[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) k$-~_^4m  
/y9J)lx  
应用示例简述 G V:$;  
^#BGA|j  
1. 系统细节 5Q$r@&qp  
 光源 $\,BpZ }3  
— 高斯光束 &vFqe,Z  
 组件 q M_/  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 'Uko^R)(  
 探测器 Zc%foK
{  
— 视觉感知的仿真 .
@i0U  
— 电磁场分布 t8DL9RW'  
 建模/设计 oEQ{m5O9  
— 场追迹： wTlK4R#  
 一个SLM像素阵列处光传播的仿真，仿真中包括了SLM像素间无功能间隔引起的衍射效应。 vcw>v={x  
gv#c~cX]  
2. 系统说明 pFsCd"zv  
|k`f/*  
ws>WA{]gq  
3. 模拟 & 设计结果 r:c@17  
*^@#X-NG  
4. 总结 <Qcex3  
~[|V3h4v  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 Np|'7D  
P.LuF(?$  
第1步 Q%& _On  
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。 X-)RU?  
wC(vr.,F  
第2步 >bfYy=/  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 ([,vX"4  
=My}{n[  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 Ml8 YyF/~  
I*A0?{  
应用示例详细内容 ~A`&/U  
+Lm3vj_N  
系统参数 h4CTTe)  
`z|
=~  
1. 该应用实例的内容 tZaD${
 
V$/u  
E?30J3S  
2. 设计&仿真任务 |SGgy|/a#  
I1Hw"G"&  
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。 omM&{ }8g  
_PXG AS  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 hLb;5u&!kW  
B{7Kzwh;  
lGdM80f  
4. 参数：SLM像素阵列 p91`<>Iw  
KX?o nsZ  
J\het2?\  
5. 参数：SLM像素阵列 j/)"QiS*?  
XR*Q|4  
!p}`kG  
应用示例详细内容 ic%?uWN  

%1Bn_  
仿真&结果 p"Ot5!F>  
P^ptsZ%  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM Z?m -&%  
 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)。 L
nP3z5d(  
 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。 wgCvD  
\Sg<='/{L;  
2. VirtualLab的SLM模块 ;mEwQ  

Ne3R.g9;Z  
*_`76`cz%X  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 A0G)imsW:_  
 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。 OE_QInb<  
tbtI1"$  
3. SLM的光学功能 1hl
]W+9  
p6`Pp"J_tr  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 |#{-.r6Y]  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 k@#5$Ejc2  
 首先，获得场(Ex方向)的振幅，分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 25UYOK}!  
*yJ[zXXjJ  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd AgIazv1  
<lUOJV{&\  
 此处，场(Ex方向)的（Wrapped）位相如下图所示，其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 =WC-Sj{I  
/QQ8.8=5  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd YRPm^kW  
K*
~]fy  
4. 对比：光栅的光学功能 lWW+5  
 上述的像素效应可以用相似光学功能的2D周期结构的进行比较。 [`d$X^<y;  
 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。 Jlp<koy  
 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)。 >*IN  
 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。 q#MM
  
 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。 (ab{F5  
o/C(4q
6d  
P}0*{%jB  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd Frk c
O  
>
&OUGu|  
5. 有间隔SLM的光学功能 J1bA2+5.*e  
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。 syv$XeG=}  
({4]  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd f;gZ|a  
XAPYpBgm  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 -T7xK/  
K%MW6y  
)t:7_M3  
6. 减少计算工作量 n 6{2]&sd  
rz%<AF Z  
采样要求： 'Hw4j:pS  
 至少1个点的间隔(每边)。 ;#TaZN  
 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。 @b2`R3}9R  
q]\X~ 9#  
采样要求： (DDyK[t+VX  
 同样，至少1个点的间隔。 HG%Z"d  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 e*C6uz9N  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 'xnnLCm.
 
S_v(S^x6  
 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。 B
6]<G-
 
 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。 /4$4h;_8  
 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)。 fj>C@p  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 I;7nb4]AmF  
w\w(U  
<*|?x86~  
99=s4*xzM  
e8}Ezy"^  
7. 指定区域填充因子的仿真 ~9=aT1S|  
N j4IQ<OV  
 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。 0:&ZnE}##  
 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。 #z!^<,  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 PWB(5 f?  
 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)。 }CDk9Xk  
V-!"%fO.s  

Sm-wH^~KA  
8. 总结 ifK%6o6  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 Bfr
'Zdw  
j>Ag\@2ME  
第1步 %O%=rUD  
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。 06*rWu9P3  
VR5fqf|*  
第2步 uj|BQ`k  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 %."@Q$lA  
扩展阅读 in-C/m#  
扩展阅读 |J0Q,F]T  
 开始视频 1l8Etp&<  
-    光路图介绍 |3hY6aty  
 该应用示例相关文件： !@A#=(4R4  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 gNpJ24QK  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 RDM`9&V!jp  
CHJ>{b`O  
Bi3+)k>u7  
QQ：2987619807 LN2D  

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报告大纲 X^9d/}uTa  
eP.Vd7ky  
（第一波——神秘现金红包抽奖环节） 6$fYt&1  

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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 VdSv  
fFvF\  
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 '_k+WH&  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）

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