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空间光调制器(SLM.0002 v1.1) w paI}H#
yg^ 4<A
应用示例简述 gTQc=,3l3
Z}AhDIw!G
1. 系统细节 !jTxMf
光源 _2a)b(<tF
— 高斯光束 )z_5I (?&
组件 3
,f3^A
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 9*2Q'z}_
探测器 Y6[ O
s1
— 视觉感知的仿真 8+,I(+
— 电磁场分布 E)iX`Xq|0{
建模/设计 LTTMxiq[*
— 场追迹： S8,e `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。 Vo;0i$
98rO]rg
2. 系统说明 v8y !zo'
re x M S
!"LFeqI$lr
3. 模拟 & 设计结果 8xb({e4
<dKHZ4
4. 总结 ]Om;bmwt
s}<i[hY>
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 {
V$}qa {P
ELZ@ 0,
第1步 9]^q!~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。 F|&%Z(@a
+&4@HHU{G
第2步 w
y&yK*w
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 R r 0]~2R
Od+nBJ
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 'x,6t66*"l
wCEcMVT
应用示例详细内容 =bOMtQ]
Hbl&)!I
系统参数 F*J bTEOn
i.0d>G><@
1. 该应用实例的内容 :0kKw=p1R
"9IR|
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Va
2. 设计&仿真任务 MP
p
`4,]Mr1b
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。 5Y>fVq{U?;
OyQ[}w3o|
3. 参数：输入近乎平行的激光束 }\QXPU{UVd
XZ"o OE0=
-XfGF<}r
4. 参数：SLM像素阵列 pQoZDD@B$
t9r
R>Y9
$+ORq3
5. 参数：SLM像素阵列 g: YUuZ
Q N;GMX5&
{S`Rr/E|%
应用示例详细内容 kyf(V)APPu
zp\_5[qJ;
仿真&结果 *G[` T%g
mr,G H x
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM X([@}ren
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)。 & j*Ylj}
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。 Ym#io]
*,
R ~[g
2. VirtualLab的SLM模块 _ucixM #
CoV @{Pi
dKmPKeJM
为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 0R;`)V\^
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。 nv3TxG
p
~)\!
3. SLM的光学功能 ` (]mUW
X7SSTcA
在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 $#_^ uWN-M
为此，将区域填充因子设置为60%。 [OFT!=.y &
首先，获得场(Ex方向)的振幅，分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 UMH~Q`"
eGUe#(I /
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd qv`:o
`
I#xhmsF
此处，场(Ex方向)的（Wrapped）位相如下图所示，其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 `F~Fb S
0Qg%48u
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd d;a"rq@a)
mo]>Um'F
4. 对比：光栅的光学功能 :I^4ILQCD
上述的像素效应可以用相似光学功能的2D周期结构的进行比较。 :(I=z6
所示函数(Ex的振幅)相当于一个SLM，其像素提供一个常数位相函数。 G
}M!
通过这种光栅，能够将光衍射到几个衍射级次，衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 ]@qD4:
级次越高振幅衰减越快，所以只有0级，1级以及2级贡献了主要的光强部分。 ^.M_1$-
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。 Y5TBWcGU%
w$749jGx
 Y3xEFqMU
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd V{{UsEVO
t 5 QGXj
5. 有间隔SLM的光学功能 VKi3z%kwK
现在，基于像素阵列的区域填充因子，我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。
K4^B ~ 0~
72y!cK6
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd tOPk x(
B,Jn.YX
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 eoPoG C
`~@}f"c`u
b{ W ,wn
6. 减少计算工作量 l> >BeZ
 os(}X(
采样要求： hflDVGBW
至少1个点的间隔(每边)。 u[!E x=9W
如在有效区域，用户指定60%区域填充因子，模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 Y C}$O2
B^hK
采样要求： *1}vn%wvn
同样，至少1个点的间隔。 !" : arK
假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 6:\z8fY D
随填充因子的增大，采样迅速增加。
T f^O(
C%'eF`
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。 BimM)4g
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。 q 5w)i
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)。 Rh7=,= u
通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 i ainl@3Qj
i4
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Xg97[ I8/
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。 5xG/>f n
%P]-wBJw
7. 指定区域填充因子的仿真 1x|/z,
dk2o>jI4;
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。 o6
[i0S
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。 5{6ebq55"
因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 0M>%1 *
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)。 *$>$O%
Y'%_--
] cI(||x
8. 总结 ZZ6F0FLXJ
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 g:c
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8%9OB5?F6
第1步
4HDQj]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。 2 !Ex55
~L zTqMHM
第2步 G ,i%:my7
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 @)8 C
扩展阅读 wwmO Dw<tT
扩展阅读 v]27+/ a$c
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oAp I/o
- 光路图介绍 * *O4"+Xi8
该应用示例相关文件： <`m.Vbvm"
- SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 I!Za2?
- SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 |
