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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) h Vui.]  
;k ,@^f8  
应用示例简述 y*p02\)  
@[Q`k=h$  
1. 系统细节 0sTR`Xk  
 光源 DgY !)cS  
— 高斯光束 +(^H L3  
 组件 ?0?3yD-!9  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 C2\zbC[qm  
 探测器 y0~ttfv  
— 视觉感知的仿真 ;~'&m  
— 电磁场分布 C7DwA/$D  
 建模/设计 5HIQw9g6  
— 场追迹: G\B+bBz  
 一个SLM像素阵列处光传播的仿真,仿真中包括了SLM像素间无功能间隔引起的衍射效应。 -:OJX#j  
90K&oof?M  
2. 系统说明 Lj3Pp$h  
 Lw%_xRn)  
l@ (:Q!Sk  
3. 模拟 & 设计结果 Y*S:/b~y  
oYt 34@{?  
4. 总结 Ivj=?[c|  
D2=zrU3Y64  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 n9n)eI)R  
A7|L|+ ?  
第1步 z,4 D'F&  
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。 J0oeCb  
76KNgV)3  
第2步 /?($W|9+l  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 -3guuT3x\  
DUh\x>^  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 *>1^q9M  
vm'ZA7f6  
应用示例详细内容 _l"nwEs  
YPf?  
系统参数 U4<c![Pp.  
e<[ ] W4"A  
1. 该应用实例的内容  K[LuvS  
K1Uq` TJ  
VCJOWU EO1  
2. 设计&仿真任务 DfP-(Lm)  
=I@I  
由于制造和技术的原因,像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应,从而影响SLM的光学性能,并在接下来的工作中对其进行研究。 MU(I#Prpe  
j<k6z   
3. 参数:输入近乎平行的激光束 D W^Zuu/)  
y@<2`h  
Y]](.\ff  
4. 参数:SLM像素阵列 ^$sq U  
'tvuw\hhL  
,isjiy J  
5. 参数:SLM像素阵列 Dad$_%  
a @d 15CN  
aWJj@',_  
应用示例详细内容 X2rKH$<g  
"H<us?r{  
仿真&结果 y&-QLX L  
"WUS?Q  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM zsJermF,O  
 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)。 nw0#gDI|  
 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。 v8j3 K   
R&J?X Q  
2. VirtualLab的SLM模块 J9p4\=9  
GNe^ ~  
2\QsF,@`YU  
 为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 8W?dWj  
 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。 -TH MTRFz  
_#s,$K#  
3. SLM的光学功能 |K06H ?6X  
~~ rR< re  
 在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 \6JOBR  
 为此,将区域填充因子设置为60%。 y!.jpF'uI  
 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。 m<#12#D  
AyOibnoZ2E  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd vIbM@Y4 '?  
Vm>EF~r  
 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。 JcA+ztPU  
5UO+c( T  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd }Mt1C~{(  
NX.xE W@  
4. 对比:光栅的光学功能 +8T^q,  
 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。 bAGKi.  
 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。 uMS+,dXy  
 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)。 .  yg#  
 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。 RbXR/Rd  
 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。 Xa?O)Bq.  
6 AGZ)gX  
-6HwG fU  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd yy7(')wKO  
EZ]4cd/i  
5. 有间隔SLM的光学功能 AXW.`~ 4  
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。 O'mcN*  
bYnq,JRA  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd ,T<JNd'  
DylO;+  
下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 2 HEU  
D3X4@sM  
b j`\;_oo  
6. 减少计算工作量 JfIXv  
: ~vodh  
'\tI|  
采样要求: ~\jP+[>M'  
 至少1个点的间隔(每边)。 !i^"3!.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。 *;Mi/^pzK  
Qs6Vu)U=  
采样要求: Og/aTR<;=  
 同样,至少1个点的间隔。 b-sN#'TDg  
 假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 &aLTy&8Fv  
 随填充因子的增大,采样迅速增加。 6*q1%rs:w  
K)7T]z`  
 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。 fY[Fwjj3  
 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。 Z~~6y6p  
 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)。 G?1GkR  
 通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 j|k/&q[St  
W2 -%/  
z'EQdQ)  
P1Hab2%+  
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。
Q&eyqk   
7. 指定区域填充因子的仿真 )8@-  
olE(#}7V  
 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。 7__[=)(b2X  
 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。 4,I,f>V  
 因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 )4L2&e`k)(  
 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)。 lFnls6dp  
ub-3/T  
wtTy(j,9  
8. 总结
QnWE;zN[7A  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 H5}61JC/z  
  3%kUj  
第1步 pAE (i7  
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。 fp' '+R[   
9Da{|FyrD  
第2步 qzUiBwUi@  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 NP T-d  
扩展阅读 z1mB Hz6  
扩展阅读 PR%)3  
 开始视频 djdTh +>28  
-    光路图介绍 i%K6<1R;y{  
 该应用示例相关文件: V*jl  
-     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ba|xf@=&  
-     SLM.0003: 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究
IA2VesHb  
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