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空间光调制器(SLM.0002 v1.1) ,WK$jHG]
5 FKd{V'
应用示例简述 g}KZL-p4\m
xmx;tq
1. 系统细节 !jnIXvT1qy
光源 fG5} '8
— 高斯光束 oF^hq-xcP
组件 I omJo
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 0 d]G
探测器 _oVA0@#n
— 视觉感知的仿真 ha~s<
I
— 电磁场分布 BQg]$Tr?
建模/设计 YcZ4y@6"
— 场追迹： 1\{F.v
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。 r0bPaAKw
@ xr
2. 系统说明 X6 cb#s0|
gOAluP
kn|l 3+
3. 模拟 & 设计结果 nQmYeM
>f8,YisH
4. 总结 Jz'+@q6h
bOKNWI
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 S`KCVQ>V
9%6`ZS~3
第1步 .CpO+z
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。 '|T=
zxdO3I
第2步 ZW%`G@d"H-
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 f'U]Ik;Jy
t Ya8I/HpT
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 o-= lH tR
3 Gv
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应用示例详细内容 WE]^w3n9
~T9[\nU\
系统参数 ztpb/9J9
SiT & p
1. 该应用实例的内容 .5xg;Qg\Y
UkV] F]
T7'$A!c
2. 设计&仿真任务 ^ + <uHd>
D IN
PAyY
由于制造和技术的原因，像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应，从而影响SLM的光学性能，并在接下来的工作中对其进行研究。 -Ma"V
N\$w pDI~
3. 参数：输入近乎平行的激光束 %}:J
9vra
")OLm kC
iN*@f8gf
4. 参数：SLM像素阵列 _: K\v8
}Jfo(j
)`^:G3w
5. 参数：SLM像素阵列 kpu^:N &
jFfki.H
Tp13V.|
应用示例详细内容 sTz *tSwQv
u'p J 9>sC
仿真&结果 - C+vmY*@
kz^G.5n
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM Y)`+u#`
R
由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，2f系统等)。 ? Dm&A$r
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。 p'*UM%@SIY
9 h{G1XL
2. VirtualLab的SLM模块 n21J7;\/+
E.9F~&DPJ<
rGWTp N
为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 U|nk8 6r
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。 Jk*MxlA.b
R7 i*f/m
3. SLM的光学功能 JSU\ Hh!
?x97 q3I+]
在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 L;[*F-+jD
为此，将区域填充因子设置为60%。 S SXSgp
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。 k s}o9[D3
O]>`B{
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd ;l'I. j
p* @L1
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。 $u :=lA:N
zBbTj IFQ
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd LHb {9x
1yu!:8=ee
4. 对比：光栅的光学功能 L;"<8\vWB
上述的像素效应可以用相似光学功能的2D周期结构的进行比较。 xph60T
所示函数(Ex的振幅)相当于一个SLM，其像素提供一个常数位相函数。 \w3wh*
通过这种光栅，能够将光衍射到几个衍射级次，衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 DYS(ZY) 4
级次越高振幅衰减越快，所以只有0级，1级以及2级贡献了主要的光强部分。 |zMQe}R@%
这意味着，对于SLM，我们所期望的光分布具有有较高的级次，其光强由区域填充因子决定。 d:D2[
HD ~9EK~
 qU}DOL|
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd 4]bT O
E !8y|_(j
5. 有间隔SLM的光学功能 IjNm/${$
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。 aI{[W;43T
zkMQ= ,[
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd
r2G<::<zL
vl<J-+|0C
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 g:Dg?_o
^?2txLv,6
RA6D dqT~
6. 减少计算工作量 9c 6=[3)V
 [>-k(D5D
采样要求： ^{w&&+# ,q
至少1个点的间隔(每边)。 g@Zc'g/XB
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 o7;h$h!H
%_
~[+ ~#
采样要求： >HFJm&lQ
同样，至少1个点的间隔。 Q%7EC>V
假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 T DoYp
随填充因子的增大，采样迅速增加。 ^.(]i \V_
7,1idY%cy
为优化大填充因子条件下的计算工作量，减小相关阵列尺寸是非常有效的方法。 /a
q%l]hQ@
如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%)，这种简化是非常适用的。 Bg`b*(Q
如果只考虑标记的范围，仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 ,w6?}
N
通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 ^{s)`j'I*
Pc3u`Q L?
*=v
RX!sI,
减小SLM阵列尺寸后计算所得的振幅分布几乎和全阵列一样。 =8iM,Vl3
hCmOSDym
7. 指定区域填充因子的仿真 ?o4&cCFOE
O!g>
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由于间隔非常狭窄，Hamamatsu’s X10468 指定填充因子为98%，需要更多的采样点进行计算。 8X%;29tow
全阵列尺寸798×600像素将需要79992×60600个采样点，需要极高的计算量。 R:e:B7O~0
因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 h %nZKhm
在优化的帮助下，可对指定区域填充因子进行研究(该仿真仍需约256GB的内存)。 &^<94l
*f( }@U
8{ep`$(K@
8. 总结 /EC m
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 C.@zV t
/eI38>v
第1步 1)r1/0
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。 IOA{l N6
Qu\E/T`
第2步 y?rsfIth`
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 NlKnMgt~
扩展阅读 TC2aD&cw{
扩展阅读 ecH y. 7H
开始视频 .Ybm27Dk
- 光路图介绍 u&qdrK x
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