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) Gv uX"J  
l9up?opq  
应用示例简述 Jg\1(ix  
mrvPzoF,]  
1. 系统细节 pJpTOq\h  
 光源 3A5:D#  
— 高斯光束 xp<p(y8e1d  
 组件 :i>/aRNh1  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 !c3li .  
 探测器 wX!>&Gc.  
— 视觉感知的仿真 FaUc"J  
— 电磁场分布 s.oh6wz  
 建模/设计 |?KdQeL  
— 场追迹: ?c!W*`yP  
 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。 -6./bB g  
e}Xmb$  
2. 系统说明 jJfV_#'N'  
M~/R1\'&j  
3S_H hvB  
3. 模拟 & 设计结果 5QoU&Hv  
GE0,d  
4. 总结 Rw9 *!<Izt  
uNcE_<  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 yA#-}Y|]b  
z8"(Yy7m  
第1步 RU' WHk  
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。 B1C"F-2d  
E5y\t_H  
第2步 `p. O  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 \HsrUZ~  
9WH  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 #*|0WaC  
:',Q6j(s  
应用示例详细内容 Vg+jF!\7  
4}\Dr %US  
系统参数 TT0~41&l  
=p lG9  
1. 该应用实例的内容 gqi|k6V/  
\?X'U:  
%+y92'GqG/  
2. 设计&仿真任务 1tNmiAu  
YdI&OzaroE  
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。 Dm.tYG  
%?7j Q  
3. 参数:输入近乎平行的激光束 9se ,c  
W r%E}mX-  
;1&7v  
4. 参数:SLM像素阵列 32N *E,  
#el i_Cxe  
v^;%Fz_Dr  
5. 参数:SLM像素阵列 8@f=GJf  
?l3PDorR  
5l&9BS&  
应用示例详细内容 Cy~Pfty  
 #)r  
仿真&结果 ^?5 [M^  
9z:P#=Q:  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM C6XZZ  
 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)。 H#LlxD)q  
 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。 q i27:oJ  
Z\`i~  
2. VirtualLab的SLM模块 5V^+;eO  
`XJU$c  
0{Kb1Ut  
 为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 A{!D7kwTz~  
 必须设置所设计的SLM透射函数。因此,需要输入文件SLM_Transmission_Function.ca2的路径。 ft"B,  
>$.lM~k  
3. SLM的光学功能 'WA]DlO  
lAM"l)Ij  
 在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 OC[+t6  
 为此,将区域填充因子设置为60%。 S$Cht6m  
 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。 UqP %S$9  
$ +`   
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd fgg;WXcT ~  
dz6i~&  
 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。 Z|z+[V}[  
3+%c*}KC~  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd j>5D4}*]f  
jG0o-x=X  
4. 对比:光栅的光学功能 YB}p`b42L  
 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。 Rw54`_kFEB  
 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。 *:q,G  
 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)。 ZS-O,[  
 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。 k_2W*2'S  
 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。 "uz}`G~O  
J(\]39y  
c&+p{hH+  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd (>OCLmV$  
-L&FguoVB  
5. 有间隔SLM的光学功能 SLa\F  
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。 )_bR"!Z  
llf|d'5Nl  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd k0=$mmmPY  
vsjl8L  
下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 6NO_S  
tr]=q9  
l>i<J1  
6. 减少计算工作量 {jOCz1J  
S z3@h"  
vKzq7E  
采样要求: =]pcC  
 至少1个点的间隔(每边)。 xp395ub6  
 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。 -!dL <  
PKT/U^2X]  
采样要求: t\hvhcbL  
 同样,至少1个点的间隔。 B u ~N)^  
 假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 z;dD }Fo  
 随填充因子的增大,采样迅速增加。 9tW=9<E  
lbw*T  
 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。 yW&|ZJF?  
 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。 nyZUf{:  
 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)。 :EISms  
 通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 Zhl}X!:c?\  
, qj  
o%+8.Tx6wT  
edt(Zzk@3-  
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。
!<wM?Q:  
7. 指定区域填充因子的仿真 H!y%FaTi  
!BN7 B  
 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。 >Lh+(M;+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。 cxhS*"Ph  
 因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 TSQ/{=r  
 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)。 a *n^(  
P"`OuN  
wG1A]OJl1  
8. 总结
o(,u"c/Or  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 =?U"#a  
O.n pi: a  
第1步 x[Xj[O  
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。 -kp! .c  
RCED K\*m  
第2步 S7cxEOfAu  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 6m_whGosi  
扩展阅读 gDP\u<2!  
扩展阅读 CU3[{a  
 开始视频 . Q3GA0O  
-    光路图介绍 2k,!P6fgl  
 该应用示例相关文件: 6{rH|Z  
-     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 %4:tRF  
-     SLM.0003: 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究
lW! U:  
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