[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) (s&ORoVGn  
(:JjQ`i  
应用示例简述 2,+d|1(4o  
iW'_R{)T  
1. 系统细节 t~q?lT  
 光源 g2A"1w<-AH  
— 高斯光束 l4zw]AYk+X  
 组件 6I"C~&dt  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 r-*l1([eW  
 探测器 JXL'\De ;  
— 视觉感知的仿真 [~t yDLC  
— 电磁场分布 :fhB*SYK  
 建模/设计 $<:'!#%  
— 场追迹： Jlz9E|*qV  
 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。 ZH!;z-R  
(,shiK[5f  
2. 系统说明 2av*o~|J*:  
w\p9J0  
sSNCosb  
3. 模拟 & 设计结果 C]M7GHe1q  
v
ABXXB  
4. 总结 l`*( f9Q  
Xh`"  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 u"\=^F
 
pG~'shD~Dn  
第1步 j|k@MfA  
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。 ]?M)NRk%S  
kwOeHdV^  
第2步 A
=0@UqM  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 _%;M9Sg3  
,!hnm  
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*9H#%3  
9Eu #lV  
应用示例详细内容 xuF5/(__  
^:+Rg}]W^  
系统参数 *
O5
:  
VJ*\pM@no  
1. 该应用实例的内容 ZzT&$J7]`{  
&/iFnYVhy  
22|"K**3J|  
2. 设计&仿真任务 ? -CV %l  
loBtd%wY  
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。 .N!{ U  
9N^+IZ@l  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 VE*j*U j  
uS&LG#a  
Hk~k@Wft  
4. 参数：SLM像素阵列 Hxn<(gd G  
+O4(a.  
6Etss!_  
5. 参数：SLM像素阵列 oE6|Zw  
bb}?h]a  

_Ds@lVY  
应用示例详细内容 zWb-pF|  
JCNk\@0i*  
仿真&结果 "1K:/n  
Qww^P/vm  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM 8?kP*tmcZ  
 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)。 x^X$M$o,l  
 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。 Hsgy'X%om  
EavX8r  
2. VirtualLab的SLM模块 dHq#  

_;7fraqX  
xG8`'SNY  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 HS7_MGU  
 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。 G0pBR]_5z$  
@+:4J_N  
3. SLM的光学功能 7=vYO|a/4  
hF.6}28U1  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 M!#AfIyB  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 wA631kr  
 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。 2kVp_=c  
@C=M UT-!  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd 3}j1RYtz  

7 v~ro  
 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。 vf N#NY6  
`R0Y+#$8h  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd 6"+8M 3M l  
d
/lffNS=  
4. 对比：光栅的光学功能 pqH4w(;  
 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。 EX+,:l\^  
 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。 'bPk'pj9  
 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)。 Mi?}S6bp  
 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。 eC;!YGZ  
 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。 .jargvAL*  
AEqq1A
 
Fg4@On[,i  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd ~~q}cywBk  
x
W\,KSK  
5. 有间隔SLM的光学功能 ;_N"Fdl  
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。 #%8 w
  
,Bf(r  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd {xToz]YA  
5VKcV&D  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 sUbFRq  
OX^3Q:Z=  
m8HYWzN  
6. 减少计算工作量 ;ctU&`  
(Q_2ODKo  
采样要求： G0/>8_Q>Nr  
 至少1个点的间隔(每边)。 :Y^I]`lR"  
 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。 |xeE3,8  
7E~4)k0<  
采样要求： s:b"\7  
 同样，至少1个点的间隔。 C_Gzv'C"L  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 W&KM/9d  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 Yf=FeH7"  
/>F.Nsujy  
 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。 bE4HDq34  
 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。 >0T Za  
 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)。 dhtb?n{  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 3Oiy)f@{TF  
[O1|75  
KoF iQ?  
W+hV9  
u|OtKq  
7. 指定区域填充因子的仿真 !.-.#<<_a  
7kd
|K b(  
 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。 gl "_:atW  
 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。 PUCx]5  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 tl^m=(ZQ  
 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)。 >{t+4p4k.  
IT&i,`cJ~F  
LwQH6 !;[  
8. 总结 x5F@ad9  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 jyQVSQs  
m8AAp1=  
第1步 4U{m7[  
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。 K'Spbn!nC  
&h(g$-l?[  
第2步 50Ad,mn<  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 C0(s
AF@  
扩展阅读 >3P9 i ;W  
扩展阅读 RUX8qT(Z  
 开始视频 Z Xb}R^O-  
-    光路图介绍 HsH<m j  
 该应用示例相关文件： q~h:<,5  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 )E-E0Hl>7  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 7Ud'd<  
]]/lC  
}p{;^B  
QQ：2987619807 Bc[6*Y,%T  

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%！ Mciq-c)  
报告大纲 ~},~c:fF?  
A6i et~h[  
（第一波——神秘现金红包抽奖环节） k(v"B@0  
X'@f"=v9k  
1.浅谈中国物理光电教学行业大趋势及面临问题 x< S\D&  
gn`zy9PU  
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 OAVQ`ek  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）