[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) bd5\Rt  
v1oq[+  
应用示例简述 :54ik,l  
)CD4k:bm  
1. 系统细节 -B*= V  
 光源 +? E~F  
— 高斯光束 f(6`5/C  
 组件 _)"-zbh}{  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 b8r?Dd"T8  
 探测器 wqkD
 
— 视觉感知的仿真 FAX|.!US*p  
— 电磁场分布 M%92^;|`  
 建模/设计 ZX'q-JUv f  
— 场追迹： ="Zr.g~8  
 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。 iyKAw   
<2"'R(4",  
2. 系统说明 opU=49b  
K!Te*?b  
q^; SZ^yW5  
3. 模拟 & 设计结果 't.IYBHx  
w$[&ejFb  
4. 总结 B52n'.  
#.L9/b(  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 b"Hc==`  
X6)%2TwO  
第1步 3qujz)o  
将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 cvxY
uP~  
9: N[9;('  
第2步 6 <XQ'tM]N  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 `@TWZ%f6  
)O\w'|$G  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 MdXOH$ps  
VRU"2mQ.P6  
应用示例详细内容 17P5Dr&  
-:cBVu-m  
系统参数 )Q= EmZbJz  
h K;9XJAf  
1. 该应用实例的内容 i<@"+~n~GK  
#NQpr  
qW+'#Jh@TV  
2. 设计&仿真任务 D+#OB|&Dn  
C2}n &{T  
由于制造和技术的原因，像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应，从而影响SLM的光学性能，并在接下来的工作中对其进行研究。 xB-\yWDZe  
3E9 )~$  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 Hi%)TDfv  
dhrh "x_?:  
S:B$c>  
4. 参数：SLM像素阵列 !ZNirvk  
2_T2?weD5  
tV?-  
5. 参数：SLM像素阵列 &s6;2G&L$  
&3gC&b^i  
)qSjI_qt5  
应用示例详细内容 #zmt x0  
dCA| )  
仿真&结果 I]GGmN  
u00w'=pe)  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM yz}ik^T  
 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)。 7N:3  
 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。 w#6)XR|+,.  
CP0;<}k  
2. VirtualLab的SLM模块 90wGS_P04  

OQ(w]G0LP  
H!'Ek[s+  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 ^4/   
 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。 b~$8<\  
F8H4R7 8>;  
3. SLM的光学功能 rEHlo[7^
 
h;Hg/jv  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 1.0:  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 8Z|A'M  
 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。 Mz7qC3Z  
KvjsibI/Y  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd *{:Zdg'~E
 
o75l
&`  
 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。 r01u3!  
uG7?:) pxv  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd )\KU:_l  
E3LEeXcLS  
4. 对比：光栅的光学功能 ^jbjHI&  
 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。 ]z O6ESH  
 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。 T)MX]T  
 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)。 %i6/= 'u  
 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。 23d*;ri5  
 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。 $^e(?Pq  
|&"/u7^  
mxnu\@}(  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd P3!JA)p6a  
a[VX)w_W{  
5. 有间隔SLM的光学功能 |2E:]wT}qg  
现在，基于像素阵列的区域填充因子，我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。 U?%T~!  
2T?8{yO7  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd ::p%R@?  
?o1QjDG  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 A("\m>g$b  
Cxd^i  
uZM%F)  
6. 减少计算工作量 X2|&\G9c  
w5 #;Lm  
采样要求： NQxx_3*4O  
 至少1个点的间隔(每边)。 S
oWM
P2/  
 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。 :qc?FQ ;  
ov<vSc<u  
采样要求： <(t{C8>g%  
 同样，至少1个点的间隔。 H:nO\]  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 H|S hi/  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 "S+AkLe(  
0GW69 z  
 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。 -mP2}BNM  
 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。 .,sbqL  
 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)。 Q@"}v_r4  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 #_Zkke~{  
]SAGh|+xl  
~Ede5Vg!!2  
:IX,mDO  
Y <`
X$  
7. 指定区域填充因子的仿真 L&KL]n  
]UkqPtG;  
 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。 n/Dg)n?
 
 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。 d}aMdIF!e  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 {e$@i  
 在优化的帮助下，可对指定区域填充因子进行研究(该仿真仍需约256GB的内存)。 bXvriQ.UH  
ay =B<|!  
L=<$^m  
8. 总结 r0wAh/J|  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 ?
\I@w4  
*kTj,&x[  
第1步 +f$ {r7  
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。 2Jky,YLcb  
DJ0jtv6nQ-  
第2步 iMv):1p>8  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 W9{i~.zo  
扩展阅读 1Q=L/keP  
扩展阅读 \?wKs  
 开始视频 Adet5m.|[8  
-    光路图介绍  #]QS   
 该应用示例相关文件： *Kpw@4G  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 )6B
ySk  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 (0l>P]"n  
qo}yEl1  
~$ Po3]{s  
QQ：2987619807 o^/ fr&,9  

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报告大纲 A/&u/?*C  
CKSs(-hkJ  
（第一波——神秘现金红包抽奖环节） ~[kI![  
J*zQ8\f=}  
1.浅谈中国物理光电教学行业大趋势及面临问题 $C,`^n'  
t'yh&44_  
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 vR pO0qG  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）

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