首页 -> 登录 -> 注册 -> 回复主题 -> 发表主题
光行天下 -> 讯技光电&黉论教育 -> 空间光调制器像素处光衍射的仿真 [点此返回论坛查看本帖完整版本] [打印本页]

infotek 2024-11-11 07:55

空间光调制器像素处光衍射的仿真

空间光调制器(SLM.0002 v1.1) M =!RJ%6f  
NdS6j'%B@7  
应用示例简述 R7L:U+*V"  
>t/P^fr_F  
1. 系统细节 Kzs]+Cl  
 光源 pLFJ"3IJB  
— 高斯光束 lD8&*5tDmP  
 组件 da[u@eNrnX  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 [Z5Lgg&  
 探测器 +G!N@O  
— 视觉感知的仿真 !*0\Yi,6  
— 电磁场分布 zs@#.OEH  
 建模/设计 PC| U]  
— 场追迹: 5!55v  
 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。 s7FJJTn  
<(]e/}  
2. 系统说明 b"ypS7 _  
<bwsK,C  
|EJ&s393&  
3. 模拟 & 设计结果 :%dIX}F  
.qyk[O  
4. 总结 H<M ggs-  
,t+5(qi  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 ) #/@Jo2F  
?I`BbT}  
第1步 rx*1S/\PPc  
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。 P&/PCSf  
|5wuYG  
第2步 cJ G><'  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 6?/$K{AI  
}57wE$9K  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 S8O^^jJq;  
`  L(AvSR  
应用示例详细内容 K_iy^|0)5]  
:\@WY  
系统参数 qAsZ,ik  
,`/J1(\ nd  
1. 该应用实例的内容 2&E1)^  
&(fB+VNrOH  
`0rEV _$  
2. 设计&仿真任务 |H.(?!nTb  
^;3z9}9  
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。 Gd)@PWK  
wSp1ChS k  
3. 参数:输入近乎平行的激光束 k;p:P ?s5Y  
>Au]S `  
(Al.hEs'  
4. 参数:SLM像素阵列 @WX]K0 $;  
X6mY#T'fQ  
D-.XSIEMu  
5. 参数:SLM像素阵列 B.&ly/d  
eR(PY{  
5=g{%X  
应用示例详细内容  Xc2Oa  
9YMUvd,u  
仿真&结果 [R j=k)aBm  
cO2 .gQo'  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM } XCHoB  
 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)。 Ys10r-kDS  
 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。 vN%zk(?T  
WlVC0&  
2. VirtualLab的SLM模块 `j088<?j  
ZD1UMB0$4  
fmH$ 1C<  
 为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 @b2{'#9]}  
 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。 "k\W2,q[  
B`a5%asJn  
3. SLM的光学功能 R|h9ilc  
3ug{1 M3  
 在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 n{pS+u z  
 为此,将区域填充因子设置为60%。 VAc-RaA  
 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。 `gy]|gS#b  
HoGrvt<:.P  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd /Cr0jWu _  
y";{k+  
 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。 5tR<aIf  
/reSU 2  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd Q"CZ}B1<  
>Vc_.dR)E  
4. 对比:光栅的光学功能 in-/  
 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。 ^r^c MksB*  
 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。 ]j0v.[SX  
 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)。 ;Gxp'y  
 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。 J0w[vrs&]  
 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。 w :Fes  
5<Cu-X  
"8VCXD  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd ?<,9X06dP  
 N\DEY]  
5. 有间隔SLM的光学功能 UaCEh?D+Y  
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。 UNq!|  
b mZRCvW>A  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd [#n ~ L6  
{) 4D1  
下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 oddS~lW  
=0`"T!1  
=ji p* E^  
6. 减少计算工作量 R_.C,mR ?  
[zIX&fPk$  
mgX0@#wFn  
采样要求: |h(!CFR  
 至少1个点的间隔(每边)。 }S3m wp<Y  
 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。 W'rft@J$  
@DfjeS)u^  
采样要求: '0U+M{  
 同样,至少1个点的间隔。 {<ymL}  
 假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 !)ey~Suh  
 随填充因子的增大,采样迅速增加。 5NbI Vz  
j/wG0~<kz  
 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。 +bI&0`  
 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。 ,ju1:`  
 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)。 XCoN!~  
 通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 |HI =ykfI  
6T&6N0y+9  
WZdA<<,:o  
wx BQ#OE  
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。
lQ!ukl)  
7. 指定区域填充因子的仿真 O[3J Px  
~d?7\:n  
 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。 .l"_f  
 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。 8Z:NT_Ss  
 因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 . [+ObF9=  
 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)。 }k7@ X  
0FsGqFt  
CT3wd?)z`  
8. 总结
-#j-Zo+<  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 KnbT2  
{HNGohZt  
第1步 8b !&TP~m1  
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。 h" Yi'  
1[D~Ee p  
第2步 52/^>=t  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 g&O%qX-  
扩展阅读 BQ,]]}e43z  
扩展阅读 tx}{E<\>$  
 开始视频 lLxKC7b  
-    光路图介绍 XUfj 0  
 该应用示例相关文件: /@lXQM9 T  
-     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ;n00kel$  
-     SLM.0003: 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究
\evK.i*KfA  
查看本帖完整版本: [-- 空间光调制器像素处光衍射的仿真 --] [-- top --]

Copyright © 2005-2026 光行天下 蜀ICP备06003254号-1 网站统计