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空间光调制器(SLM.0002 v1.1) 2<l i7c59
QFfK0X8cC
应用示例简述 Ku WWUjCE
4f@o m AM
1. 系统细节 -8'C\R|J+
光源 Y_}mYvJW
— 高斯光束 U93}-){m
组件 _4TH4~cY
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 $Vsk Ew"|M
探测器 A2^\q>_#
— 视觉感知的仿真 )64@2 ~4y
— 电磁场分布 a-y+@#;2_
建模/设计 " -_fv5jL
— 场追迹： L Y6;.d$ J
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。 B LN^ <X/
$4-$ pL6"
2. 系统说明 3Uqr,0$p
L{:9Cx!F
qNI,
62
3. 模拟 & 设计结果 0 - ><q
Q=BZ N]g2
4. 总结 G,TM- l_uw
X_qf"|i
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 GRMiQa
~n[ d4qV&
第1步 wg ^sGKN
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。 J~%K_~Li
v4?x.I
第2步 u4m,'XR
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 H1 I{/g
fKp#\tCc y
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 MWI4Y@1b S
dp++%:j
应用示例详细内容 6Ztq
\Z^TXyu
系统参数 u583_k%
6``'%S'#
1. 该应用实例的内容 wx\v:A
~ )qtply
e`d%-9
2. 设计&仿真任务 [v$0[IuY,
"oWwc
zzO
由于制造和技术的原因，像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应，从而影响SLM的光学性能，并在接下来的工作中对其进行研究。 ! E,A7s
mK[)mC
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3. 参数：输入近乎平行的激光束 V~S0hqW[
Q9U f.Lh2
XGJj3-eW {
4. 参数：SLM像素阵列 klQC2drS
n"+ [ :w4
|?Frj
5. 参数：SLM像素阵列 a k ->ML
IGS1|
)foq),2
应用示例详细内容 ?|WoIV.
?notxE7 ]
仿真&结果 _2k ]3z?
M~WijDj
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM w$H^q
!(
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)。 Rop'e 8Q
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。 u\LiSGePN
b8$gx:aJ>$
2. VirtualLab的SLM模块 RaWG w
.fN"@l
S{FROC~1R
为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 WuPH'4b 5
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。 F 6o_ b4l
!lx TX
3. SLM的光学功能 tniDF> Rb
h@: TpE+N
在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 X/z6"*(|/
为此，将区域填充因子设置为60%。 TpmwD{ c[\
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。 CPVjmRUF|
1rKlZsZ#*
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd JT "B>y>
_<=S_ <$2
此处，场(Ex方向)的（Wrapped）位相如下图所示，其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 }Ow >dV ?
CM<]ZG7
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd ~/ 8M 3k/
rgSOS-ox
4. 对比：光栅的光学功能 4|mD*o
上述的像素效应可以用相似光学功能的2D周期结构的进行比较。 < 'f dkW
所示函数(Ex的振幅)相当于一个SLM，其像素提供一个常数位相函数。 "z0zpHXek
通过这种光栅，能够将光衍射到几个衍射级次，衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 @g2 cC
级次越高振幅衰减越快，所以只有0级，1级以及2级贡献了主要的光强部分。 KhCzD[tf
这意味着，对于SLM，我们所期望的光分布具有有较高的级次，其光强由区域填充因子决定。 5Xl /L
{K4+6p
 }tH[[4tw,
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd ZDD. .j
vj51
g@
5. 有间隔SLM的光学功能 UA4J>1 i
现在，基于像素阵列的区域填充因子，我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。 JJltPGT~Oa
is1' s[
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd !/^-;o7
%V1Z~HC
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 <V7>?U l
a 4 =N9X
% r-V2)
6. 减少计算工作量 2RqbrY n
 qw7@(R'"
采样要求： 'WI^nZM
至少1个点的间隔(每边)。 aM@z ^<Ub
如在有效区域，用户指定60%区域填充因子，模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 ^ K7ic,{
{&P
FXJ
采样要求： wO :Sg=,
同样，至少1个点的间隔。 :Gu+m
假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 >_c5r?]S G
随填充因子的增大，采样迅速增加。 "]m+z)lWd
|y h\
为优化大填充因子条件下的计算工作量，减小相关阵列尺寸是非常有效的方法。 Ti2Ls5H}
如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%)，这种简化是非常适用的。 Q~MC7-n >
如果只考虑标记的范围，仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 DNR~_3Aq
通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 kdxz !
6ns! ~g@
[F_/2+e
减小SLM阵列尺寸后计算所得的振幅分布几乎和全阵列一样。 -*~CV:2iq-
3)ma\+< 6
7. 指定区域填充因子的仿真 +vNZW@_$D
hY*0aZ|(
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。 6vp *9
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。 8>7RxSF
因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 +B' 8|5tPX
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)。 X*g(q0N<S
Q| ,B*b
Tzt , /e
8. 总结 ' lo
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 6oinidB[l
*d(SI<j
第1步 xr qv@/kJ
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。 =?])['VaA
_TUk(Qe
第2步 `:wvh(
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 X53mzs
扩展阅读 ESg+n(R
扩展阅读 [xfaj'j=@
开始视频 R# n%cXc|
- 光路图介绍 !j1[$% =#
该应用示例相关文件： nx:KoB"ny
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