[分享]空间光调制器像素处光衍射的仿真 [复制链接]

空间光调制器(SLM.0002 v1.1) fx 08>r   
%|@?)[;  
应用示例简述 P
9\y~W  
y~_x
  
1. 系统细节 Bptt"  
 光源 N
cHCcc  
— 高斯光束 IAd^$9  
 组件 Ql7opl,  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 21$^k
5  
 探测器 hW,GsJ,  
— 视觉感知的仿真 3!;o\bgK  
— 电磁场分布 0T3r#zQ  
 建模/设计 3I?yRE
 
— 场追迹： /x-tl)(s=  
 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。 (
`n*d3  
-GgV&%'a  
2. 系统说明 gKU*@`6G  
g'L$m|  
#tPy0QH  
3. 模拟 & 设计结果 ,^xsdqpe  
W6B o\UK  
4. 总结 [t^%d9@t  
LY0/\Z"N  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 h\-jqaq  
!x:w2  
第1步 # 9f 4{=\  
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。 8HO)",+I  
b=Sl`&A  
第2步 ,Ur~DXY  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 gp'n'K]  
s|!b: Ms`  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 ,/L_9wV-\  
9.goO|~B~  
应用示例详细内容 b!37:V\#}  
L3Q1az!Ct  
系统参数 qj|B #dU  
uP ?gGo  
1. 该应用实例的内容 Y@'1}=`J  
6ud<B  
gk6j5 $Y"<  
2. 设计&仿真任务 :kI x?cc  
UE\@7  
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。 kqAQrg]n  
Ll
&5#q  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 -p!KsU  
p|
%Y\!  
>Q\H1|?  
4. 参数：SLM像素阵列 a( {`<F  
cfe[6N  
qXW2a'~  
5. 参数：SLM像素阵列 >|I3h5\M  
zsRN\U  
CM's6qhQnn  
应用示例详细内容 LRd,7P  
z8"=W,2  
仿真&结果 \ZDT=?  
B&Ci*#e  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM A8eli=W  
 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)。 E[Io8|QA  
 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。 1aMBCh<}JN  
yZ)ScB^  
2. VirtualLab的SLM模块 RBg
kC+2  

01q7n`o#zf  
J2[QHr&tn  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 +[}]a3)  
 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。 .y2<2eW  
>qUO_>  
3. SLM的光学功能 '}YXpB  
(1}Ndo^;w  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 YL=k&QG  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 /t
v;W  
 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。 hA\8&pI;  
$xZk{ rK  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd n0i&P
9@B1  
qiF~I0_
0  
 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。 -MEz`7c~  
h'fD3Gr&  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd Z "=(uwM  
&lS0"`J=  
4. 对比：光栅的光学功能 |uZ=S]V@  
 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。 f}'gg  
 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。 S&uL9)Glb  
 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)。 @>:07]Dxo  
 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。
A7RX2  
 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。 G-(c+6Mn  
l{a&Zy)  
dS&8R1\>1  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd qtH&]Suu,  
1=a}{)0h  
5. 有间隔SLM的光学功能 .}<B*e
=y  
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。 .M{[J]H`t  
Y)*lw  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd .-Lqo=o\  
YPy))>Q>cK  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 enzQ}^  
bv4cw#5z$9  
bg*{1^  
6. 减少计算工作量 *pD;AU  
6qJB"_.  
采样要求： `s_TY%&_}g  
 至少1个点的间隔(每边)。 ` ;=Se_  
 如在有效区域，用户指定60%区域填充因子，模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 =5M>\vt]  
L K~,  
采样要求： ZtLn*M  
 同样，至少1个点的间隔。 (*x"6)`  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 ^aW[~ c  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 ~=mM/@HD  
bC{8yV=)  
 为优化大填充因子条件下的计算工作量，减小相关阵列尺寸是非常有效的方法。 Z
n0fgQd  
 如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%)，这种简化是非常适用的。 r
?
I(me,  
 如果只考虑标记的范围，仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 F]*-i 55S  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 DS2$w9!  
cj#q7  
gAY2|/,  
8W>l(w9M  
yMkd|1  
7. 指定区域填充因子的仿真 VC(|t} L4  
[AzN&yACE  
 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。 \(FDR  
 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。 K-u/q6ufK  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 ?$c  
 在优化的帮助下，可对指定区域填充因子进行研究(该仿真仍需约256GB的内存)。 fLoVcl  
3pW MS&  
F8Wq&X#r  
8. 总结 8!6*|!,:?n  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 !VZj!\I  
[9_ (+E[}  
第1步 UJ$:5*S=u  
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。 U.'@S8  
5z ^UQq  
第2步 )>5k'1  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 ]Hy PJ  
扩展阅读 <SZO- -+lB  
扩展阅读 ~J{[]wi  
 开始视频 u/'sdt  
-    光路图介绍 H<}eoU.  
 该应用示例相关文件： Pm(:M:a  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 :$c:3~  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 eI rmD  
cCGXB|9fYR  
1DtMY|wP  
QQ：2987619807 X6GkJ R  

西安中科微星光电科技有限公司在空间光调制器方面做的比较成熟，已经拥有三大产品系列，数十款产品，可以运用于教育科研，仿真测试、激光加工等领域。如需了解详情可拨打电话029-65665888 / 发送邮件至laser_zkwx@opt.cn.

诚邀您观看光电汇-中科微星直播，3月25日晚19:30准时开播，为您讲解SLM及其在教学、工业领域应用；全场两次直播抽奖，扫码关注回复“直播抽奖”即可参与，中奖率100%！ -4?xwz9o$7  
报告大纲 Q\27\2  
S"P9Nf?9  
（第一波——神秘现金红包抽奖环节） lP@)  
y^X\^Kq  
1.浅谈中国物理光电教学行业大趋势及面临问题 b$?Xn{Y  
;v,9v;T  
2.空间光调制器在工业、教学领域的应用3.实物讲解空间光调制器 $AA~]'O>6:  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）