空间光调制器像素处光衍射的仿真

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时间:2016-11-24 20:12来源:未知作者: infotek点击:次打印

>pfeP"[(3   空间光调制器(SLM.0002 v1.1) N:| :L:<1   N,Ma\D+^t   应用示例简述 *7h~0%WR   rV%T+!n%c   1. 系统细节 )xV37]    光源 <N=k&\   — 高斯光束 Fk/I (Q    组件 JpfA+r   — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 3tTOs    探测器 xjo`u:BH   — 视觉感知的仿真 `-pw P   — 电磁场分布 (O0Ry2uk    建模/设计 KM?4J6jH   — 场追迹： Mc@9ivwL#    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。 z.cDbkf}   O0qG 6a   2. 系统说明 x'`{#bKD   Z2$_9.   ?CQE6ch   3. 模拟 & 设计结果 xO )c23Z)]   hI86WP9*   4. 总结 ;pW8a?   TI7$ J#   考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 1z6aMd6.   !+PrgIp>   第1步 _Rii19k   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。 LBy`N_@   CXrOb+   第2步 M#'7hm6   分析不同区域填充因子的对性能的影响。 N# }w1]    +x 3x   产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 zas&gsl-;   kT@ITA22   应用示例详细内容 `}),wBq   VAL? Z   系统参数 #AGO~#aK   =Q_1Mr4O   1. 该应用实例的内容 >j=ZB3yZ   $#hU_vr   b\}a    2. 设计&仿真任务 ,H7_eVLWR   89&9VX^A   由于制造和技术的原因，像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应，从而影响SLM的光学性能，并在接下来的工作中对其进行研究。 \|Af26   Qf=^CQ=lV   3. 参数：输入近乎平行的激光束 yQrgOdo,w   DS(>R!bb   %HG+|)b   4. 参数：SLM像素阵列 Cb +sE"x]   kC.dJ2^j+   ` 7iA?;   5. 参数：SLM像素阵列 QlGK+I>y;   UJ}}H}{   NRx 7S9W   应用示例详细内容 ; pBLmm*F   XE2Un1i}j1   仿真&结果 |Gz<I   F`:Q   1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM UmVn:a    由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，2f系统等)。 j_rO_m<8    内置的SLM模式可以实现从简单透射函数到包含像素和间隔的阵列的自动转换。 jo"nK,r   bW W!,-|R   2. VirtualLab的SLM模块 w]gLd   B1}i0pV,,   7-B|B{]    为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 h/\v+xiF    必须设置所设计的SLM透射函数。因此，需要输入文件SLM_Transmission_Function.ca2的路径。 VjWJx^ZL#   ^N<aHFF   3. SLM的光学功能 (>0`e8v!   wetu.aMp    在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 lD$s, hp    为此，将区域填充因子设置为60%。 tQzbYzG b7    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。 Gk 5'|s   MlWKfe<   所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd zdJPMNHg   ;b [>{Q;    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。 )2).kL>   LkJq Bg   所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd TYuP EVEXZ   _(f@b1O~   4. 对比：光栅的光学功能 z\tY A    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。 IA0vSF:    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。 ByjfPb#    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)。 A/=cGE    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。 &G%AQpDW5    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。 :j+E]|d(~6   \)28,`   3)VO{Cj!   所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd 2+pw%#fe   w31O~Ve   5. 有间隔SLM的光学功能 ruagJS)+   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。 vhOh3   nycJZ}f:wP   所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd g[i;>XyP   T+XcEI6w   下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 6' *6tS   f AStM:   a'`i#U   6. 减少计算工作量 }%w;@[@L   VT>-*   X{xkXg8h   采样要求： E7h@c>I K    至少1个点的间隔(每边)。 51s\)d%l    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。 qX5]\nX&G   (1S9+H>g   采样要求： 0 F8xS8vK+    同样，至少1个点的间隔。 WClprSl8    假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 u@D5SkT    随填充因子的增大，采样迅速增加。 3 a(SmM:   t#M[w|5?    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。 !pe[H*Cy    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。 |qpm    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)。 P `<TO     通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 8u[.s`^   CNuE9|W(vI   dT1UYG}>j   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。 d<?Zaehe\   *W2] Kxx*   7. 指定区域填充因子的仿真 \zcSfNE   uR")@Tc    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。 M&zB&Ia"'    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。 L9hL@    因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 MeV4s%*O+    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)。 jMWTNZ   lKQjG+YF   :;#^gvH   8. 总结 :n<l0    考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 ( K-7z   :' t"kS   第1步 ~&0lWa   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。 E]{0lG`l   ! ,]Fx   第2步 !N:w?zsp   分析不同区域填充因子的对性能的影响。 ~Gg19x.#uW   扩展阅读 brE%/%!e   扩展阅读 K~&3etQF    开始视频 T?n[1%K   -    光路图介绍 YS9)%F=X    该应用示例相关文件： -K^(L#G   -     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 (s1iYK   -     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究