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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) 3 ^02fy  
:jk)(=^  
应用示例简述 vz;7} Zj]  
GhG%>U#&a  
1. 系统细节 Hi; K"H]x1  
 光源 ?qf:_G  
— 高斯光束 MtpU~c  
 组件 Q$xa  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 6[+\CS7Lt  
 探测器 nd$H 3sf  
— 视觉感知的仿真 '[>\N4WD  
— 电磁场分布 0Y5LDP  
 建模/设计 r/mA2  
— 场追迹: g(-;_j!=  
 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。 uSABh ^  
"XGD:>Q.  
2. 系统说明 TqS2!/jp  
@T<ad7g-2J  
e1^fUOS  
3. 模拟 & 设计结果 FX%t  
Ho|o,XvLv  
4. 总结 !OPSSP]-  
FWuw/b$  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 P7's8KOoS  
tl DY k  
第1步 %9t{Z1$  
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。 S-isL4D.Z  
)HEfU31IC  
第2步 7sXy`+TZ->  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 yt. f!"  
?F ce!J  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 uc'p]WhQ  
gh TcB  
应用示例详细内容 8QT<M]N%  
Iha[G u  
系统参数 9*4 .  
Y!Drb-U?;  
1. 该应用实例的内容 <x0)7xX  
Vr 8:nP:  
I6+2>CUGo  
2. 设计&仿真任务 auRY|j  
0x\2 #i  
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。 )Nbc/nB$  
{&-#s#&  
3. 参数:输入近乎平行的激光束 S.: 7k9  
(VyA6a8  
RAV^D.  
4. 参数:SLM像素阵列 \b$<J.3  
E tx`K5Tr]  
ll%G!VR  
5. 参数:SLM像素阵列 ]KWK}Zyi  
Q/py qe G  
B!}BM}r  
应用示例详细内容 +< yhcSSTB  
v5T`K=qC  
仿真&结果 TGf;_)El  
BxdX WO  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM =WK04\H  
 由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,2f系统等)。 &RW`W)0;  
 内置的SLM模式可以实现从简单透射函数到包含像素和间隔的阵列的自动转换。 2 z7}+lH  
U; U08/y  
2. VirtualLab的SLM模块 Uyk,.*8"  
3+(z_!Qh  
'Jydu   
 为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 uw33:G  
 必须设置所设计的SLM透射函数。因此,需要输入文件SLM_Transmission_Function.ca2的路径。 VI_+v[Hk/  
8z}^jTM  
3. SLM的光学功能 BvK QlT  
f*m[|0qI<X  
 在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 Svw<XJ   
 为此,将区域填充因子设置为60%。 =45W\  
 首先,获得场(Ex方向)的振幅,分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 | -+zofx  
.z-UOyer  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd bL`eiol6  
`PlOwj@u0`  
 此处,场(Ex方向)的(Wrapped)位相如下图所示,其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 }mk>!B}=  
ashar&'  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd "=A>}q@;H  
5=L} \ankn  
4. 对比:光栅的光学功能 a]B[`^`z  
 上述的像素效应可以用相似光学功能的2D周期结构的进行比较。 & mt)d  
 所示函数(Ex的振幅)相当于一个SLM,其像素提供一个常数位相函数。 pe.QiMW{8  
 通过这种光栅,能够将光衍射到几个衍射级次,衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 *Y6xvib9*  
 级次越高振幅衰减越快,所以只有0级,1级以及2级贡献了主要的光强部分。 =\3Tv  
 这意味着,对于SLM,我们所期望的光分布具有有较高的级次,其光强由区域填充因子决定。 8P2 J2IU  
314=1JbL  
fU+Pn@'  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd :50b8  
1m@^E:w  
5. 有间隔SLM的光学功能 GP a`e  
现在,基于像素阵列的区域填充因子,我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。  L,LNv  
eu#'SXSC F  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd ,wAz^cK|  
F0lOlS   
下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 \6!W05[ Q  
?cy4&]s  
K8I$]M   
6. 减少计算工作量 6iA( o*'Yn  
~O6\6$3b5E  
PnYBy| yl  
采样要求: cr;`Tl~}s  
 至少1个点的间隔(每边)。 b #fTAC;<  
 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。 PoSpkJH  
(5Nv8H8|  
采样要求: X[yNFW}S2W  
 同样,至少1个点的间隔。 /~p+j{0L3W  
 假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 /RnTQ4   
 随填充因子的增大,采样迅速增加。 pv)`%<  
LW)H"6v  
 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。 rf &M!d}!  
 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。 muON> ^MbC  
 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)。 )?! [}t  
 通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 k?GD/$1t  
?#A]{l  
$.%rAa_H  
2/ rt@{V(  
减小SLM阵列尺寸后计算所得的振幅分布几乎和全阵列一样。
t<iEj"5  
7. 指定区域填充因子的仿真 fh8j2S9J  
nk"NmIf  
 由于间隔非常狭窄,Hamamatsu’s X10468 指定填充因子为98%,需要更多的采样点进行计算。 !A3-0zN!  
 全阵列尺寸798×600像素将需要79992×60600个采样点,需要极高的计算量。 }n:?7  
 因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 68fiG  
 在优化的帮助下,可对指定区域填充因子进行研究(该仿真仍需约256GB的内存)。 n"Veem[_4g  
0 fXLcal  
Ga>uFb}W~  
8. 总结
PXoz*)tk  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 k*rZ*sSp  
? 8aaD>OR$  
第1步 EI~"L$?  
将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 AFvgbn8Qh  
 +ECDD'^!  
第2步 QS.>0i/7l  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 Jq.lT(E8D  
扩展阅读 @:0ddb71  
扩展阅读 EI>6Nh  
 开始视频 wm{3&m  
-    光路图介绍 g>0XxjP4  
 该应用示例相关文件: O%~jop7# 6  
-     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 5<pftTcZ  
-     SLM.0003: 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究
AE`We$!  
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