[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) 4D'AAr57  
-- >q=hlA  
应用示例简述 e=ITAH3b  
\&8 61A;  
1. 系统细节 ,1K`w:uhS  
 光源 L'?7~Cdls  
— 高斯光束 j^1Yz}6nR  
 组件 f(Su  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 @ajt D-_2  
 探测器 VY#
nSF`  
— 视觉感知的仿真 ;_~9".'<d  
— 电磁场分布 1m~-q4D)V  
 建模/设计 GQH15_  
— 场追迹： %&iodo,EP'  
 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。 u
7/]Go44  
4'~zuUs
 
2. 系统说明 M\_IQj  
'< .gKo  
-HU4Ow  
3. 模拟 & 设计结果 o#K*-jOfiH  
w}qLI4  
4. 总结 XN&cM,   
~K/_51O'  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 Ur9L8EdC  
X,A]<$ACu%  
第1步 ;F;Vm$  
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。 0-Ga2Go9  
&cp
`? k  
第2步 n&%0G2m:  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 ^wIg|Gc  
fW w+'xF!  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。
Y|!m  
]3Y J a  
应用示例详细内容 hiKyU!)Hv  
5AbY 59  
系统参数 iLt2L;v>h  
JfsvK2I  
1. 该应用实例的内容 QJy1j~9x  
Bra}HjHO  
A2.GNk  
2. 设计&仿真任务 XI+GWNAmJ  
%"Ia]0  
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。 ` 7P%muY.  
eg1Mdg\a  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 /!'Png0!  
8ZF!}kb0F  
wEF"
'T  
4. 参数：SLM像素阵列 [XhG7Ly  
Yosfk\D  
W#@6e')d  
5. 参数：SLM像素阵列 YB1Jv[  
Vq599M:)V  
M`&78j  
应用示例详细内容 `>- 56 %  
Pj
P6^"  
仿真&结果 Y?6}r;<  
-asjBSo*D  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM 2f0mr?l)N  
 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)。 6j Rewj  
 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。 BJt]k7ku+  
NY6;\ 7!n  
2. VirtualLab的SLM模块 t$&'mJ_-w  

{DD #&B  
j>?`N^  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 & }7+.^  
 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。 {%\@Z-9%q,  
A%cJ5dF8~  
3. SLM的光学功能 [Z2{S-)UM  
e'sS",o*  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 G{!(2D4!  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 'YJ~~o  
 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。 =M6{{lI/  
vm7ag 7@O  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd M.\XG}RR  
r~G amjS  
 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。 nsM.`s@V  
*a^wYWa  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd ?OPuv5!pI  
!+z&] S3s  
4. 对比：光栅的光学功能 }qJ`nN8  
 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。 IE3GZk+a~  
 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。  ^Kl*}  
 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)。
8>9MeDE  
 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。 aCJ-T8?'  
 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。 9^8_^F  

voFg6zoV_  
T[I7.8g  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd },{sJ0To
 
)5`~WzA  
5. 有间隔SLM的光学功能 iaJLIrl  
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。 LM(r3sonb  
Y_6v@Si
O  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd ,|GjrT{vf  
Av0(zA2  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 jrxq558  
]4r&Q4d>O  
w5yX~8UzJ  
6. 减少计算工作量 505ejO|  
K"[\)&WBG  
采样要求： xSm~V3bc  
 至少1个点的间隔(每边)。 zf]e"e  
 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。 %Eugy  
/bn$@Cy@  
采样要求： i&p6UU
 
 同样，至少1个点的间隔。 YS@TQ?  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 H )>3c1  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。
7PuYrJ  
0176  
 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。 Mnk-"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。 b@Dt]6_UL  
 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)。 XwfR/4  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 S_nAO\h  
NcHU)  
XZS%az1%  
4e?bkC  
yJ`{\7Uqg  
7. 指定区域填充因子的仿真 XH(-anU"!P  
R+t]]n6#  
 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。 M6 8foeeN  
 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。 BR-wL3x b  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 XAi0lN{,  
 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)。 7KGb2V<t  
,
6#%+u}f  
i`Qa7  
8. 总结 15En$6>  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 ..k8HFz>"  
azNv(|eeJL  
第1步 (`_fP.Ogb  
将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 yye5GVY$  
2#00<t\  
第2步 z,hBtq:-$  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 0rQr#0`  
扩展阅读 S>p0{:zM  
扩展阅读 sP}u zS  
 开始视频 4\nGWi{2  
-    光路图介绍 9ZG:2ncdJ  
 该应用示例相关文件： '/OQ[f=K  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 b
o@ ?`5  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 #d<|_  
h@'CmIZc  
FA;-D5=
 
QQ：2987619807 G,c2?^
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报告大纲 vD:J!|hs(  
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（第一波——神秘现金红包抽奖环节） %.]#3tW  
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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 r}^1dO  
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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 bJ1Nf|3~E  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）