[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) A)O_es2  
.b!OZ  
应用示例简述 YD0vfwh  
F)[XIY&2/  
1. 系统细节 :8\*)"^E  
 光源 LLXg  
— 高斯光束 [="g|/M)  
 组件 Qd&d\w/  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 rw40<SS"Z  
 探测器 CWobvR)e  
— 视觉感知的仿真 d=xI   
— 电磁场分布 2fHIk57jP  
 建模/设计 : pE-{3I  
— 场追迹： '/gxjr&  
 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。 &CxyP_  
S?,KgMVM  
2. 系统说明 dd?x5|/#  
k=ior  
IxK 3,@d  
3. 模拟 & 设计结果 )n[`Z#  
EDPI*@>  
4. 总结 ?vL^:f["  
5~ *'>y  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 'aSZ!R  
&\WkJ}&PnA  
第1步 P@! Q1pr  
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。 1A)wbH)  
dctA`W@:-  
第2步 's7SZ$(  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 ^Xt]wl*]+  

jiw`i  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 g#9*bF  
Wj  
应用示例详细内容 btB(n<G2#  
@4  
系统参数 fd,}YAiX  
;k63RNT,M&  
1. 该应用实例的内容 6U,U[MWJ  
tswG"1R  
-67f33  
2. 设计&仿真任务 rt\<nwc  
C7fi1~  
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。 u}@%70A  
%;"B;~  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 q9a wzj  
&s6(3k  
4o)\DB?!  
4. 参数：SLM像素阵列 zM9).D H  
Jb)eC?6O  
yW6[Fpw  
5. 参数：SLM像素阵列 Sj]T{3mi  
40l#'< y;  
MRl*rK  
应用示例详细内容 Jz:W-o  
*{D:1S
  
仿真&结果 s_Ge22BZ  
w3]0 !)t1  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM
XR=c 8f  
 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)。 }mT%N eS  
 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。 Q,M/R6i-  
~M9n<kmE  
2. VirtualLab的SLM模块 5)SZd)  

U~zN*2-  
xx`8>2T#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。 oE|{|27X  
 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。 (j"~]T!)1  
%&Q7;?  
3. SLM的光学功能
2M(PH]D  
VkP:%-*#v  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 k @/SeE  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 (=&bo p  
 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。 !^"!fuoNC  
U*+!w@ .  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd DGuUI}|)  
F#37Qv  
 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。 yfw>y=/p  
f!R^;'a  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd 'r?HL;,q  
aBtfZDCfzp  
4. 对比：光栅的光学功能 "j@IRuH  
 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。 Vwh&^{Eh  
 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。 0|+hm^'_  
 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)。 {pJ@I=q  
 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。 s"Pk-Dv  
 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。 4;~lpty  
$X\` 7`v  
)b2E/G@X&  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd e!x-:F#4j  
n~>CE"q  
5. 有间隔SLM的光学功能 AYQh=$)(  
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。 \S@=zII_  
`::(jW.KO  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd =`.5b:e  
tS/APSY  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 &T/9yW[L  
f+88R=-u6S  
E?5B>Jer#  
6. 减少计算工作量 LVcy.kU@]  
$8ww]}K  
采样要求： wTuRo J  
 至少1个点的间隔(每边)。 RknSWuFKt  
 如在有效区域，用户指定60%区域填充因子，模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 &l}xBQAL  
WF.$gBH"  
采样要求： d.(]V2X.J  
 同样，至少1个点的间隔。 >U Ich  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 .$}zw|,q  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 QR"O)lP  
Q_h+r!b  
 为优化大填充因子条件下的计算工作量，减小相关阵列尺寸是非常有效的方法。 Kz2^f@5=F  
 如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%)，这种简化是非常适用的。 VqT[ca\  
 如果只考虑标记的范围，仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 z8[|LF-dx  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 l{SPV8[i  
%1d6j<7  
w I 7  
d1_*!LW$  
qf&
{O:,Z  
7. 指定区域填充因子的仿真 $,v+i -  
IG@&l0ARL  
 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。 M@ZpgAfq  
 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。 M#<fh:>  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 E6\~/=X=%  
 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)。 8}b[Q/h!  
@{GxQzo  
*1]k&#s  
8. 总结 3\~fe/z'I  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 T{xo_u{Q  
t-m,~IoW  
第1步 i]WlMC6  
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。 @MH]s [{o\  
&y wY?ox  
第2步 -^yc yZ  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 XQ y|t"Vq>  
扩展阅读 ,colGth54  
扩展阅读 6y!?xot  
 开始视频 
:@'0)7  
-    光路图介绍 AS^$1i:  
 该应用示例相关文件： 1MFpuPJk  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 jmVy4* P_  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 m8A1^ R  
xJ5!`#=  
3Ya6yz  
QQ：2987619807 A{"t0Ai='0  

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报告大纲 !-~(*tn  
pdqh'+5  
（第一波——神秘现金红包抽奖环节） `^{P,N>X  
ZeV)/g,w  
1.浅谈中国物理光电教学行业大趋势及面临问题 6>J#M  
4f,x@:Jw  
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 L,L7WObA  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）