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)
CbM~\6R
\2 DED
应用示例简述 tZ[9qms^_
aQmS'{d?^
1. 系统细节 ?VotIruR
 光源 $O\m~r4
— 高斯光束 wqDf\k}'v
 组件 d3rjj4N"z
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ;U4O`pZ
 探测器 =Ya^PAj '}
— 视觉感知的仿真 =)+^y}xb
— 电磁场分布 >oq\`E
 建模/设计 `/T.u&QF
— 场追迹： fGV'l__\\
 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。 #@HlnF}T
q0%QMut%
2. 系统说明 m&=Dy5

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VvIUAn
3. 模拟 & 设计结果 %TI3Eb

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4. 总结 &,{>b[
r jn:E
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 EFDmNud`Q
b&yuy
第1步 CP9Q|'oJ
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。 Mo3%OR
VM5'd
第2步 R(0[bMr3Q
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 \1<aBgKi
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产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 yH:p*|%:
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应用示例详细内容 `%[m%Y9h
#7H0I8
系统参数 -,*m\Fe}
p}==aNZK
1. 该应用实例的内容 h(@.bt#

91R7Rrne
, SUx!o
2. 设计&仿真任务 S@pdCH, n
#@YKNS[
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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3. 参数：输入近乎平行的激光束 Il\{m?Y

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4. 参数：SLM像素阵列 @P0rNO%y

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5. 参数：SLM像素阵列 r-S%gG}~E

V&j]*)
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应用示例详细内容 IN6L2/Q
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仿真&结果 p);[;S
HqqMX`Rof
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM jp_)NC/~g
 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)。 yo_zc<
 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。
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ShtV2}s|
2. VirtualLab的SLM模块 ZX-A}
4VF]tX?o
1)}hzA
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 8rJf2zL
 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。 6&i])iH
u*\QVOF
3. SLM的光学功能 bly `mp8#
$pPc}M[h
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 J7WNgl% u
 为此，将区域填充因子设置为60%。 [KGj70|~
 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。 , DuyPBAms

OP(om$xm
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd lM#/F\
;O>zA]Z8r
 此处，场(Ex方向)的（Wrapped）位相如下图所示，其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 YJwI@E(l$

It'kO jx]
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd :`BG/
E2o8'.~Yd`
4. 对比：光栅的光学功能 ZBK)rmhMx
 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。 b:O_PS5h
 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。 Iza#v0
 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)。 N6\m*j,`
 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。 b H5lLcdf
 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。 Y*jkUQ
OS(Ua
+sZY0(|K8
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd /55 3v;l<
(3x2^M8
5. 有间隔SLM的光学功能 AKLFUk
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。 o<s~455m/

.db:mSrL
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd 1,P2}mYv
%,8 "cM`D
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 T-s[na(/L

Qdc#v\B
+4IaX1.
6. 减少计算工作量 w2!5TKZ`

K.?S,qg

9,>c;7s X
采样要求： }*P;kV
 至少1个点的间隔(每边)。 s<C66z
 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。 6h[fk.W_
F&+_z&n)
采样要求： N4yQ,tG>aa
 同样，至少1个点的间隔。 |M?VmG/6
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 apxq] ! `
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 {oo(HD;5
68qCY
 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。 q+4<"b+6G
 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。 nl-tJ.MU"
 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)。 9M[
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 bHs},i6

gHvkr?Cg
|' kC9H[>

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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h&Q-QU
7. 指定区域填充因子的仿真 7c'OIY].,
~05(92bK
 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。 ,f~8:LHq
 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。 mL s>RR#b
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 F B&l|#e
 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)。 "? 5@j/ e`

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8. 总结 4Z{ r
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 v`"BXSmp{
rY=dNK]d
第1步 c=:A/z{
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。 s(Fxi|v;
/T<,vR
第2步 WWIQ6EJO
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 HqA~q
扩展阅读 KJ6:ZTbW
扩展阅读 Bnd Y\
 开始视频 aD?ySc}
-    光路图介绍 qzE -y-9@
 该应用示例相关文件： yuB\Z/
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 IqjH
-     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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