空间光调制器像素处光衍射的仿真

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时间:2016-11-24 20:12来源:未知作者: infotek点击:次打印

mdk: 2ndP   空间光调制器(SLM.0002 v1.1) (d (whlF   cx$Oh`-Car   应用示例简述 []Z6<rC|   F[+sc Mx!G   1. 系统细节 VTF),e!    光源 A ^~\   — 高斯光束 t512]eqhb(    组件 8xNKVj)@   — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 1 4|S^UM$    探测器 )~J/,\   — 视觉感知的仿真 >1r>cZn   — 电磁场分布 %=|I;kI?    建模/设计 !ine|NM   — 场追迹： AXJC&O}`    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。 ^c2 8Q.<w(   3:C *'@   2. 系统说明 TEYbB=.   ;[|x5o/<   )~Q$ tM`   3. 模拟 & 设计结果 5?Bi+fg   6L4B$'&KQZ   4. 总结 *BF1Sso   u-?&~WA   考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 -?GYW81Q   \'p)kDf   第1步 i #C?&   将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 "zqt'b0bW   UgUW4x'+   第2步 ^EB}e 15"   分析不同区域填充因子的对性能的影响。 X`22Hf4ct   t%/5$<!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。 Sw0~6RZ   yyXJ_B   应用示例详细内容 6h5*b8LxA   tvg7mU]l   系统参数 `T mIrc   l\S..B +   1. 该应用实例的内容  u2DsjaL   ?1[go+56X   ;A|6&~E0G   2. 设计&仿真任务 Z{e5 OJ   Y H?>2u   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。 L-MpdC   *<9p88FpDU   3. 参数：输入近乎平行的激光束 q k!Q2W   {i=qx#2X?H   ljNd!RaB   4. 参数：SLM像素阵列 ,,i;6q_f   pa.W-qyu   jdhhvo Q   5. 参数：SLM像素阵列 NE/3aU   44n^21k   zJ#q*2A(Z   应用示例详细内容 +pDuRr   ]qrO"X=   仿真&结果 =LuA[g   %T88K}?=   1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM :FK(*BUh    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)。 ~ Iv[    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。 M T{^=F ]   >SccoI   2. VirtualLab的SLM模块 &oAuh?kTq   P$qIB[Xi   N<?RN;M    为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 PI }A')Nq.    必须设置所设计的SLM透射函数。因此，需要输入文件SLM_Transmission_Function.ca2的路径。 /Cwt4.5   \b' <q   3. SLM的光学功能 9=hA#t.#   T8ZsuKio]    在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 5<&<61[A    为此，将区域填充因子设置为60%。 l'$AmuGj    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。 03#r F@e   1z*]MYU   所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd TlM ]d;9G   {N>VK*    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。 zaX30e:R   _sw,Y!x%dF   所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd YsDn?pD@   (3W <yAM+   4. 对比：光栅的光学功能 .vwOp*3\    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。  8sE@?,    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。 tV%M2DxS    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)。 W4T>@b.    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。 y_\vXY'    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。 cl^tX%   E@t^IGDr   HHT K{X+   所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd Kh3*\xT   *p+%&z_<   5. 有间隔SLM的光学功能 :h?Zg(l   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。 ,p0R4gi   1P&c:n   所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd hCc I >[H5   pbAQf3   下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 HlLF<k~}   [O9(sWL'   q1Ah!9B   6. 减少计算工作量 IL`5RZi1   %Wn/)#T|   4RJ8 2yq-   采样要求： 8%2*RKj    至少1个点的间隔(每边)。 <?QY\wyikz    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。 G+=&\+{#4   fq_6xs   采样要求： s+^YGB    同样，至少1个点的间隔。 y~''r%]    假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 }kGJ)zh    随填充因子的增大，采样迅速增加。 ^[lg1uMW   61b,+'-    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。 3,W2CN}    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。 eQJLyeR+    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)。 YtE V8w_$    通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 ,~%Qu~\   rB)m{)   @UE0.R<   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。 .}%$l.#a   -Z)$].~|t   7. 指定区域填充因子的仿真 d8/lEmv[   vNHMe{,u    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。 WSKG8JT^|    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。 kjJ\7x6M    因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 FK;\Nce&    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)。 |s[m;Qm[ku   4f'WF5S/}8   y2o?a6`   8. 总结 {HlUV33O   考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 Y?R;Y:u3Z   c-n 'F+fZ   第1步 `{<2{}2M   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。 Y)?4 OB=n   hQ#'_%:   第2步 .9S   分析不同区域填充因子的对性能的影响。 ` L6H2:pf   扩展阅读 [P`Q_L,+   扩展阅读 LX!16a@SxA    开始视频 r"zW=9 O=   -    光路图介绍 m%'9zL c    该应用示例相关文件： E_/v$   -     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 #AFr@n   -     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究