[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) )$h<9
e  
s'4S,  
应用示例简述 L`fDc  
#U46Au  
1. 系统细节 > @Ux8#  
 光源 qac4GZ  
— 高斯光束 "zT#*>U  
 组件 LLa72HW  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 71nI`.Z  
 探测器 yAge2m]<B  
— 视觉感知的仿真 =h`yc$ A(2  
— 电磁场分布 j'z}m+_?  
 建模/设计 D"5uN0Z  
— 场追迹： ]yTMWIx#  
 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。 ql|ksios  
HJ&|&tT  
2. 系统说明 9M$=X-  
NAy3Zd}  
ypoJ4EZ(  
3. 模拟 & 设计结果 B&tU~  
z}Qt6
na]-  
4. 总结 ;NyX9&@  
MZpG1  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 `%8byy@$  
=Ws-s f]  
第1步 HzW`j"\  
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。 7TTU&7l~  
rA/jNX@S  
第2步 -SZW[T<N"  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 \2F$FRWo  
5`$.GV  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 rPK)=[MZ  
Z#-:zD7_  
应用示例详细内容 '?q \mi  
MjO.s+I  
系统参数 C?UV3  
mN_KAln  
1. 该应用实例的内容 07zbx6:t  
g$++\%k&  
piZ0KA"  
2. 设计&仿真任务 |@J:A!  
CM; r\,o  
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。 @"`J~uK  
gAy,uP~,  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 Cf-R?gn]  
vd@_LcK  
_uvRC+~R  
4. 参数：SLM像素阵列 QEl:>HG  
4g}eqW  
NJEubC?  
5. 参数：SLM像素阵列 +V"t'
t7  
vOb=>  
Iz'*^{Ssm  
应用示例详细内容 Up61Xn  
29]T:I1d[  
仿真&结果 oW:p6d  
u$7od$&S  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM k79"xyXX  
 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)。 *\?tW]8<  
 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。 #q7`"E=M"  
l]BIFZ~  
2. VirtualLab的SLM模块 p[E}:kak_-  

"3kIQsD|j  
{uO=Wkp~7  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 HPGMR4=ANS  
 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。 g]^@bxdg  
Z.a`S~U  
3. SLM的光学功能 kaSy 9Y{  
\KlOj%s  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 $^ \8-k "  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 KrcL*j&^  
 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。 ,KXS6:1%5Y  
z1LN|+\}  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd \2q!2XWgK  
7Eo
a~  
 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。 =(ULfz[:  
0w'%10"&U+  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd t5r,3x!E  
jB+K)NXHL  
4. 对比：光栅的光学功能 sdk%~RN0T  
 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。  .;ptgX  
 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。 <:[P&Y  
 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)。 L: hEt  
 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。 [LDV*79Z  
 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。 jQ &$5&o  
`)sC".b7  
*v+xKy#M  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd AE1EZ#  
RR,gC"cTi  
5. 有间隔SLM的光学功能 #r\,oXTm  
现在，基于像素阵列的区域填充因子，我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。 EbEQ@6t  
rkdf htpI  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd ElJM. a  
MeD}S@H  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 ^gP pmb<x  
LxWnPi ^  
#G'Y2l  
6. 减少计算工作量 MHh>~Y(h  
nVkPYeeT  
采样要求： jNKu5"HB  
 至少1个点的间隔(每边)。 ~RlsgtX"  
 如在有效区域，用户指定60%区域填充因子，模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 XH9Y|FX%#  
b
`?$;5  
采样要求： }$6;g-|HX  
 同样，至少1个点的间隔。 e^;<T9Esr  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 .UxbwTup  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 60 D0z  
P?- #d\qi  
 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。 G/l 28yt  
 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。 Lt\Wz'6Y  
 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)。 z[zURj-*]  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 `:=af[n   

#$vQT}  
uVnbOqR<X  
>A'Q9Tia;  
fk*$}f  
7. 指定区域填充因子的仿真 TR@*tfS  
|=R@nn   
 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。 :Q~Rb<']{x  
 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。 %}T' 3  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 "x;|li3;  
 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)。 ]+C;C  
T7F)'Mx<  
`7.(dn>WL0  
8. 总结 58TH|Rj+I  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 0rnne L  
yeI((2L@E2  
第1步 fdU`+[_  
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。 :`Nh}Ka0  
Bo)N<S_=^  
第2步 S6Er#)k  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 W3AtO  
扩展阅读 Sbf+;:D  
扩展阅读 w;e42.\  
 开始视频 u\)2/~<]  
-    光路图介绍 Qyh_o  
 该应用示例相关文件： l"T{!Oq  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 EbG`q!C  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 3Ryae/Nk  
ymNL`GYN[  
`E@TPdu  
QQ：2987619807 8`I/\8;H'p  

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报告大纲 Q&JnF`*  
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（第一波——神秘现金红包抽奖环节） yf
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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 O8!> t7x  
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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 xJ
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（第二波——神秘现金红包抽奖环节）

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