点的间隔(每边)。 FQk_#BkK    如在有效区域，用户指定60%区域填充因子，模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 8! H8[J   GUu\dl9WA'   采样要求： ?qg^WDs$    同样，至少1个点的间隔。 s-,=e    假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 0'yG1qG    随填充因子的增大，采样迅速增加。 mUrS&&fu8   `1fJ:b/M    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。 7P/?wv9+n*    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。 'v\1:zi    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)。 Rwc[:6;fn    通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 s[G|q5n   Gur8.A;Y   mL:m;>JJ n   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。 a=J@yK   ;x:k-s2-   7. 指定区域填充因子的仿真 /h}PEu3y   r6d0x    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。 J3/\<=Qh    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。 xm<v"><    因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 Z/2,al\    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)。 2{A;du%&   Q`.'-iq   n-b>m7O(   8. 总结 L6|Hgrj-u   考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 VHXI@UT*   A Gv!c($   第1步 6gj]y^}   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。 dT5J-70Fl   AMbKN2h1f   第2步 Op`I;Q #%d   分析不同区域填充因子的对性能的影响。 3R5K}ZBi%   扩展阅读 ; cGv] A+   扩展阅读 ]3n, AHA    开始视频 _PK}rr?"7O   -    光路图介绍 9#v-2QY    该应用示例相关文件： @%6)^]m}r   -     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 9{_8cpm4   -     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究