[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) QR{pph*zn-  
r|0wIpi6Q  
应用示例简述 ^yVKW5x  
#BwkbOgr  
1. 系统细节 UZ 6:vmcT  
 光源 ~g|z7o  
— 高斯光束 <(dg^;  
 组件 ZE0D=  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 rh 7%<xb>  
 探测器 ~{gV`nm=J  
— 视觉感知的仿真 vvcA-k?  
— 电磁场分布 +OX:T) 4h6  
 建模/设计 u
O}U
vMW  
— 场追迹： Ny)N  
 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。 4ai|*8.  
B|6_4ry0U  
2. 系统说明 $"6O92G(hJ  
2<8JY4]!]  
N3QDPQ  
3. 模拟 & 设计结果 #u<n .  
|$a!Zx94^  
4. 总结 E)utrO R  
tc<ly{ 1c  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 7C@%1kL  
@Xj6h!"R  
第1步 !1cVg ls|  
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。 sAfNu~d  
Y>2kOE  
第2步 4-veO3&.h  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 Ym5ji$!2  
QO(P_az3mg  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 r*XEne  
E|l qlS7  
应用示例详细内容 pLea 4  
4<Q^/-W  
系统参数 lzup! `g  
g|rbkK%SoE  
1. 该应用实例的内容 Emx`+9  
!,zRg5Wp4  
Tkf JC|6  
2. 设计&仿真任务 97SOa.@  
ym.:I@b?6  
由于制造和技术的原因，像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应，从而影响SLM的光学性能，并在接下来的工作中对其进行研究。 Q% LQP!Kg  
p`2w\P3;)  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 /yNL
FL"  
S1D=' k]  
1O@ D  
4. 参数：SLM像素阵列 yEB1gYJB  
KR sY `[Y  
o"-*,:Qe  
5. 参数：SLM像素阵列 `37$YdX  
4fa2_  
95%QF;h  
应用示例详细内容 nYbI =_-  
W2W4w  
仿真&结果 mcqLN5  
Hm*?<o9mxC  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM >0Gdxj]\  
 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)。 l6#m
s!e  
 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。 99tKs  
m6 @,J?X  
2. VirtualLab的SLM模块 ~rICPR  

rVF7!|&  
k;c>=B)e  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。
Os>^z@x  
 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。 7IUu] Fi  
Tj v)jD  
3. SLM的光学功能 ~![J~CkPS  
yON";|*\m  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 %MH!L2|  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 K! I]0!:  
 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。  mX&!/U  
LL"c 9jb4z  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd X8Y)5
,`s  
wi$,Y.:  
 此处，场(Ex方向)的（Wrapped）位相如下图所示，其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 |h(05Kbk  
5,Hj$v7fe  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd @=G6fW:  
z3l(4WP  
4. 对比：光栅的光学功能 c|KN@)A  
 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。 |';oIYs|$  
 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。 -jdhdh  
 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)。 tX@G`Mr(  
 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。 5eJMu=UpR  
 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。 6<qVeO&uZ  
sm9/sX!  
gof'NT\c  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd 3]cW08"c  
P
'Diie  
5. 有间隔SLM的光学功能 n1J;)VyR  
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。 Ka+N5 T.f  
aRE%(-5  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd :N>n1tHL;A  
2?)8s"Y  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 Pg\!\5  
g;mX{p_@  
+pG[ [}/  
6. 减少计算工作量 cf`g.9pjlx  
PPMAj@B}V  
采样要求： &V77WnOY  
 至少1个点的间隔(每边)。 OLs<]0H  
 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。 3GVS-?  
CEHtr90P  
采样要求： ^<OcbOn;O  
 同样，至少1个点的间隔。 c]]e
(  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 A-*y[/  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 -XNawpl`  
%ZbdWHO#  
 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。 \h48]ZjC`  
 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。 a4E{7c  
 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)。 J{qsCJiB  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 lv!8)GX|  
7
,7-E&d  
|9Pi*)E  
?(R!BB  
 Jk>!I\  
7. 指定区域填充因子的仿真 ?ytY8`PC  
{v>8Kp7_R  
 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。 0i3Z7l]  
 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。 >i!y[F  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 Kv~'*A)d  
 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)。 Bk2j|7  
)\RG NJMC  
=Vat2'>+  
8. 总结 OuMj%
I  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 &qyXi[vw  
vTsMq>%,<  
第1步 z0T9tN!(  
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。 tV"Jh>Z  
ifI0s)Pn  
第2步 u2 t=*<X  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 h$l`)AH^  
扩展阅读 Hj97&C{Q^  
扩展阅读 a&Z;$  
 开始视频 WJTc/  
-    光路图介绍 MREB  
 该应用示例相关文件： `R 
m<1  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 p)Fi{%
bc  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 WX4f3Um  
D%~"]WnZ\Q  
^TEFKx}PX  
QQ：2987619807 M4)Y%EPc  

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1.浅谈中国物理光电教学行业大趋势及面临问题 U$WGe >,  
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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 qq"0X! w  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）