[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) uch>AuF:  
s@z}YH  
应用示例简述 /;7y{(o  
({-GOw46  
1. 系统细节 !).}u,*'no  
 光源 yz-,)GB6  
— 高斯光束 {NPuu?&  
 组件 <+^6}8-  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 "p/j; 6H  
 探测器 e$u4vC~  
— 视觉感知的仿真 DUL4noq{  
— 电磁场分布  t^xTFn  
 建模/设计 tG8jFou  
— 场追迹： >iOzl wmG  
 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。 2u"7T_"2D  
uQ=^~K:Z~  
2. 系统说明 a@@M+9Q  
o]ag"Q  
"]m+z)lWd  
3. 模拟 & 设计结果  |y h\  
4-kZJ\]  
4. 总结 '8fk+>M  
2+cNo9f  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 ZT[3aXS  
Tx1vL  
第1步 <W`#gn0b6  
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。 RP2_l$  
h'i{&mS_b  
第2步 Ja]?&j  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 osOVg0Gyj  
l"{Sm6:;-  
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/d4f?RU  
BaO1/zk  
应用示例详细内容 8 F2|  
2>]a)  
系统参数 c(U  
~XydQJ^*  
1. 该应用实例的内容 '`|AI:L  
SR^_cpZoi  
7QVuc!V  
2. 设计&仿真任务 uK("<u|  
Q\Gq|e*  
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。 x lsqj`=  
T# lP!c  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 ?sBh=Ds  
dl5=q\1=  
Q \]Xm>  
4. 参数：SLM像素阵列 ? b[n|^wS  
\dlph  
.c^ ggy%  
5. 参数：SLM像素阵列 2/36dGFH  
1`LXz3uBe  
nRb^<cZf  
应用示例详细内容 KECElK3uj  
1^dJg8  
仿真&结果 6yu]GK}es  
spQLG_o,J  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM 'r} zY-FM`  
 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)。 ~P
-*}q2J  
 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。 ~:lKS;PRuK  
H@l}[hkP  
2. VirtualLab的SLM模块 9p@C4oen  

lFUWV)J\  
J4tcQ  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 L{
ho*^b  
 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。 E2AW7f(/  
DjC
x~@  
3. SLM的光学功能 }wwe}E-e  
'PlaMOy  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 ~|Z'l%<Os  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 %8)W0WMe  
 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。 /}5B&TZ=(3  
hzY[ G:  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd Nf9fb?  
h:/1X' 3d  
 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。 /^#G0f*N  
YCy22@C  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd [U\
(G  
LS.r%:$mb  
4. 对比：光栅的光学功能 Gzt=u"FV  
 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。 ~V)?>)T  
 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。 n&-496H  
 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)。 /.V0ag'G  
 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。 uXQ >WI@eF  
 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。 fT Y/4(  
*s)}Bj  
|@j_2Q,  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd DFe;4BdC  
cs_}&!c{  
5. 有间隔SLM的光学功能 U!e6FHj7  
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。 _qWC4NMF(  
hPdx(E)8!d  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd BH@b1}  
> %*B`oqo  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 6ri#Lw  
h3Fo-]0  
FN )d1q(~  
6. 减少计算工作量 I__4I{nI  
We`'>'W0  
采样要求： <%bw
/  
 至少1个点的间隔(每边)。 45}v^|Je\  
 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。 gs`^~iD]m  
\&A+s4c")  
采样要求： @?&Wm3x9  
 同样，至少1个点的间隔。 fk5XvL  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 -!*p*3|03|  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 ;R[&pDx  
+T_ p8W+j  
 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。 5M?mYNQR/H  
 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。 d,'!.#e  
 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)。 H`<?<ak6'M  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 s3lJu/Xe{  
aIvBY78o  
3n(*E_n  
K&pM o.  
q#1X[A()  
7. 指定区域填充因子的仿真 (:$9%,x  
ZTf_#eS$  
 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。 Uh6mGLz*&  
 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。 c
%<2z  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 T_L6 t66I  
 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)。 b%0BkS*  
P"4Mm
, C  
lL2-.!]R  
8. 总结 [V< 1_zqt  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 SWoEt1w  
H2\1gNL  
第1步 aG3k4  
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。 p~>_T7ze  
MTB@CP!u  
第2步 &,uC9$  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 2oNV=b[  
扩展阅读 (Nt[v;BnO  
扩展阅读 z<QIuq  
 开始视频 <kc]L x  
-    光路图介绍 oYq,u@oM  
 该应用示例相关文件： ^_w*XV  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 'jbMTI  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 fu>Qi)@6a1  
Rrz'(
KSDw  
0}-#b7eR  
QQ：2987619807 Hs<n^fyf  

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报告大纲 Qlf 9]ug)  
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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 #efqG=q  
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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 X!2.IsIS8  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）