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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) -=)Al^V4T KqNbIw*sR 应用示例简述 4Cn%
h)w DbH"e 1. 系统细节 J jp)%c#_ 光源 p,'Z{7HG — 高斯光束 0/@ ^He8l 组件 |1[3RnGS — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 2V6kCy@V 探测器 o<Z — 视觉感知的仿真 bxrT[] — 电磁场分布 9KgGK cy% 建模/设计 *~>}* — 场追迹: vz1yH%~E 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。 k~,({T< &?)?
w-$p 2. 系统说明 fKYR DGn `z)q/;}fC |2t1m 6\j 3. 模拟 & 设计结果 `{GI^kgJ9 m2|%AD 4. 总结 XHER [8l Q2(K+!Oe 考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 'Jl |-RUd tzn+
M0' 第1步 iS]4F_|vd 将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 =}1)/gcM CNkI9>L=W` 第2步 2^;zj0]Rt 分析不同区域填充因子的对性能的影响。 7XU$O$C vi1
D< 产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 ^_rBEyz@ "z6xS; 应用示例详细内容 9z9\pXFQ YQ7\99tj 系统参数 Ua2wa A P1u(0t 1. 该应用实例的内容 618k- 0`y*7.Ip MX)mm^A 2. 设计&仿真任务 3Ud{W$Ym !-cK@>.pE 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。 T?+%3z}8 f]C`]qg 3. 参数:输入近乎平行的激光束 pg9feIW1 =73aME} o6Jhl8 4. 参数:SLM像素阵列 w}WfQj &rbkw<=j WZ6'"Cz` 5. 参数:SLM像素阵列 vi;yT. /:. p{y ]]^r)&pox 应用示例详细内容 >*]dB| 2 {\u6Cj x 仿真&结果 VYw<8AEFY 3\2^LILLO 1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM &WJ;s* 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)。 ym;I(TC+ 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。 ~oX`Gih j^)=<+Q;= 2. VirtualLab的SLM模块 +k{l]-)1 3S=$ng E0*62OI~O 为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 U:q4OtiP 必须设置所设计的SLM透射函数。因此,需要输入文件SLM_Transmission_Function.ca2的路径。 m}32ovpw #B6$r/% 3. SLM的光学功能 ql I1<Jx o\N^Uu 在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 W_bA.zT{ 为此,将区域填充因子设置为60%。 Pah*, 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。 ^~kfo| U]PsL3: 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd `1i\8s&O6@ 5;CqGzgoP 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。 ZfU &X{ wJg&OQc9 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd /}Ct2w&<k
MZ%S3' 4. 对比:光栅的光学功能 lFV\Go 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,+"^:} 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。 S9E<)L 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)。 4hWFgk 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。
W2]%QN=m$ 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。 gg&Dej2{ h3(B7n7
`,s0^?_ 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd 4Ix~Feuph {4B7a6 5. 有间隔SLM的光学功能 H><!
C 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。 SN5Z@kK JpZ3T~Wrf 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd @N6KZn|R mMtva}=* 下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 :1gcLsF kPYQcOK8 7!A3PDAe 6. 减少计算工作量 CA3`Ee+rD OyATb{`'
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7p' 采样要求: q]DE\*@ 至少1个点的间隔(每边)。 y<^hM6S?Z 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。 r?R!/`f ~-BIUZ; 采样要求: V&R_A | |