[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) nZL!}3@<  
vmOye/?k  
应用示例简述 IIXA)b!  
!H c6$  
1. 系统细节 yHs9J1Sf  
 光源 yLXIjR  
— 高斯光束 %t1Z!xv_  
 组件 Y:Lkh>S1Q  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ]w]BKpU=  
 探测器 pBBKfv  
— 视觉感知的仿真 n4XkhY|  
— 电磁场分布 |pMP-  
 建模/设计
P@5-3]m=  
— 场追迹： Y Kp@n8A  
 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。 S7cD}yx*[  
+9t{ovF?L  
2. 系统说明 rij%l+%@#  
&+oJPpHi\  
Y4,p_6aKJ]  
3. 模拟 & 设计结果 CV{ZoY  
JW2f 6!b  
4. 总结 [rAi9LSO"  
/Hm/%os  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 S}0-2T[  
)G]J@36  
第1步 g3%x"SlIU  
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。 t)k;5B`> &  
AOL=;z9c#  
第2步 7hMh%d0d(_  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 lY,9bSF$  
,1<6=vL  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 4-'0# a  
sMJa4P>O@  
应用示例详细内容 "av/a  
,5t_}d|3C=  
系统参数 hmb=_W  
;r]! qv:  
1. 该应用实例的内容 7pep\  
z?`7g%Z?{  
KiC,O7&<  
2. 设计&仿真任务 ]:?hU^H]<  
6BQq|:U  
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。 Dp} $q`F[  
[,~;n@jz  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 tI9p2!  
yC|odX#  
es+ZPX>Y  
4. 参数：SLM像素阵列 |-GbHfz  
o(3OChH  
-I#<?=0B  
5. 参数：SLM像素阵列 wn<k"6x  
=PjdL32  
K3rsew n  
应用示例详细内容 z!k  
Tn>L?  
仿真&结果 yB;K|MXy?  
.0X 5Vy  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM U}<zn+SI#V  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，2f系统等)。 nvodP"iV  
 内置的SLM模式可以实现从简单透射函数到包含像素和间隔的阵列的自动转换。 i5*/ZA_  
,|UwZ_.  
2. VirtualLab的SLM模块 [$\VvRu%  

jz
ZE
P4  
Wp^|=  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 #.OCoc  
 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。 "*d%el\63  
V`feUFw3  
3. SLM的光学功能 |hu9)0P  
scd}{Y  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 =}SC .E\  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 LN'})CI8m  
 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。 Nlm3RxSn  
JVPLE*T  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd nqcD#HUv  
g9=O<u#  
 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。 2>Kn'p  
?U~`'^@  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd ]XfROhgP=  
I[LHJ4  
4. 对比：光栅的光学功能 f+QDjJ?z  
 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。 5@i(pVWZ  
 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。 3J^'x  
 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)。 FJsg3D*@J  
 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。 k]A$?C0Q<%  
 这意味着，对于SLM，我们所期望的光分布具有有较高的级次，其光强由区域填充因子决定。 U,~Z2L  
emS7q|^  
95tHire  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd F @Wb<+0  
G\r>3Ys  
5. 有间隔SLM的光学功能 QWwEfL  
现在，基于像素阵列的区域填充因子，我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。 <gY.2#6C\%  
1tCe#*|95  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd U {sT %G  
Aq&H-g]s  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 MrS~u  
6 &MATMR  
lXrAsm$  
6. 减少计算工作量 .+`Z:{:BC&  
B%Z,Xjq  
采样要求：  'v&f  
 至少1个点的间隔(每边)。 XSo$;q\  
 如在有效区域，用户指定60%区域填充因子，模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 G:|=d0  
)^Md ^\?  
采样要求： pQBhheiM  
 同样，至少1个点的间隔。 R94ID@LF  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 _R|8_#yM  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 +{{'3=x9  
9$N~OZ;-*x  
 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。 inv 5
>OeG  
 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。 xz vbjS W  
 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)。 l Gy`{E|  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 `bRt_XGPmF  
#,\qjY  
X&bnyo P  
UP e@>  
;rJ/Diz!g  
7. 指定区域填充因子的仿真 mMtX:  
lEiOE]  
 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。 '0E^th#u-0  
 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。 %0^taA  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 ZHOh(  
 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)。 dW2Lvnh!>/  
=%G<S'2'  
+Zo&c}  
8. 总结 H{fOAv1*  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 W .bJ.hO*  
]$ iqJL  
第1步 VA@t8H,  
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。 SRpPLY{:F  
?Y#x`DMh  
第2步 b:>t1S Ul  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 uMM?s?q  
扩展阅读 !TdbD56  
扩展阅读 xO` O$ie  
 开始视频 {qjw  S1v  
-    光路图介绍 A@k`$xevVj  
 该应用示例相关文件： XCU>b[Cj,  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 CLX!qw]@ +  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 bpWEF b'f  
K trR+:  
M?zwXmTVW0  
QQ：2987619807 K#<cuHGC  

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报告大纲 !.nyIA(  
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（第一波——神秘现金红包抽奖环节） p#eai  
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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 .+ w#n<  
eJ3w}"?9s  
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 '*6S0zt  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）