空间光调制器像素处光衍射的仿真

IFF92VD&   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

rEB@$C^   空间光调制器(SLM.0002 v1.1) -(   9aze>nxh.   应用示例简述 Nv(9N-9r   ldiD2 Q   1. 系统细节 {ys=Ndo8    光源 +kzo*zW$L   — 高斯光束 ;1%-8f:lW    组件 U)E(`{p]   — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 sg $rzT-S4    探测器 7R6ry(6N   — 视觉感知的仿真 Q36qIq_0e   — 电磁场分布 .P[ _<8    建模/设计 Bj1?x   — 场追迹： -'t)=YJ    一个SLM像素阵列处光传播的仿真，仿真中包括了SLM像素间无功能间隔引起的衍射效应。 KY51rw.   G+X Sfr   2. 系统说明 n=y[CKS   [_1G@S6Ex   _*1`@   3. 模拟 & 设计结果 nlW +.a[   "#{4d),r   4. 总结 hRUhX[   4nh>'v%pD   考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 &e#~<Wm82   3'cE\u   第1步 *Zt#U#   将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 KG|n   LUM@#3&   第2步 P:k>aHnW   分析不同区域填充因子的对性能的影响。 PIdikA   TFkZpe;   产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 `f*Q$Ulqx   ^j31S*f&:   应用示例详细内容 G 8g<>d{j   $W!!wN=B   系统参数 ihIVUu-M   MP_ ~<Q   1. 该应用实例的内容 HY&aV2|A1   +n{#V;J   Wu[&Wv~   2. 设计&仿真任务 =a@j=   hc>HQrd   由于制造和技术的原因，像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应，从而影响SLM的光学性能，并在接下来的工作中对其进行研究。 _'{_gei_P   eU".3`CtY   3. 参数：输入近乎平行的激光束 7UVzp v   OY;*zk   Xq_5Qv   4. 参数：SLM像素阵列 ] n_ k`   "4riSxEyF   }o(zj=7   5. 参数：SLM像素阵列 C8Qa$._   F'4w;-ax   0 q}*S~   应用示例详细内容 +nXK-g;)'   9Iwe2lu   仿真&结果 1IC~e^"   {`LU+   1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM DW5Y@;[    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)。 5nT"rA    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。 Z4S!NDMm~   /& Jan:   2. VirtualLab的SLM模块 3I)VHMC   v"b+$*   \;qW 3~    为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 kYG/@7f/    必须设置所设计的SLM透射函数。因此，需要输入文件SLM_Transmission_Function.ca2的路径。 gW>uR3Ca4   Fl kcU `j   3. SLM的光学功能 [N7{WSZ&   `j,Yb]~s79    在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 ^(vs.U^U<    为此，将区域填充因子设置为60%。 sz:g,}~h    首先，获得场(Ex方向)的振幅，分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 mZSD(   [@J/eWB   所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd A mNW0.}   pR(jglm7-    此处，场(Ex方向)的（Wrapped）位相如下图所示，其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 '*5i)^   [x+FcXb   所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd oW ::h B   dIN$)?aB0   4. 对比：光栅的光学功能 _FpTFf B    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。 U>]$a71    所示函数(Ex的振幅)相当于一个SLM，其像素提供一个常数位相函数。 JMrEFk    通过这种光栅，能够将光衍射到几个衍射级次，衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 0AZ")<^~7    级次越高振幅衰减越快，所以只有0级，1级以及2级贡献了主要的光强部分。 Z/k:~%|E    这意味着，对于SLM，我们所期望的光分布具有有较高的级次，其光强由区域填充因子决定。 c6h.iBJ '   iiT"5`KY   ?[@J8   所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd /t+f{VX$   B"h#C!E   5. 有间隔SLM的光学功能 NQBpX   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。 /]K^ rw[   ^2Fei.?T.   所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd  gbF+WE   \.MR""@y`{   下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 r_ I5.gK   $"+djI?E9   O_`VV*   6. 减少计算工作量 OI|[roMK   B<5R   A P)L:7w'e   采样要求： Y<N5# );f    至少1个点的间隔(每边)。 mk.9OhYY    如在有效区域，用户指定60%区域填充因子，模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 ) i;1*jK   u+Y\6~ =+   采样要求： Cn,d? H    同样，至少1个点的间隔。 s'!Cp=xQF"    假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 CAfGH!l!    随填充因子的增大，采样迅速增加。 W0dSsjNio   |XQIfW]A    为优化大填充因子条件下的计算工作量，减小相关阵列尺寸是非常有效的方法。 L-ET<'u    如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%)，这种简化是非常适用的。 ck:T,F{}    如果只考虑标记的范围，仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 6a[}'/    通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 6HT;#Znn   \y97W&AN   5eLtCsHz   减小SLM阵列尺寸后计算所得的振幅分布几乎和全阵列一样。 h; p>o75O   ,]|#[8   7. 指定区域填充因子的仿真 `7c~mypx   fz| cnU    由于间隔非常狭窄，Hamamatsu’s X10468 指定填充因子为98%，需要更多的采样点进行计算。 T- .%    全阵列尺寸798×600像素将需要79992×60600个采样点，需要极高的计算量。 YmL06<Mh    因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 s2h@~y    在优化的帮助下，可对指定区域填充因子进行研究(该仿真仍需约256GB的内存)。 ^yWL,$   }JF13beU   MLXNZd   8. 总结 e^8 O_VB   考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 SWH2   L{X_^   第1步 ]] !VK   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。 bGN:=Y'   `95r0t0hh\   第2步 &-;4.op   分析不同区域填充因子的对性能的影响。 yMG1XEhuG   扩展阅读 :0Bq^G"ge   扩展阅读 PY{ G [    开始视频 m4**~xfC   -    光路图介绍 ,BH@j%Jmy    该应用示例相关文件： #jkf1"8C   -     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 urbp#G/>   -     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究