[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) X$_pDF&\z  
dFmpx%+p  
应用示例简述 wLNkXC  
jwSPLq%  
1. 系统细节 r 5t{I2  
 光源 -Ua&/Yd/}  
— 高斯光束 )&l5I4CIf  
 组件 [}l#cG6 k  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 y{2\T  
 探测器 Rln\  
— 视觉感知的仿真 4j(`koX_  
— 电磁场分布 PbFbihg  
 建模/设计 #/HZ[Vw  
— 场追迹： 4/OmgBo'  
 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。 g!OcWy)7  
[~c_Aa+6N  
2. 系统说明 $-
]I?cWlQ  
)Br#R:#  
gw^W6v  
3. 模拟 & 设计结果 f,ZJFb98  
q/ (h{cq  
4. 总结 &MPlSIg  
(-`PO]e48  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 lgZ9*@d  
!Y&]Y G  
第1步 *Ea)b-  
将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 { SDnVV  
VP<LY/'f  
第2步 z[K)0@8 6  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 , K:d/  
fYpJ2y-sA  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 YFW/ Fa\7  
^f9@=I  
应用示例详细内容 MhJA8|B6|  
fIJX5)D  
系统参数 y=Z[_L!xr  
5.D0 1?k  
1. 该应用实例的内容 %(]B1Zg6,  
YL78c
WOs  
C|[x],JCS  
2. 设计&仿真任务 *9aI\#}  
h B_p  
由于制造和技术的原因，像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应，从而影响SLM的光学性能，并在接下来的工作中对其进行研究。 v6Wz:|G/u  
-*O
L+  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 +ej5C:El_}  
b"nkF\P@Fj  
C](djkA$  
4. 参数：SLM像素阵列 xM@s`s|n  
OR37  
0d1!Q!PH3  
5. 参数：SLM像素阵列 KZa6*,,s  
kUfbB#.5L  
sB$"mJ  
应用示例详细内容 mn*}U R  
53d`+an2  
仿真&结果 IiJ$Ng  
sx]{N  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM 1$`|$V1  
 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)。 pred{HEye  
 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。 _18Z]XtX  
rY8(`a  
2. VirtualLab的SLM模块 |o*qZ}6  

6q!Q(_  
2#
#mVEo.(  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 _+H $Pa}?  
 必须设置所设计的SLM透射函数。因此，需要输入文件SLM_Transmission_Function.ca2的路径。 h7@%}<%  
hpYv*WH:  
3. SLM的光学功能 4mtO"'|  
TBky+]p@  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 .m
cohfR  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 B-$zioZ  
 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。 E9Dy)f]#W  
s@GE(Pu7  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd 9W_mSum
 
w4_Xby)  
 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。 7=Pj}x)  
BUV4L5(  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd {d]B+'  
2oOos%0  
4. 对比：光栅的光学功能 X.FoX  
 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。 c5:0`~5Fn  
 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。 l!W!Gz0to  
 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)。 33wVP}e5  
 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。
fY?:SPR+  
 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。 -B! a O65^  
B&<5VjZ\  
9_.pLLx  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd Xwjm T  
G2 V$8lh  
5. 有间隔SLM的光学功能 r`.Bj0  
现在，基于像素阵列的区域填充因子，我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。
;!lwB  
s{{8!Q  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd bj0<A  
(w\|yPBB  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 ,fN <I  
?<Hgq8J  
J><hrZ  
6. 减少计算工作量 g& f)WQ(  
}NRt:JC  
采样要求： 0pl'*r*9  
 至少1个点的间隔(每边)。
.j"heYF)  
 如在有效区域，用户指定60%区域填充因子，模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 >Q^ mR  
Vpzjh,r-j  
采样要求： W(?J,8>  
 同样，至少1个点的间隔。 u,}>I%21  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 ="f-I9y  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 vpOGyvI  
6W3."};  
 为优化大填充因子条件下的计算工作量，减小相关阵列尺寸是非常有效的方法。 ~E_irzOFP  
 如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%)，这种简化是非常适用的。 vRD(* S9^  
 如果只考虑标记的范围，仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 e%4vvP
p  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 ~X %cbFom=  
g>'6"p;  
7;C~>WlU  
R/Sm  
'J!Gip ,  
7. 指定区域填充因子的仿真 n
D)SR  
e6qIC*C!  
 由于间隔非常狭窄，Hamamatsu’s X10468 指定填充因子为98%，需要更多的采样点进行计算。 B|+%ExT7  
 全阵列尺寸798×600像素将需要79992×60600个采样点，需要极高的计算量。  j0O1??  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 9&<c)sS&B  
 在优化的帮助下，可对指定区域填充因子进行研究(该仿真仍需约256GB的内存)。 'O9Yu{M  
VkJTcC:1  
_ Qek|>  
8. 总结 Z0D&ayzkh^  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 3,{;wJ Z  
qoZAZ&|HI  
第1步 K|6}g7&X  
将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 [nX{sM%  
x^Qij!mB%  
第2步 PJe\PGh  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 eI|~neh  
扩展阅读 J p%J02  
扩展阅读 2t  
 开始视频 wN6sica|  
-    光路图介绍 i=M[$   
 该应用示例相关文件： K@!hrye  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 <5CQ#^cK  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 sk0/3X*Q%  
LW("/  
J4iu8_eH!D  
QQ：2987619807 |8x_Av0  

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%！ I&x69  
报告大纲 #e9XU:9@g  
#KtV4)(  
（第一波——神秘现金红包抽奖环节） ;{n*F=%uC  
a<V Mh79*  
1.浅谈中国物理光电教学行业大趋势及面临问题 >v%UV:7ap  
EVbDI yFn  
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 a$6pA@7}  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）