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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应用示例简述 >8EIm
- wCfwC
1. 系统细节 @*!8
 光源 ]M#_o]
— 高斯光束 FL-sXg
 组件 SxH b76 ;
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 .%.J Q
 探测器 HPT$)NeNc
— 视觉感知的仿真 ]H%y7kH8
— 电磁场分布 -FdhV%5]
 建模/设计 R{u/r%
— 场追迹： r;SA1n#
 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。 'f]\@&Np
j#zUO&Q@
2. 系统说明 3lQGU

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xV}-[W5sr'
3. 模拟 & 设计结果 ``DS?pUY

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4. 总结 Y2HF
Ar,B7-F!
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 ?u/RQ 1
ZxLgV$U
第1步 $QN}2lJ>
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。 ]+Ik/+Nz
[HLXWu3
第2步 @WEDXB
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 3%p^>D\
AQ7w5}g+V
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 ?@!dc6
-YPUrU[)
应用示例详细内容 EPkmBru ^
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系统参数 +O8rjVg)
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1. 该应用实例的内容 %L,mj

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R9xhO!
2. 设计&仿真任务 jv_z%`
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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 1CXO=Q

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4. 参数：SLM像素阵列 .W>LEz'

C+tB$yahO
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5. 参数：SLM像素阵列 2<q.LQ}<

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应用示例详细内容 Okxuhzn>"
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仿真&结果 #k?uYg8
}JPLhr|d^
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM ,E ]vM&
 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)。 #$-{hg{
 内置的SLM模式可以实现从简单透射函数到包含像素和间隔的阵列的自动转换。
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2. VirtualLab的SLM模块 x6N)T4J(
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Wl?0|{W
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 xfegi$
 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。 P-]u&m/6
-?%81 z.Qq
3. SLM的光学功能 JO[7_*s
`|&#=hl~
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 V)<Jj
 为此，将区域填充因子设置为60%。 J> Z.2
 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。 D[i?T3i

b;xn0sDn#
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd g$S|CqRG
rvEX;8TS
 此处，场(Ex方向)的（Wrapped）位相如下图所示，其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 "($"T v2

>>nOS]UL
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd 4 x|yzUx
$@utlIXA'
4. 对比：光栅的光学功能 .30eO_msK
 上述的像素效应可以用相似光学功能的2D周期结构的进行比较。 w#qE#g %1
 所示函数(Ex的振幅)相当于一个SLM，其像素提供一个常数位相函数。 #EG$HX]
 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)。 -F7P$/9
 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。 H6/n
 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。 A r,fmq
Ie"eqO!
)JA9bR <
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd m:-=K
H3#rFO"C*
5. 有间隔SLM的光学功能 {J~VB~('
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'!p^/6?

M4}b lh#
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd -4Hf5!
SPu+t3
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 ]L6[vJHx

+d!"Zy2|B
Bcl6n@{2f
6. 减少计算工作量 )=TS)C4

*e,GXU@

O_4j"0
采样要求： 89Ch'D
 至少1个点的间隔(每边)。 \%/Y(YVm
 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。 T/$hN hQK
uz;zmK
采样要求： FE'F@aS\
 同样，至少1个点的间隔。 9M;k(B!
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 :meq4!g{1
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 Vw";< <0HZ
9f #6Q*/
 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。 hMnJH_siY
 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。 $+WMKv@<
 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)。 bIy:~z5
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 |C`.m|

~0V,B1a
v43FU3

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。
UPcx xtC
9s2N!bx
7. 指定区域填充因子的仿真 vYNu=vnM
dV7~C@k6k8
 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#3!Q!C^
 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。 1X-fiQJe
 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(1dq
 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)。 %Z-B{I(

oi\e[qE
el3lR((H
8. 总结 t|]2\6acuc
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 D:#e;K
VRA0p[
第1步 `VXC*A
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。 Om5+j:YM
JW9U&Bj{
第2步 ;@s'JSPt
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 ICm/9Onh&
扩展阅读 !g7bkA
扩展阅读 J_N`D+m
 开始视频 XAb-K?)
-    光路图介绍 #G\;)pT
 该应用示例相关文件： `kM:5f+>W
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 |#J!oBS!
-     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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