6BNOF66kH
空间光调制器(SLM.0002 v1.1) CKrh14ul
$UO7AHk
应用示例简述 '2v,!G]^
q<.^DO~$L
1. 系统细节 Y!CZ?c) @
光源 |L<oKMZY
— 高斯光束 {v<Ig{{V
组件 Pgs4/
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 xOPSw|!w
探测器 &2#<6=}
— 视觉感知的仿真 $Omc Ed
— 电磁场分布 0. bmVN<
建模/设计 cM .q^{d`
— 场追迹： W!V06.
一个SLM像素阵列处光传播的仿真，仿真中包括了SLM像素间无功能间隔引起的衍射效应。 N] } L*o&
;sCX_`t0E
2. 系统说明 /V -7 u
!#g`R?:g
rJ KX4,M
3. 模拟 & 设计结果 :n{rVn}G
HO }aLp
4. 总结 JKGUg3\~
q$~S?X5\
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 o7&Z4(V
H Viu7kue`
第1步 \D>'
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。 ke'p8Gz
,1RW}1n
第2步 `:?padZG
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 ^L<1S/~)
N@Bqe {r6j
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 Nbuaw[[iz
5"]PwC
应用示例详细内容 $1#|<|
M\>y&'J-
系统参数 VBBqoyP
h
E d.~9*m
1. 该应用实例的内容 XZJ }nXy
|`E\$| \p
pjrVPi5&t
2. 设计&仿真任务 6@; w%Ea
z| i$eF;x3
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。 jKM-(s!(
DM~Q+C= Yr
3. 参数：输入近乎平行的激光束 G2
xYa$&][
E':y3T@."
h:Npi
`y
4. 参数：SLM像素阵列 =HYMX "s
Op\l
5 -5qm[.;
5. 参数：SLM像素阵列 ,r:.
3.
?Ju=L|
T->O5t c
应用示例详细内容 (E\ 7Ui0 Q
Kc}FMu
仿真&结果 I]jVnQ>&
-QI1>7sl
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM oI Qor%z
由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，2f系统等)。 WVf;uob{
内置的SLM模式可以实现从简单透射函数到包含像素和间隔的阵列的自动转换。 e
J2wK3 R
=/V r,y$
2. VirtualLab的SLM模块 Bn-%).-ED
?N&"WL^|
H:a(& Zb
为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 P;mmK&&
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。 p+#uPY1#
#e R*|W7o
3. SLM的光学功能 Z:u7 `%
s:i$ s")
在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 kplyZ
为此，将区域填充因子设置为60%。 `SFI\Y+WDT
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。 9iUkvnphh
mY
|$=n5X
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd "<txg%j\J
Cp_"PvTmT
此处，场(Ex方向)的（Wrapped）位相如下图所示，其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 E.}T.St
:M'3U g$t
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd *-Z JF6
"e@JMS
4. 对比：光栅的光学功能 M)i2)]F S
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。 ERCW5b[RT
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。 Mpb|qGi!
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)。 <G}>Gk8x
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。 jbMzcn~ehI
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。 L&. 9.Ll
l2X '4_d
 sj0Hv d9
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd OiJ1&Fz(
lJ:B9n3OzT
5. 有间隔SLM的光学功能
s@K|z Ox
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。 '<4/Md[
) zz"DH
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd _LCK|H%v'
` >g:
:
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 8! pfy"
G#
.z((Rj
3 05()
6. 减少计算工作量 v`*!Bhc-
 Xj.6A,}^
采样要求： :>\ i
至少1个点的间隔(每边)。 3K_J"B*7
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。 m!t B;:6
C8e{9CF
采样要求： >#)^4-e
同样，至少1个点的间隔。 W(9-XlYKE
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\k2F,:%4
随填充因子的增大，采样迅速增加。 Z ZX|MA!
:-69 ,e
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。 X SpX6 fq
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。 %f*8JUE16
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)。 ![0\m2~iv
通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 ,1a6u3f,
VK[^v;
+j%!RS$ko
减小SLM阵列尺寸后计算所得的振幅分布几乎和全阵列一样。 9NBFG~)|l[
7: )=
7. 指定区域填充因子的仿真 ^"(C Zvq
9 !NL<}]{
由于间隔非常狭窄，Hamamatsu’s X10468 指定填充因子为98%，需要更多的采样点进行计算。 [h
{zT)[
全阵列尺寸798×600像素将需要79992×60600个采样点，需要极高的计算量。 7b_t%G"
因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 LkK%DY
在优化的帮助下，可对指定区域填充因子进行研究(该仿真仍需约256GB的内存)。 (1^AzE%U+Z
RpOGY{[)[
=e$<[ "
8. 总结 TMpV . iH
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 .hzz oLI2
6c$ so
第1步 SDwTGQ/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。 hs! a'E
anxg D?<+B
第2步 > 7V96jL$Y
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 iV u
扩展阅读 - 0R5g3^*/
扩展阅读 #^|y0:
开始视频 %@k@tD6
- 光路图介绍 %M]%[4eC
该应用示例相关文件： %JF^@\E!|
- SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 - GCC
- SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 |
