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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) eP6>a7gc  
(.Sj"6+  
应用示例简述 ZM0vB% M|  
IpHGit28  
1. 系统细节 PE-Vx RN)  
 光源 TEv3;Z*N  
— 高斯光束 fi`*r\  
 组件 p9fx~[_5/  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 $5(co)C  
 探测器 ge*f<#|0U-  
— 视觉感知的仿真 Ak&eGd$d  
— 电磁场分布 k]w;(<  
 建模/设计 ^k/@y@%  
— 场追迹: ~ #Vrf0w/  
 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。 YDO#Q= q%  
</Ja@%  
2. 系统说明 :D;BA  
Z sv(/>  
bt"*@NJ$  
3. 模拟 & 设计结果 y@e/G3  
L `3x0u2  
4. 总结 !np-Jmi  
vT)FLhH6*  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 \\xoOA.  
g=Rl4F]  
第1步 AfB,`l`k  
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。 =[`B -?  
\9jEpE^Ju(  
第2步 Gu-6~^Km9  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 "`s{fy~mV  
Bz!SZpW(M  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 M*$#j|  
V\vt!wBcB  
应用示例详细内容 7M7sq-n5z  
rUmaKh?v|X  
系统参数 \W4|.[  
}}G`yfs}r  
1. 该应用实例的内容 dv1Y2[  
gLy1*k4  
i_Ol vuy~  
2. 设计&仿真任务 Y,n&g45m  
&?"E"GH  
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。 n|q $=jE  
k nTCX  
3. 参数:输入近乎平行的激光束 Tmjcc(  
K+|G9  
3qggdi  
4. 参数:SLM像素阵列 Y#7sDd!N|  
SI\ O>a 9{  
m#|;?z  
5. 参数:SLM像素阵列 -Ph"#R&  
~T">)Y~+xI  
3e,"B S)+  
应用示例详细内容 l  d  
Bre:_>*  
仿真&结果 dT?mMTKn+  
ON [F  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM = Zi'L48  
 由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,2f系统等)。 VY G o;  
 内置的SLM模式可以实现从简单透射函数到包含像素和间隔的阵列的自动转换。 rJtpTV@.  
@KJ~M3d0l  
2. VirtualLab的SLM模块 C@b-)In  
r?7tI0  
_O#R,Y2#  
 为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 tqk^)c4FF(  
 必须设置所设计的SLM透射函数。因此,需要输入文件SLM_Transmission_Function.ca2的路径。 6 H{G$[2  
?hBjq  
3. SLM的光学功能 f9$8$O  
4m1@lnjp  
 在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 yi.GD~69  
 为此,将区域填充因子设置为60%。 NWue;u^  
 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。 C :r3z50  
03Uj0.Z|7  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd '"C& dia  
OjWg>v\ v  
 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。 1 EL#T&  
?uh%WN6nU]  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd <P@ "VwUX  
Mh "iyDGA  
4. 对比:光栅的光学功能 SiLWy=qbR  
 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。 s.$:.*k  
 所示函数(Ex的振幅)相当于一个SLM,其像素提供一个常数位相函数。 .C|dGE?,  
 通过这种光栅,能够将光衍射到几个衍射级次,衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 T deHs{|  
 级次越高振幅衰减越快,所以只有0级,1级以及2级贡献了主要的光强部分。 thLx!t  
 这意味着,对于SLM,我们所期望的光分布具有有较高的级次,其光强由区域填充因子决定。 >1BDt:G36  
fD<0V  
VV-%AS6;  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd ec h1{v\B|  
NjFlV(XT}  
5. 有间隔SLM的光学功能 blx"WVqo  
现在,基于像素阵列的区域填充因子,我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。 T-F8[dd^/  
U_sM==~  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd eNDc220b  
VXPs YR&  
下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 yYH>~,  
3w&Z:<  
xey?.2K1A  
6. 减少计算工作量 JD)wxoeg  
|-9##0H  
?>Bt|[p:s)  
采样要求: >@tJ7m M  
 至少1个点的间隔(每边)。 Z{^Pnit  
 如在有效区域,用户指定60%区域填充因子,模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 o0kKf+[  
LS/ZZAN u  
采样要求: Zx&=K"  
 同样,至少1个点的间隔。 J3 xi5S  
 假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 0ZJrK\K;  
 随填充因子的增大,采样迅速增加。 09 v m5|  
Dc9Fb^]QOG  
 为优化大填充因子条件下的计算工作量,减小相关阵列尺寸是非常有效的方法。 QfV:&b`  
 如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%),这种简化是非常适用的。 )uO 3v  
 如果只考虑标记的范围,仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 J9&#);(  
 通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 1`2lq~=GV  
,8.zbr  
LIRL`xU7  
PTpGZ2FZ  
减小SLM阵列尺寸后计算所得的振幅分布几乎和全阵列一样。
^S:I38gR#q  
7. 指定区域填充因子的仿真 ? @- t.N  
]]hsLOM]  
 由于间隔非常狭窄,Hamamatsu’s X10468 指定填充因子为98%,需要更多的采样点进行计算。 /6FPiASbS  
 全阵列尺寸798×600像素将需要79992×60600个采样点,需要极高的计算量。 %'MR;hQsd8  
 因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 ]RuH6d2d|  
 在优化的帮助下,可对指定区域填充因子进行研究(该仿真仍需约256GB的内存)。 Of;$ VK'  
[Qn=y/._r  
;F:Qz^=.a  
8. 总结
@4wN-T+1  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 `08}y*E  
B/K{sI  
第1步 E9Hyd #A  
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。 iza.' Mm~  
eY\!}) 5  
第2步 \4|osZ0y  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 Ym wb2]M  
扩展阅读 :@,UPc-+  
扩展阅读 ]4[^S.T=  
 开始视频 w1)SuMFK_  
-    光路图介绍 G3D!ifho.#  
 该应用示例相关文件: *40Z }1ng  
-     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 J5zu}U?  
-     SLM.0003: 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究
M5{vYk>,1Q  
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