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空间光调制器(SLM.0002 v1.1) C*kGB(H 7
Iy8>9m'5
应用示例简述 3# G;uWN-
z k8 s?$
1. 系统细节 VH1P C
光源 -d? 9Acd
— 高斯光束 h?[3{Z ^
组件 7!Z\B-_,
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 47s<xQy
探测器 1ipfv-hb6
— 视觉感知的仿真 9dl\`zlA*
— 电磁场分布 86!"b
建模/设计 t3!?F(&
— 场追迹： K:&FWl.
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。 `HXP*Bp#
$@k Gbf~k
2. 系统说明 i{zg{$ U
*'=JT#
M^I*;{w6i
3. 模拟 & 设计结果 kylR)
/Y:1zLs%
4. 总结 v2R41*z,
%O-RhB4q
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 &R QQVki3
c%-s_8zvi
第1步 u*u>F@C8
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。 e R"XXF0u
5`CPaJT$
第2步 e _\] Q-
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 X^mv sY
AA& 398F
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 -#srn1A>
(as'(+B
应用示例详细内容 VP^Yph 8R
# ;GIvfW
系统参数 7n W*3(
J~7E8
1. 该应用实例的内容 V
{R<R2h1
OM5"&ZIZb
6kH47Yc?
2. 设计&仿真任务 .r uGS.nS4
\5UwZx\
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;g.n=}-
9 !sx
3. 参数：输入近乎平行的激光束 #q. Q tDz
g;)xf?A9q
1Y iUf
4. 参数：SLM像素阵列 8`E9a
Am 3^3>
41 sClC"
5. 参数：SLM像素阵列 }m NP[L
9hG)9X4
v w$VR PW
应用示例详细内容 l/[0N@r~
}5 dYmny
仿真&结果 (pXZ$R:
O[[:3!6q
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM [AE-~+m)^
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)。 "<b~pfCOQk
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。 rQ T@:$ )
"orZje9AC
2. VirtualLab的SLM模块 +f/G2qY!t
Ys,} L.
\eD#s
为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 .um]1_= \
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。 \w R bhN
J \U}U'qP
3. SLM的光学功能 8XtZF,Du
VgG*y#Qf$
在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 g+8{{o=
为此，将区域填充因子设置为60%。 m#Rgelhk.
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。 4" 72
lVY`^pw?
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd KB+,}7
I12WOL q
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。 ") kE 1D%
\ YO1 ;\W
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd z VleJ!d
,aS6|~ac4
4. 对比：光栅的光学功能 ,[enGw
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。 @f442@_4
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。 N' _,VB
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)。 +@D [%l|
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。 g(xuA^~J
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。 [FLRrTcE
= fa!"$J3
 -;=0dfC(
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd @dE|UZ=(
{U8Sl.
5. 有间隔SLM的光学功能 Unev[!
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。 0-#SvTf>;:
/h'V1zL#
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd 8 8 ~BE ^
B0I(/ 7
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 mmP>Ji
K~ gt =NH
CuRYtY@9
6. 减少计算工作量 [)U |HnAJ
 y7aBF13Kl
采样要求： |@KW~YlE
至少1个点的间隔(每边)。 I3 uS?c
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。 82#7TX4
^qXc%hj g
采样要求： NT?Gl(
同样，至少1个点的间隔。 v <1d3G=G
假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。
=$3]% b}
随填充因子的增大，采样迅速增加。 `
MIZqHM @
R,[ dEP
为优化大填充因子条件下的计算工作量，减小相关阵列尺寸是非常有效的方法。 b||
c^f
如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%)，这种简化是非常适用的。 } MBxfZ 4I
如果只考虑标记的范围，仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 9[}L=n
通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 BL1$ ~0
<A?- *
_j t>%v4}4
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。 gj {2" tE
1,,kU
7. 指定区域填充因子的仿真 EJ7}h?a]U_
L+y}hb
r
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。 P)x&9OHV
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。 ~bU!4P}4j
因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 @R% n &
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)。 M3-
bFIt
e1a8>>bcI
%9ef[,WT
8. 总结 u|prVzm\m
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 5tUp[/]pl
C}grY5 :
第1步 ';"W 0
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。 #(6^1S%
`8^4,
第2步 :%ms6j/B&V
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 . 7WNd/WG
扩展阅读 #~]S
扩展阅读 _7df(+.{<A
开始视频 @H%)!f]zWt
- 光路图介绍 ,S(^r1R
该应用示例相关文件： " %$jl0i_c
- SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ! h7?Ap
- SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 |
