[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) y3yvZD  
i=8UBryr'e  
应用示例简述 r]t )x*  
8Inx/>eOI  
1. 系统细节 j??tmo  
 光源 4uX(_5#j  
— 高斯光束 \$;~74}  
 组件 {Bvm'lq`  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 IT1PPm  
 探测器 b~W)S/wF$P  
— 视觉感知的仿真 /Dw@d,&[  
— 电磁场分布 ogeRYq,g  
 建模/设计 (/fT]6(  
— 场追迹： bag&BHw  
 一个SLM像素阵列处光传播的仿真，仿真中包括了SLM像素间无功能间隔引起的衍射效应。 y~p4">]  
Rq
GVp?   
2. 系统说明 y[:q"BB3  
Z}[xQ5  
N?+eWY  
3. 模拟 & 设计结果 a`38db(z  
6_U|(f  
4. 总结 zKJ.Tj W  
6{7 3p@  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 gUGOHd(A  
QUPf*3Oy  
第1步 k6J\Kkk(  
将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 E{gv,cUM  
{{E jMBg{  
第2步 3G&0Ciet  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 ]-KV0H  
966<I56+  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 cno;>[$  
%uEtQh[  
应用示例详细内容 ;>C9@S+  
&Y=.D:z<  
系统参数 i7f%^7!  
y.fs,!|%@  
1. 该应用实例的内容 !a4cjc(
 
leIy|K>\m  
{~nvs4X  
2. 设计&仿真任务 !3HsI|$<G  
q\U4n[Zk  
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。 F(E<,l2[  
A:c]1  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 |1i]L@&  
cdN/Qy  
3]_qj*V
 
4. 参数：SLM像素阵列 {WKOJG+.  
H%cp^G  
v D&Kae<  
5. 参数：SLM像素阵列 O8$~*NFJf  
2)?  
lDlj+fK  
应用示例详细内容 oc((Yo+B  
Dh?vU~v(6  
仿真&结果 3!bK d2"  
77^ "xsa  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM :4iU^6  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，2f系统等)。 (tpof 5a  
 内置的SLM模式可以实现从简单透射函数到包含像素和间隔的阵列的自动转换。 `1$y(w]  
+h|K[=l\  
2. VirtualLab的SLM模块 + lP5XY{  

]xI?,('_m  
bk
0Y  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 T|!D>l'  
 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。 [='p!7z  
9,w}Xe=C  
3. SLM的光学功能 h*G#<M  
RE*WM3QK~  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 s{cKBau  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 %P(;8sS  
 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。 ^A- sS~w  
TMNfJz   
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd | yS5[?.`  
[h^f%  
 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。 zdqnL^wb  
;C+cE#  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd &7fY_~)B  
{vLTeIxf.G  
4. 对比：光栅的光学功能 T^N L:78  
 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。 )F
+nSV;  
 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。 ^g-Fg>&M  
 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)。 T7^ulG1'  
 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。 1Jl{1;c  
 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。 qPqy4V.;  
O1|B3M[P  
;v%Q8  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd xJN|w\&  
L>0!B8X2  
5. 有间隔SLM的光学功能 y{YXf!AS  
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。 #>@<n3rq  
I Jqv w  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd gH5CB%)  
pn|p
(6  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 4|FRg  

a5X`j
o  
DakLD~H;  
6. 减少计算工作量 1 pa*T!  
(%6(5,   
采样要求： -QN1oK@\mE  
 至少1个点的间隔(每边)。 /tG5!l  
 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。 ^WmGo]<B_  
1]_?$)$T  
采样要求： C:rRK*  
 同样，至少1个点的间隔。 D~5yj&&T;  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 GSC{F#:z  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 WC3W+v G7  
G(:s-x ig6  
 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。 1NuR/DO  
 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。 &t~zD4u B  
 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 Z@L4ZT  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 '$n:CNha  
tCuN?_UG  
)Y=w40Yzd  
UaH26fWs  
fL(':W&n-  
7. 指定区域填充因子的仿真 v&p,Clt-2  
rny@n^F  
 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。 (m<R0  
 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。 XyvZ&d6(d  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 m5X3{[a:  
 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)。 6e-#XCR{  
$7msL#E7  
9BqQ^`bu  
8. 总结 "}0)YRz%  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 7vii9Am7  
F5<"ktnI  
第1步 F9Ifw><XM  
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。 N|UBaPS|
o  
fndK/~?]H
 
第2步 }l,T~Pjb  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 <P+G7!KZ&  
扩展阅读 Z[a
O_6L  
扩展阅读 ;[;)P tFz\  
 开始视频 H(X+.R,Thp  
-    光路图介绍 z0T`5NG@  
 该应用示例相关文件： -@YVe:$%b  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 //#xK D  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 ZmEG<T05  
+L^A:}L(  
pi^^L@@d  
QQ：2987619807 R2Twm!1  

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%！ t` }20=I+  
报告大纲 1Pud,!\%q  
P`\m9"7  
（第一波——神秘现金红包抽奖环节） qR [}EX&3  
fOqS|1rC  
1.浅谈中国物理光电教学行业大趋势及面临问题 %k/ k]:s  
i1b4 J  
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 uB5h9&57  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）

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.