空间光调制器像素处光衍射的仿真

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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
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空间光调制器(SLM.0002 v1.1)
FH+s s!
%sQ^.` 2
应用示例简述 "AGLVp.zT
Hc(OI|z~
1. 系统细节 q;)JISf.
 光源 q{;:SgZ
— 高斯光束 ,:\|7F
 组件 WaR`Kp+>
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 fIv*T[
 探测器 Ck7uJI<x
— 视觉感知的仿真 OX\F~+
— 电磁场分布 ^eYVWQ'
 建模/设计 k7A-J\
— 场追迹： y:qUn!3
 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。 %;YHt=(1*X
RQu(Wu|m.
2. 系统说明 m5Di=8

P1' al
pr UM-u8
3. 模拟 & 设计结果 y>e.~5;

9|CN8x-
4. 总结 :${HQd+
8X)Y^uGGZ
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 ,^f+^^
M{hg0/}sUW
第1步 $,Yd>%Y
将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 K?$^@N
cY.bO/&l
第2步 _X"N1,0
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 aM0f/"-_
ax5<#3__
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 MfQ?W`Kop
)+t0:GwP`:
应用示例详细内容 :$BCRQ
Ffta](Z;
系统参数 Q%mB|i|
2JcjZn
1. 该应用实例的内容 a\YV3NJ/A

Y,t={HiclX
tc{sB\&-
2. 设计&仿真任务 EV@X*| w
*U=s\
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。
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rK]Cr9WM
3. 参数：输入近乎平行的激光束 eHNyNVz

:mn>0jK,N
tQYM&6g
4. 参数：SLM像素阵列 6h,(wo3Y

(7=!+'T"
2/=l|!JKLz
5. 参数：SLM像素阵列 =\:qo'l

0eu$ W
H{?vbqQ
应用示例详细内容 YRN06*hS
I5n^,@md
仿真&结果 >!bJslWA
h2J/c#Qvh
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM ?8Z0Gqt74
 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)。 n!xt5=xP{
 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。
nWYN Np?h
"PTZ%7YH}
2. VirtualLab的SLM模块 T@&K-UQ
fd<:_f]v
k=JrLfD4
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 Xe:jAkDp
 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。 ?3zc=J"t
v8[I8{41
3. SLM的光学功能 K<qk.~ S
OJ5#4qJ[
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 >$7v ;Q
 为此，将区域填充因子设置为60%。 ,UGRrS
 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。 pRIhFf

\T:i{.i
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd ,J^b0@S
b Y\K
 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。 vyX\'r.~7

LzXmb 7A
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd O%!!w
3|4|*6
4. 对比：光栅的光学功能 2Mvrey)
 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。 vK\%%H
 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。 6ZG+ZHUC&
 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)。 Hmd] FC,_
 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。 vV6I0
 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。 vAh6+K.e
p&bROuw<T
-vR5BMy=
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd C|).;V&
rrqR}}l
5. 有间隔SLM的光学功能 PHXZ=A+
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。 9~mh@Kgv

n%C>E.Tq
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd w2Jf^pR
f'-i o<.
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 F6OpN"UM'

")dH,:#S
Ax?y
6. 减少计算工作量 m4&h>9. 8

MgOR2,cR

hp*/#D
采样要求： D2!X?"[P
 至少1个点的间隔(每边)。 Xti[[sJ
 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。 (\a]"g,]v
?_$=l1vf
采样要求： gp^5#
 同样，至少1个点的间隔。 ?NR A:t(}
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 8U>B~9:JO
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 5rRN-
^xHTWg%9
 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。 i2YuOV!
 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。 wEE\+3b)
 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)。 o/6-3QUak
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 ^G.Xc\^w:

OK6]e3UO
v:o({Y 1Aq

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。
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7. 指定区域填充因子的仿真 s3O} 6
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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。 OCJnjlV%
 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。 , GY h9
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 qT"Q1xU[
 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)。 8p9bCE>\

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8. 总结 ZF|+W?0&%
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 ?~;:jz|9<'
x2z;6)
第1步 Y"Ql!5=
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。 zG9Y!SY\-
2 :mn</z
第2步 5ish\"
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 I1\a[Xe8E
扩展阅读 %8Dzo
扩展阅读 !Mim@!5M
 开始视频 {>,V\J0p
-    光路图介绍 gO,25::")
 该应用示例相关文件： y^Kph# F"
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Yd=a}T
-     SLM.0003：一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究

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