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空间光调制器(SLM.0002 v1.1) Bi2be$nV
vAi NOpz#
应用示例简述 J8I_tF6
zq -"jpZG
1. 系统细节 qG3 [5lti
光源 q/ -8sO}q
— 高斯光束 n~N>c*p
组件 aZ^P*|_K3
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ! U. Xb6
探测器 fI(u-z~,
— 视觉感知的仿真 Vzf{gr?
— 电磁场分布 cY?<
W/
建模/设计 ^! / 7
— 场追迹： aCzdYv\} &
一个SLM像素阵列处光传播的仿真，仿真中包括了SLM像素间无功能间隔引起的衍射效应。 c\~H_ ~F
4K` N3
2. 系统说明 +cv7]
L'=2Uk#.D
X_|W#IM*+
3. 模拟 & 设计结果 #+Z3!VS
c7T9kV 8hS
4. 总结 GgkljF@{}
<(W0 N|1v
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 SvC|"-[mJ
-\:#z4Tc
第1步 49n .Gc
将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 7><n e|%
FSv')` }
第2步 wJ-G7V,)
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 1L1_x'tT%
< y5V],-U
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 ) \_xB_K\
u%?u`n2'
应用示例详细内容 L;30& a
1BQTvUAA
系统参数 s>z$_
]$(: :'pmK
1. 该应用实例的内容 6dTq&GZ\
{H s" "/sb
k7P~*ll$
2. 设计&仿真任务 d{+ H|$L`
:0>wm@qCQ
由于制造和技术的原因，像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应，从而影响SLM的光学性能，并在接下来的工作中对其进行研究。 @-~YQ@ 08`
mLX1w)=r
3. 参数：输入近乎平行的激光束 pv039~Sud
AfW63;kH
Gxfw!aF~
4. 参数：SLM像素阵列 ~a m]G0
I!lzOg4~
K[)N / Q
5. 参数：SLM像素阵列 K0 .f4 o
J411bIxD+q
b1{~j]"$L
应用示例详细内容 KT xdZ t
vai.",b=n6
仿真&结果 Y9~;6fg
d_#\^! 9
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM ERQ a,h/
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)。 d$)'?Sf]h
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。 !3Fj`Oh
OqUEj 0 X
2. VirtualLab的SLM模块 xjOy3_Js
3P Twpq1
f|Kd{ $VO
为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 DrbjqQL+.
必须设置所设计的SLM透射函数。因此，需要输入文件SLM_Transmission_Function.ca2的路径。 oQ~Q?o]Ri
k\_>/)g
3. SLM的光学功能 G;615p1
6"WR}S0o
在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 `
_()R`=
为此，将区域填充因子设置为60%。 Gdnk1_D>
首先，获得场(Ex方向)的振幅，分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 'GQ1;9A57
FOpOS?Cr'
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd V uFM jY
&5 /`6-K
此处，场(Ex方向)的（Wrapped）位相如下图所示，其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 DU$ ] e1
7>xxur&
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd R6dw#;6{I
0*V RFd4
4. 对比：光栅的光学功能 Cca(
oV
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。 X obiF
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。 oTo'? E#
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)。 W5}.W Fu
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。 m }6GVQ'Q
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。 Nt67Ye3;
%^ ^2
 xuO5|{ h
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd ^mFuZ~g;?
dW;{,Q
5. 有间隔SLM的光学功能 }txHuq1Q.
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。 a}#[mw@m=
^R1
nOo/
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd eB/3MUz1
$y\'j5nk3
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 kxoJL6IC
0 0?^!';
GB\.msls
6. 减少计算工作量 ?nrd$,
 +Es3iE @
采样要求： MR%M[SK1
至少1个点的间隔(每边)。 `kyr\+hp
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。 s \#kqw\x
LYGFE jS[
采样要求： 6VolTy@(x
同样，至少1个点的间隔。 ]jG%<j9A
假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 ) gvX eJ
随填充因子的增大，采样迅速增加。 wke$
FOB9CsMe
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。 |^Try2@
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。 R_uA!MoLs
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)。 b'Z#RIb
通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 =NA L*4 c+
N_$ X4.7p
[:a;|t
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。 tNbCO+rZ
e x $d~
7. 指定区域填充因子的仿真 &AGV0{NMh]
RK /SeS
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。 :
i3 -7 k
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。 % ,a.431gi
因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 g-o Hu8
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)。 eN >=x40
-{pcb7.xuv
'68{dyFZL
8. 总结 +
R])u5c'
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 7\JRHw
?.|qRzWL
第1步 *`ji2+4Sjw
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。 (8@._
|w6:mtaS
第2步 r4Pm
i
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 0%k`* 8
扩展阅读 D?qA
aq&4
扩展阅读 [>;U1Wt
开始视频 ;*wZgl
- 光路图介绍 b,D+1'
该应用示例相关文件： 2<fG= I8
- SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 $oq& uL
- SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 |
