[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) ^_G@a,  
kuW^_BROJ  
应用示例简述 j4}Q  
tk!5"`9N  
1. 系统细节
S0!w]Ku  
 光源 JO&L1<B{v  
— 高斯光束 0K^?QM|S  
 组件 $9?<mP2-*  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 i^"!"&tW#  
 探测器 #7p!xf^  
— 视觉感知的仿真 -s9()K(vZG  
— 电磁场分布 Ex@o&j\93  
 建模/设计 5b;~&N4
~  
— 场追迹： :HkXsZ  
 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。 O*ER3  
;_p!20.(  
2. 系统说明 EfGy^`,'G  
r&Qq,koE  
ZP9x3MHe  
3. 模拟 & 设计结果 g,s^qW0vds  
`{9bf)vP6  
4. 总结 <,,X\>B  
;={3H_{3  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 W7"UhM  
p;.M.  
第1步 5Tq*]ZE  
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#xL-   
%`}nP3  
第2步 DIx.a^LR  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 % !Ih=DZ  

S9dXkd  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 MM(\>J[Uq  
~9n30j%]s  
应用示例详细内容 
-.
l.@  
QAX3*%h  
系统参数 z"f+;1  
ry0YS\W  
1. 该应用实例的内容 <"{VVyK  
.Ky)Co  
"w3%BbIx  
2. 设计&仿真任务 1H
 \  
8yk4#CZ  
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。 o2!wz8  
}!V-FAL  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 =:'\wx X  
P~s u]+  
G%viWWTY  
4. 参数：SLM像素阵列 m}6Jdt'|  
&
pW2R}  
}VeE4-p B  
5. 参数：SLM像素阵列 y%O^Zm1  

`RXlqj#u
 
wlgR =l  
应用示例详细内容 &z@}9U*6b  
RoNE7|gF:  
仿真&结果 DMlr%)@{  
oSIP{lfp2Q  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM /
QT>"  
 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)。 3Uej]}c  
 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。 JJ9R, 8n6  
)YW"Zo8~!1  
2. VirtualLab的SLM模块 a[p$e?gka  

#n]K$k>  
%<fs \J^k  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 -F_cBu81V  
 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。 }{)Rnb@ >  
<<R2 X1  
3. SLM的光学功能 J&&)%&h'I  
!*S,S{T8  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 $gZiW8  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 i|m8#*Hd  
 首先，获得场(Ex方向)的振幅，分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 kPoz&e_@  
WyRSy-{U(}  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd b[<L l%K  
29cx(  
 此处，场(Ex方向)的（Wrapped）位相如下图所示，其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 L7R!,  
sDAP'&  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd '2 Y8  
) ]DqK<-  
4. 对比：光栅的光学功能 TbLU[(m-n  
 上述的像素效应可以用相似光学功能的2D周期结构的进行比较。 `@ny!S|1/  
 所示函数(Ex的振幅)相当于一个SLM，其像素提供一个常数位相函数。 Rh#`AM`)j  
 通过这种光栅，能够将光衍射到几个衍射级次，衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 ?d+ri  
 级次越高振幅衰减越快，所以只有0级，1级以及2级贡献了主要的光强部分。 ;tQ(l%!  
 这意味着，对于SLM，我们所期望的光分布具有有较高的级次，其光强由区域填充因子决定。 ,4Q8r:_ u  
K+"3He  
P+BGCc%);B  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd i[I&m]N  
Mdq|:^px  
5. 有间隔SLM的光学功能 >'4$g7o,  
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。 #%w+PL:*O  
)O5@R  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd 8!YQ9T[  
4>OS2b`.;  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 Zu2`IzrG#  
vKWi?}1  
]=9 d'WL  
6. 减少计算工作量 ay|jq"a  
TQb@szp:|  
采样要求： Nu3gkIz5z-  
 至少1个点的间隔(每边)。 V^4v`}Wgx  
 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。 bDudETl  
3Gr"YG{,  
采样要求： dm]g:KWg  
 同样，至少1个点的间隔。 yYSmmgrX0  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 &iZt(XD  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 (>E/C^Tc%  
^$}O?y7O  
 为优化大填充因子条件下的计算工作量，减小相关阵列尺寸是非常有效的方法。 <VSB!:ew  
 如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%)，这种简化是非常适用的。 'J3yJ{  
 如果只考虑标记的范围，仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 ` &bF@$((  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 d
3 i(UN]  
yf!7 Q>_G^  
l0;u$  
?@Q0;LG  
x2a ?ugQ  
7. 指定区域填充因子的仿真 g],]l'7H  
lJN#_V0qW  
 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。 L)&^Pu  
 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。 ij#v_~g3  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 ,X1M!'  
 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)。 U;TS7A3  
Nsq=1) <  
uF1 4;  
8. 总结 Ly3!0P.<  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 (n8?+GCa  
I\1"E y  
第1步 \At~94  
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。 YFPse.2$a  
0^\H$An*k  
第2步 #pgD-0_  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 3 !8#wn  
扩展阅读 &WLN   
扩展阅读 Z.!<YfA)  
 开始视频 kr|r-N`  
-    光路图介绍 EC0B6!C&7  
 该应用示例相关文件： `?.6}*4@_A  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 X Db%-  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 9M'"q7Kh  
{D^ )%{  
GM9[ 0+u;  
QQ：2987619807 rp dv{CUp7  

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%！ 
CE  
报告大纲 :jkPV%!~  
z;@<
J8I  
（第一波——神秘现金红包抽奖环节） >wb*kyO7(#  
il{x?#Wrb  
1.浅谈中国物理光电教学行业大趋势及面临问题
pX3El$p  
--TH6j"  
2.空间光调制器在工业、教学领域的应用3.实物讲解空间光调制器 d^$cx(2$D  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）