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)
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noiUi>G;:
应用示例简述 w=Xil
hv 18V>8
1. 系统细节 (q+U5Ls6
 光源 $a(EF 6
— 高斯光束 SGn:f>N
 组件 {uEu ^6a5
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ,o-BJ 069
 探测器 X$w ,zb\
— 视觉感知的仿真 SS@F:5),
— 电磁场分布 Rt{qbM|b&
 建模/设计 BgLK}p^
— 场追迹： kKnz F
 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。 E<;C@B
>IO}}USm
2. 系统说明 afRUBjs

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3. 模拟 & 设计结果 IbAGnl{

-p =b5L
4. 总结 Hs<vCL \
Riid,n
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 az3rK4g
6bCC6G
第1步 dE2(PQb*P
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。 rkW*C'2fz
zRsG$)B
第2步 ZK4/o
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 Q}ho Y
?}y?e}y*xZ
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 dL5u-<y&
E7^r3#s
应用示例详细内容 6JBE=9d-Q
X<J NwjM%
系统参数 )y-y-B=+T
rz0~W6 U
1. 该应用实例的内容 rwr>43S5<3

1cWUPVQ
R+IT)2
2. 设计&仿真任务 8E1swH5z
U.UN=uv_
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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t>><|~wp
3. 参数：输入近乎平行的激光束 ZZp6@@zyq'

:a(er'A
<e|I?zI9-
4. 参数：SLM像素阵列 EI6K0{'&X

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5. 参数：SLM像素阵列 /,A:HM>B

~=i9]%g?
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应用示例详细内容 2:^Dv1J)rD
jD9^DzFx
仿真&结果 PvX>+y5
b_@MoL@A!
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM Lh0Pvq0C
 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)。 85YE6^y
 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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;muxIr`?
2. VirtualLab的SLM模块 !lp*0h(7
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B/g.bh~)q
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 Hrm^@3
 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。 /<)A!Nn+F
V9f$zjpw
3. SLM的光学功能 ju`x
_oxhS!.*
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 \wqi_[A
 为此，将区域填充因子设置为60%。 Q)S0z2
 首先，获得场(Ex方向)的振幅，分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 pq$`T|6^

v<N7o8
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd XqMJe'%r
> f,G3Ay
 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。 VeidB!GyP

4% )I[-sH
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd G4][`C]8c
;HRIB)wF
4. 对比：光栅的光学功能 'Y{fah
 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。 &u0JzK
 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。 1*<m,.$
 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)。 dBkw.VOW
 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。 aaW(S K
 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。 tb#. Y
jFfuT9oId
Hy~kHBIL
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd ;LM`B^Q]s
WrBiAh,
5. 有间隔SLM的光学功能 "pGSz%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。 yUcWX bT@

eSNi6RvE
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd N0h* |
&|'k)6Rx
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 Y}BT| "

'B0= "7
K9h{sC
6. 减少计算工作量 + >?"P^

M:i;;)cq

s 8O"U%
采样要求： R:8\z0"L*
 至少1个点的间隔(每边)。 fH[Yc>(oj
 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。 FYU)sQ
WBdC}S }3t
采样要求： 7kJ =C
 同样，至少1个点的间隔。 Obwj=_+upd
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 x-0S-1M
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 :s|" ZR
qBL>C\V +
 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。 2Ur9*#~kGp
 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。 G`3/${ti
 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)。 @*kQZRGK7
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 *0M[lR0t

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CtiTXDc_

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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CsfGjqpf
7. 指定区域填充因子的仿真 t@dv$W2 "
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 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。 q5<'pi
 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。 |/rms`YQ
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 A"Q6GM2;Io
 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)。 q^5j&jx Vl

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8. 总结 ! *Snx
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 ro:B[XE
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第1步 36ygI0V_
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。 )nncCUW
^lADq']
第2步 $J]VY;C!
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 |T!ivd1G
扩展阅读 _`'VOY`o
扩展阅读 |^: A,%>
 开始视频 iKs @oHW
-    光路图介绍 NrQGoAOw
 该应用示例相关文件： Ll4/P[7:?
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 "N'|N.,
-     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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