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空间光调制器(SLM.0002 v1.1) "^sh:{
},r30` )Q
应用示例简述 k?(x}IZdG
+/!kL0 [v
1. 系统细节 j1/.3\
光源 80qSPitj
— 高斯光束 "},0Cs
组件 9A|deETa-
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 'Xj9sAB
探测器 K)NB{8 _
— 视觉感知的仿真 *Uq1 q
— 电磁场分布 M# <U=Ha
建模/设计 l#40VHa?S
— 场追迹： k^A17Nf`2
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。 zj~(CNE
pPI'0x
2. 系统说明 61 qs`N=k
ZR|)+W;
,&+"|,m
3. 模拟 & 设计结果 .KzGb4U
+7yirp~`K
4. 总结 eN*=wOh
$raxf80A
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 ?&qa3y)wX:
LW+a-i
第1步 U 5rcI6
将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 UNx|+
-)cau-(X
第2步 )C?bb$
G
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 >F@qFP N]
N0Y$QWr_$
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 xZmO^F5KHj
l/=2P_8+Z
应用示例详细内容 P'EPP *)q
q?R)9E$h
系统参数 }>)e~\Tdzb
w$ zX.;s
1. 该应用实例的内容 'brt?oZ%
977%9z<h
<M d yz!
2. 设计&仿真任务 KyQO>g{R
;3 N0)
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。 |I; tBqN{u
G9`;Z^<L
3. 参数：输入近乎平行的激光束 hLs<g!*O
B 8XW+U
cr}T ? $\K
4. 参数：SLM像素阵列 wjJM\BKr`
7(ni _|$|
|rjHH<
5. 参数：SLM像素阵列 -4rXOmi A
Qq p_(5S|>
P}Yt T3. K
应用示例详细内容 Y]zy=8q
o'oA.'ul
仿真&结果 :K:oH}4oh
|2i=oX(r|
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM -?jI{].:8
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)。 (d>
M/x?W
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。 74[wZDW|(
H@+1I?l
2. VirtualLab的SLM模块 pUGFQ." \
2)iwAu
&.m.ruab
为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 xz$-_NWW
必须设置所设计的SLM透射函数。因此，需要输入文件SLM_Transmission_Function.ca2的路径。 aw%iO|M_
oFO)28Btv
3. SLM的光学功能 \wJ2>Q
TFfV?rBI
在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 q=EHB 5!q
为此，将区域填充因子设置为60%。 { V8yJ{.G
首先，获得场(Ex方向)的振幅，分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 J?oI%r7^
:4Gc'b R
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd eD (;W n
~wtK(U
此处，场(Ex方向)的（Wrapped）位相如下图所示，其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 p)u?x)w=
D(E3{\*R
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd <Ny DrO"C3
Wz8 MV -D
4. 对比：光栅的光学功能 2`|gnVw
上述的像素效应可以用相似光学功能的2D周期结构的进行比较。 J]!&E~Y
所示函数(Ex的振幅)相当于一个SLM，其像素提供一个常数位相函数。 L:.z
FW,
通过这种光栅，能够将光衍射到几个衍射级次，衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 y ;\m1o 2
级次越高振幅衰减越快，所以只有0级，1级以及2级贡献了主要的光强部分。 TR<M3,RG#%
这意味着，对于SLM，我们所期望的光分布具有有较高的级次，其光强由区域填充因子决定。 %Tv2op
J1s~w`,
 ~nVO%IxM4J
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd X7 bS{GT
*(,zPn,
5. 有间隔SLM的光学功能 rN3qTp
现在，基于像素阵列的区域填充因子，我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。 <M
y+!3\A
y d}1Mx
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd ~6Xr^An/Z
D 2y[?RG
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 tk5zq-/ d
X([8TR
? PI2X. 6
6. 减少计算工作量 :Rro z ]*
 iwXMe(k
采样要求： U.GRN)fL4
至少1个点的间隔(每边)。 G<$ N*3
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(RY j
0| }]=XN^
采样要求： \) FFV-k5
同样，至少1个点的间隔。 Q,m&XpZ
假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 W5^<4Y a!
随填充因子的增大，采样迅速增加。 W]CsKN,K
8Y,imj\(v
为优化大填充因子条件下的计算工作量，减小相关阵列尺寸是非常有效的方法。 )Jaq5OMA/
如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%)，这种简化是非常适用的。 M b^E
如果只考虑标记的范围，仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 MS~+P '
通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 }0oVIr
~PtIq.BY
T&q0 TBT
减小SLM阵列尺寸后计算所得的振幅分布几乎和全阵列一样。 PB(q9gf"1}
7C>5XyyJ
7. 指定区域填充因子的仿真 B n fp_SM
R_zQiSwG<
由于间隔非常狭窄，Hamamatsu’s X10468 指定填充因子为98%，需要更多的采样点进行计算。 SjL&\),
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。 Bln($lOz
因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 wj{[g^y%
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)。 X-<l+WP
NVX @1}
MJ M<
8. 总结 Js'j}w
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 \|YIuzlO4
YHOo6syk
第1步 pGdFeEkB/
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。 Tl!}Rw~Pg
~wFiq)v(
第2步 !zQb F& >
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 g2%fla7r
扩展阅读 V%Ww;Ca]I
扩展阅读 tyU'[LF?
开始视频 He)!Ez\X
- 光路图介绍 va [r ~
该应用示例相关文件： U}R (
- SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 IwVdx^9
- SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 |
