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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) -=)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[3RnG S  
— 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$C  
vi1 D<  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 ^_rBEyz@  
"z6 xS;  
应用示例详细内容 9z9\pXFQ  
YQ7\99tj  
系统参数 Ua2waA  
P1u(0t  
1. 该应用实例的内容 618k-  
0` y*7.Ip  
MX )mm^A  
2. 设计&仿真任务 3Ud{W$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 pg9 feIW1  
=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  
{\u6Cjx  
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。 ~o X`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.z T{  
 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{`'  
1i 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  
~-BIU Z;  
采样要求: V&R_A~<T  
 同样,至少1个点的间隔。 E@8&#<  
 假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 ]64?S0p1c!  
 随填充因子的增大,采样迅速增加。 g.x]x #BC  
0kL tL!3  
 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。 V&>mD"~MP  
 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。 x<>In"QV  
 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)。 %5/h;4   
 通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 dUP8[y  
to3D#9Ep  
|\/V1  
e2Df@8>  
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。
9 [wR/8Xm  
7. 指定区域填充因子的仿真 cp 5  
+\~Mx>Cn  
 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。 YCu9dBeVS  
 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。 ZJ}|t  
 因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 sRSy++FRF  
 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)。 ?Q/9aqHe;  
 `AxhA.&V  
Ks.kn7<l  
8. 总结
=xPBolxm5U  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 5# $5ct  
3QD##Wr^  
第1步 >TwL&la  
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}jwv_0lL  
aDE)Nf}  
第2步 -,} ppTG  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 7VKTI:5y  
扩展阅读 4&^BcWqA*f  
扩展阅读 9 e0Oj3!B  
 开始视频 y3pr(w9A  
-    光路图介绍 jl~?I*Gr  
 该应用示例相关文件: %yP*Vp,W  
-     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 O)9{qU:[b  
-     SLM.0003: 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究
@M]7',2"  
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