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空间光调制器(SLM.0002 v1.1) sk],_ l<
1y?T yUP
应用示例简述 CF>NyY:_
"ht2X
w
1. 系统细节 j
f^fj-
光源 ~sA}.7
— 高斯光束 ]q?<fEG2<
组件 cCj}{=U
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 &2) mpY8xQ
探测器 m*I5 \
— 视觉感知的仿真 }QC: !e,yG
— 电磁场分布 E26ZVFg
建模/设计 ^|gN?:fA}
— 场追迹： ="I]D
I
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。 f 8uVk|a
;#j/F]xG
2. 系统说明 ("9)=x *5
K): )bL(B
khEHMvVH
3. 模拟 & 设计结果 *np%67=jO
E7 jv
4. 总结 kU#$
& i!.6M2
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 ]*v%(IGK
%_/_klxnO
第1步 |:EUh
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。 X#Hs{J~@p
g4~{#P^i
第2步 \s)j0F)
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 U :IQWl C
+i
K.+B
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 HF0J>Clq
8~4{e,} ,
应用示例详细内容 1g|H8 CA
6t@3
a?
系统参数 ?N`W,
y|1-,u.$
1. 该应用实例的内容 E jn19{
58=fT1
B
$)PNf'5Zg
2. 设计&仿真任务 N b+zP[C
* DU86JL`
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。 "S6d ^
*!B,|]wq=
3. 参数：输入近乎平行的激光束 '5{gWV`
Aw >DZ2
^#_@Kq% th
4. 参数：SLM像素阵列 3ne=7Mj
* 78TT \q<
J/)Q{*`_
5. 参数：SLM像素阵列 m}8c.OJ>K`
H hIa=,VY
g9
g
&]
应用示例详细内容 ek3/`]V:
r1t TY?
仿真&结果 Z(CzU {7c
:5p`H
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM bY]aADv\
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)。 {:! *1L
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。 +AXui|m n
\o cJJc9
2. VirtualLab的SLM模块 .`iOWCS
d)9=hp;,V
`43E-'g
为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 k`xPf\^tf
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。 $1/yc#w
u
_PQQ&e)E
3. SLM的光学功能 7)<&,BWc
!~PV\DQN
在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 [& "`2n
为此，将区域填充因子设置为60%。 ~#O nA1)
首先，获得场(Ex方向)的振幅，分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 >~2oQ[ n
M/ >^_z G
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd k${25*M!3
$xNZ.|al
此处，场(Ex方向)的（Wrapped）位相如下图所示，其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 ?3 "lI,!0
P;][i| x
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd ZC@Pfba[`
-PoW 5 6
4. 对比：光栅的光学功能 ioz4kG!
上述的像素效应可以用相似光学功能的2D周期结构的进行比较。 CKy' 8I9
所示函数(Ex的振幅)相当于一个SLM，其像素提供一个常数位相函数。 +<&_1% 5+
通过这种光栅，能够将光衍射到几个衍射级次，衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 `Z0FQ( r_
级次越高振幅衰减越快，所以只有0级，1级以及2级贡献了主要的光强部分。 <U$x ')W
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。 b-\ 1D;]
l*":WzRGvF
 'H zF/RKh
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd /*i[ MB
=YOq0
5. 有间隔SLM的光学功能 ,F!z ZNW9
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。 k`_sKr ]9
\0).
ODA(
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd o7;lR?
g wm!Pw j
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 C[6}
8J|
+<a-;e{
Y;-$w|&P>
6. 减少计算工作量 [ +
K jun_
 g1Ed:V]_
采样要求： e];lDa#4-Y
至少1个点的间隔(每边)。 &N:Iirg
如在有效区域，用户指定60%区域填充因子，模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 8BE] A_X
k#liYw I
采样要求： k{d]
同样，至少1个点的间隔。 [;t-XC?[nk
假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 JuQwZ]3ed
随填充因子的增大，采样迅速增加。 ]l>LU2 sx
-M5vh~Tp
为优化大填充因子条件下的计算工作量，减小相关阵列尺寸是非常有效的方法。 d<K2
\:P{}
如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%)，这种简化是非常适用的。 ~@ =(#tO.
如果只考虑标记的范围，仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 Swa 0TiT(
通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 0Un?[O
\ Kr8k`f
FkE)~g
减小SLM阵列尺寸后计算所得的振幅分布几乎和全阵列一样。 i' V( "
,4:=n$e 0
7. 指定区域填充因子的仿真 2[j(C
J/LsL
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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。 GXC,p(vbE
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。 +`,;tz=?
因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 :^7>kJ5?
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)。 ,2YZ B*6h{
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1r$*8 |p
8. 总结 (Zg'])
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 B6=?Qp/f
p<1y$=zS
第1步 TZ&X0x8
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。 c+ D <
bTU[ E
第2步 w=pr?jt1:
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 i s
}>+&_
扩展阅读 ijsoY\V50
扩展阅读 $Nd ,6w*`
开始视频 B*Q 9g r
- 光路图介绍 Nv=78 O1
该应用示例相关文件： m _cRK}>
- SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ^/_Yk.w
- SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 |
