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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) ]d[Rf$>vu0  
 Y>xi|TWN  
应用示例简述 pk;ffq@  
iTj"lA  
1. 系统细节 BhOXXa{B  
 光源 <jpeu^7  
— 高斯光束 hTlnw[I  
 组件 3Gc ,I:\  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 JmnBq<&,0  
 探测器 :D<:N*9i  
— 视觉感知的仿真 "PZYgl  
— 电磁场分布 SPfD2%jjC  
 建模/设计 #;5[('&[  
— 场追迹: IXbdS9,>F  
 一个SLM像素阵列处光传播的仿真,仿真中包括了SLM像素间无功能间隔引起的衍射效应。 ZM dM_i?  
JR H f.?  
2. 系统说明 D?iy.Dg  
[?Mc4uT{  
gJ<@;O8zu0  
3. 模拟 & 设计结果 %bCcsdK  
fR+Ov8PCq  
4. 总结 (eC F>Wh^m  
Y&oP>n! ei  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 N>uA|<b,  
} l:mN  
第1步 54`bE$:+  
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。 #)W8.  
 1m&!l6Jk  
第2步 DQ}_9?3  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 dH ^b)G4  
}9L 40)8  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 V-?sek{;  
J0IdFFZ|w  
应用示例详细内容 %Nwyx;>9^K  
*%ed;>6:Q  
系统参数 ^2&O3s  
Y|hzF:ll  
1. 该应用实例的内容 9f@#SB_H  
n;-x!Gs  
aHBByH  
2. 设计&仿真任务 W /~||s  
4@/q_*3o  
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。 [(D}%+2   
;']vY  
3. 参数:输入近乎平行的激光束 _9}x2uO~  
4FfwpO3,Ku  
^yn[QWFO  
4. 参数:SLM像素阵列 lU&`r:1>_  
vR6^n~  
H3 A]m~=3  
5. 参数:SLM像素阵列 K B`1%=  
@&~OB/7B:  
"<cB73tY  
应用示例详细内容 +t7c&td\  
%0ll4"  
仿真&结果 EWu iaw.  
7|h3.  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM ~>Hnf_pZO  
 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)。 [I+)Ak5  
 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。 wzNt c)~i  
Y\z^\k  
2. VirtualLab的SLM模块 hr~qt~Oi  
eI/\I:G{f  
`&|l;zsS  
 为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 =0@d|LeZ  
 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。 h+zkVRyA  
< tu[cA>  
3. SLM的光学功能 94qHY1rp  
Ru  vG1"  
 在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 6KIjq[T^  
 为此,将区域填充因子设置为60%。 M0;t%*1  
 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。 Y1U"HqNl*  
<6}f2^  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd v)C:E9!|  
RF,=bOr19  
 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。 "a0u-}/D  
YaY;o^11/  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd 8Y{}p[UFT  
.^)C:XiW  
4. 对比:光栅的光学功能 Rktn/Vi  
 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。 5ykk11!p$  
 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。 xnhDW7m  
 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)。 Q[ 9rA  
 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。 764}yV>  
 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。 u]]5p[ |S  
~ ];6hxv  
y3@x*_K8  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd [o[v"e\w  
$3]E8t  
5. 有间隔SLM的光学功能 p~d)2TC4#  
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=#/DM;  
Vhbj.eX.)  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd giSG 6'WA  
G0 nH Z6  
下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 [! dnm1   
R.2KYhp ,  
OB*Xb*HN  
6. 减少计算工作量 iu6WGm R  
^7s6J {<  
$5Y^fwIK  
采样要求: ,# jOf{L*  
 至少1个点的间隔(每边)。 Ng_rb KXC#  
 如在有效区域,用户指定60%区域填充因子,模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 8@LykJbP  
ko+M,kjwR  
采样要求: Og;$P 'U  
 同样,至少1个点的间隔。 #/B~G.+(  
 假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 o+)LcoP u  
 随填充因子的增大,采样迅速增加。 E/L?D  
 CK!pH{n+  
 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。 A^r [_dyZ  
 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。 &;@b&p+  
 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)。 R0YC:rAt  
 通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 \")YKN=W  
H:{(CY?t  
qq9tBCk  
TNyY60E  
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。
O'& \-j 1  
7. 指定区域填充因子的仿真 #Mem2cz  
/ =Uv  
 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。 7dg 5HH  
 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。 RY/ Z~]  
 因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 &A5[C{x  
 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)。 seD+~Y\z  
x]d"|jmVZ  
Ff#N|L'9_  
8. 总结
milK3+N  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 u, SX`6%  
+zdq+<9X  
第1步 p2NB~t7Z  
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。 Q-dHR i  
%"KWjwp  
第2步  DIu72\  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 bQN4ozSi  
扩展阅读 7E6?)bgh  
扩展阅读 08jUVHdt  
 开始视频 K?OX  
-    光路图介绍 1yRd10  
 该应用示例相关文件: ^nm!NL{z^  
-     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 pu)9"Ad[ G  
-     SLM.0003: 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究
.HyiPx3^  
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