[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) r 56~s5A  
W!XBuk-  
应用示例简述 .0U[nt6  
z@19gD#8  
1. 系统细节 NkGtZ.!pk  
 光源 &I'J4gk[  
— 高斯光束 8irTGA  
 组件 bg0ix"  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 .tfal9  
 探测器 p(GI0
2|n  
— 视觉感知的仿真 tuwlsBV  
— 电磁场分布 z)*{bz]  
 建模/设计 GGHeC/4  
— 场追迹： pl,XS6mB  
 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。 n?OMfx  
8|i<
4>  
2. 系统说明 X[<#B5  
m$_l{|4z  
.7Qqs=Au  
3. 模拟 & 设计结果 525^/d6v  
1l^[%0  
4. 总结 94 6r#`q  
jYAm}_?No  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 jb/C\2U4)  
oo]P}ra  
第1步 mhU=^/X  
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。 ;IPk+,hpmi  
d?YSVmG  
第2步 G1zP^ogk  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 6_yatq5c  
Bmt8yR2  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 ?@MY+r_G  
L?8OWLjRy  
应用示例详细内容 L*6<h  
n3U| d+  
系统参数  C.uv
0  
.pl,uj
v  
1. 该应用实例的内容 /:\27n  
r_bG+iw7p  
zU0JwZi  
2. 设计&仿真任务 c-.F{~  
{4[
dHfIy  
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。 n2c(x\DA&  
'MyJw*%b]  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 !_c6 `oW  
?0z/i^I  
6y`FW[  
4. 参数：SLM像素阵列 6b`
Jq>v  
>U4bK^/Bp  
#sv}%oV,F  
5. 参数：SLM像素阵列 'f %oL/,  
i8EK
zW  
wax^iL!  
应用示例详细内容 f::^zAV  
yVPFH~1@\  
仿真&结果 |D'!.$7%  
}VH2G94Ll  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM ecvZwL  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，2f系统等)。 =''*'a-P  
 内置的SLM模式可以实现从简单透射函数到包含像素和间隔的阵列的自动转换。 X^m@*,[s  
#^-'q`)  
2. VirtualLab的SLM模块 U&$I!80.  

.OW5R*  
\j we  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 kY4h-oZ  
 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。 RdpOj >fT  
Cf<TDjU`|  
3. SLM的光学功能 %hBw)3;l  
McdK!V  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 ^b.fci{1m  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 &XhxkN$8  
 首先，获得场(Ex方向)的振幅，分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 VWCC(YRU|$  
<P Vmr2Jp"  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd -/7@ A  
e6T?2`5P  
 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。 3] U/^f3  
j_zy"8Y{  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd QYBLU7  
D2:ShyYAS  
4. 对比：光栅的光学功能 0R&7vn  
 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。 OXoEA a  
 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。 4 T/ ~erc  
 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)。 *Hh*!ePp  
 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。 aJ]t1  
 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。 r9-)+R J  
diw5h};W  
xkaed  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd .e S* F  
,fm{ krE  
5. 有间隔SLM的光学功能 w;Pe_m7\EO  
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。 N,cj[6;T%  
MF::At[4  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd 1<M~
#  
;/^O7KM-  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 z-S8s2.Fd  
WMoRosL74  
t 9.iWIr  
6. 减少计算工作量 @oMl^UYM=  
(L<G=XC  
采样要求： @d[)i,d:G  
 至少1个点的间隔(每边)。 %U97{y  
 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。 kr]_?B(r  
V}G;oz&>)  
采样要求： g aXF3v*j  
 同样，至少1个点的间隔。 @hOY&  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 4-xg+*()  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 maQOU1  
Y3luU&'  
 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。 D_I_=0qNd  
 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。 _3_o/I  
 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)。 -EU~ %/=m+  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 B|BJkY'  
?eR^\-e  
@,q<][q  
O@KAh5EB  
}Ot2; T  
7. 指定区域填充因子的仿真 rP&.`m88n  
\OF"hPq  
 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;4~Sfx  
 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。 mY]R~:  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 k5GJrK+  
 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)。 9KZLlEk5O  
> bSQ}kXe  
eZRu{`AF*  
8. 总结 q?Mmkh)g  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 QEq>zuz5;  
qVJC O-K|  
第1步 *s"{JrG`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。 <F5x}i~(C  
e%&/K7I"?  
第2步 5A"OL6ty  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 +t;j5\HS  
扩展阅读 XiUae{j`  
扩展阅读 6rzXM`cs  
 开始视频  jQ?6I1o  
-    光路图介绍 nSV OS6  
 该应用示例相关文件： B976{;QvXV  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 vC!}%sxVw_  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 ^<'=]?xr  
h{M.+I$}C  
D&#ph%U,P  
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报告大纲 }*I:0"WH  
OfGMeN6  
（第一波——神秘现金红包抽奖环节） Y5Jrkr)k  
 \>*B  
1.浅谈中国物理光电教学行业大趋势及面临问题 n[pW^&7x  
[1{uK&$e  
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 vEIDf{  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）

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