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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) r]8tl  
c WK@O>  
应用示例简述 >o'D/'>ku  
vP&*(WfO)  
1. 系统细节 f\/};a  
 光源 MY1 tYO  
— 高斯光束 ?Vt$  
 组件 "@`M>)*o  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 q@Q|oB0W$)  
 探测器 LnR3C:NO k  
— 视觉感知的仿真 t*Lo;]P  
— 电磁场分布 ?e&CbVc4  
 建模/设计 oJXZ}>>iT  
— 场追迹: x1A^QIuxO  
 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。 =X+DC&]%!  
|a^ydwb  
2. 系统说明 b/ZX}<s(1=  
2LD4f[a;  
i.K}(bo;b  
3. 模拟 & 设计结果 EXb{/4  
/[{?zS{  
4. 总结 t}*teo[  
& qd:o}  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 KHF5Nt  
Hi.JL  
第1步 G-,PsXSwe  
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。 t7)Y@gRy  
a.w,@!7  
第2步 _)%4NjWKk  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 %}$6#5"';  
?8vjHEE  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 }8x[  
N}Q,  
应用示例详细内容 17};I7  
a#G7pZX/I}  
系统参数 5Vut4px  
_L# Tp  
1. 该应用实例的内容 GI6 EZ}.MZ  
\a|gzC1G  
Q^0K8>G^  
2. 设计&仿真任务 C5XCy%h  
I -;JDC?  
由于制造和技术的原因,像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应,从而影响SLM的光学性能,并在接下来的工作中对其进行研究。 vz@QGgQ9~2  
t'[vN~I'  
3. 参数:输入近乎平行的激光束 guFR5>-L  
s'/.ea V_  
CsuSg*#X+  
4. 参数:SLM像素阵列 KZD&Ih(vC  
M5P63=1+  
&dOV0y_  
5. 参数:SLM像素阵列 Zz/w>kAG*{  
q8[Nr3.  
M_*w)<  
应用示例详细内容 39k P)cD  
#uey1I@"9  
仿真&结果 ,ew<T{PL  
r-[z!S  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM %e1<N8E4  
 由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,2f系统等)。 ! '2'db  
 内置的SLM模式可以实现从简单透射函数到包含像素和间隔的阵列的自动转换。 li;P,kg$  
^P{'l^CVX  
2. VirtualLab的SLM模块 6E_YQbdy  
j- A S {w  
%81tVhg  
 为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 z{ymVd0#  
 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。 4tq>Lx^5U  
]FFU,me2  
3. SLM的光学功能 :ye)%UU"|:  
J^t=.-a|  
 在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 YjdH7.js  
 为此,将区域填充因子设置为60%。 Q jQJ "  
 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。 B]]M?pS  
Dvx"4EA{7{  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd =8tdu B  
0udE\/4!^  
 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。 kMI\GQW  
czHO)uQ?d`  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd ?V7[,I1?  
;M'R/JlUN  
4. 对比:光栅的光学功能 RmzK?muk  
 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。 '{7A1yJnY%  
 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。 QQrvT,]  
 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)。 ,eZ'pxt  
 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。 O+'Pq,hn  
 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。 qrt+{5/t  
R;;)7|;~  
_IgG8)k;  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd &/7GhZRt  
C?E;sRr0  
5. 有间隔SLM的光学功能 *b7v)d#  
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。 Qh{=Z^r  
Xf#;GYO|2  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd - iJ[9O  
1) @Wcc.  
下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 x#ouR+<  
:$9 4y{  
tcRK\  
6. 减少计算工作量 6 QxLHQA  
NtA}I)'SWU  
YemOP9  
采样要求: <p<gx*%  
 至少1个点的间隔(每边)。 $jw!DrE  
 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。 g8vN^nQf[  
!CsoTW9C:  
采样要求: Duz}e80  
 同样,至少1个点的间隔。 !_c<j4O  
 假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 E^|b3G6T  
 随填充因子的增大,采样迅速增加。 F<^,j7@  
V;)'FJ)]  
 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。 6X'RCJu%  
 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。 yJKezIL\z  
 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)。 y2<g96  
 通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 #G]s.by('  
Ii4 Byyfx  
3g5i5 G\  
lSbAZ6  
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。
$?'z%a{  
7. 指定区域填充因子的仿真 @B1rtw6  
VW'e&v1.  
 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。 [u-~<80  
 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。 `T~M:\^D  
 因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 .JH3,L"S^  
 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)。 ^@tn+'.  
}~A-ELe:  
xeu] X|,  
8. 总结
op"Cc  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 2o/AH \=2  
38  B\ \  
第1步 ^ ]`<nO  
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。 6}|/~n  
lffw7T~  
第2步 m&; t;&#  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 hz )L+  
扩展阅读 7dW9i7Aj  
扩展阅读 z3a te^PJF  
 开始视频 Q <78< #I  
-    光路图介绍 ,Q}/#/  
 该应用示例相关文件: ~){*XJw6  
-     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 [#14atv  
-     SLM.0003: 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究
/'">H-r  
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