[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) <Z^by;d|z  
>eTbg"\  
应用示例简述 gWr7^u&q@|  
c
O J`^^P  
1. 系统细节 Wk[a|>  
 光源 /S]$Hu|  
— 高斯光束 RRja{*R  
 组件 %Y&48''"  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 0x<ASfka  
 探测器 @_do<'a  
— 视觉感知的仿真 c5^HGIe1  
— 电磁场分布 Jj=qC{]  
 建模/设计 O h@z<1eYZ  
— 场追迹： f./K
/  
 一个SLM像素阵列处光传播的仿真，仿真中包括了SLM像素间无功能间隔引起的衍射效应。 W]po RTJ:  
T]\1gs41  
2. 系统说明 GxhE5f;  
Kg6J:HD49  
&@lfr623  
3. 模拟 & 设计结果 ,-6Oma -  
ZXx1S?u  
4. 总结 Zv@qdY<:  
rD}g9?ut  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 =f~<*wQ  
vbmt0df  
第1步 ] hT\"5&6  
将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 ,SIS
3A>s  
"}3sL#|z  
第2步 k7U.]#5V  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 IP`lx  
4 
{M   
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 /NQrE#pb  
'pt(  
应用示例详细内容 }R;}d(C`  
~|"Vl<9  
系统参数 ^Q#_  
Z'i@;^=A  
1. 该应用实例的内容 ! yJ0Am>  
6_%Cd`4Z  
Fn5BWV  
2. 设计&仿真任务 ! t!4CY  
Ovx *  
由于制造和技术的原因，像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应，从而影响SLM的光学性能，并在接下来的工作中对其进行研究。 ~lV#- m*  
S})f`X9_}  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 6)1PDlB  
}F]Z1('  
&MH8
~LSb  
4. 参数：SLM像素阵列 +JI,6)Ry  
IT NFmD  
dy+A$)gY<  
5. 参数：SLM像素阵列 5$ik|e^:y  
$ 5"  
WD%(RC"Q  
应用示例详细内容 >12jUm)  
>T;!Z5L1  
仿真&结果 y^H5iB[SPL  
! \s}A7  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM !Q"L)%)'A  
 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)。 -;g
Qy[U  
 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。 u0#KBXRo  
8(Az/@=n  
2. VirtualLab的SLM模块 Zd-qBOB2L  

#;8)UNc)}  
,Mw93Kp Va  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 (RI)<zaK ;  
 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。 ,LwinjHA*  
Osz=OO{  
3. SLM的光学功能 'TYO-'aC  
M.Q HE2  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 oO;L l?~  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 d3znb@7  
 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。 3m&r?xZs  
2:|v
J<Q  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd Do(G;D`h+_  
!%$[p'  
 此处，场(Ex方向)的（Wrapped）位相如下图所示，其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 Y*@7/2,  
sq=EL+=j  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd 9
X*Z\-  
X_'tgP9  
4. 对比：光栅的光学功能 r??_2>Q  
 上述的像素效应可以用相似光学功能的2D周期结构的进行比较。 O^\:J2I(  
 所示函数(Ex的振幅)相当于一个SLM，其像素提供一个常数位相函数。 4Yvz-aSyO  
 通过这种光栅，能够将光衍射到几个衍射级次，衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 9U;  
 级次越高振幅衰减越快，所以只有0级，1级以及2级贡献了主要的光强部分。 .=YV  
 这意味着，对于SLM，我们所期望的光分布具有有较高的级次，其光强由区域填充因子决定。 2@bOy~$A  
8G)~#;x1  
[GbrKq(  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd (_#E17U)_  
346 z`5  
5. 有间隔SLM的光学功能 1$DcE>  
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。 T[OI/
WuK  
9+y&&;p  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd 5 v.&|[\k  
P8=|#yCi  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 PW@ :fM:q  
l'm|**  
GTB\95j]  
6. 减少计算工作量 0(d!w*RpG  
$`UdG0~  
采样要求： >A{e,&  
 至少1个点的间隔(每边)。 RNB-W%  
 如在有效区域，用户指定60%区域填充因子，模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 (@NILK  
waz5+l28  
采样要求： { (.@bT@  
 同样，至少1个点的间隔。 zU[o_[+7^  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 Wj3i*x$  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 a9&[Qv5-/  
Uy=yA  
 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,:^\HKC  
 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。 r1q'+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)。 {QG6ld
I  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 #:=c)[G8  
m^BXLG:b  
 cL .z{  
<- sr&  
e\(X:T  
7. 指定区域填充因子的仿真 'O 7
:=l  
1d!s8um;  
 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。 fp
h+05.%  
 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。 nv0D4 t  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 \aPH_sf,  
 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)。 % dFz[b  
bkR~>F]FAu  
LV9R ]  
8. 总结 |63uoRr  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 7Z+Fjy-B  
@rqmDpU  
第1步 N (\n$bpTt  
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。 ox<6qW  
7gLk~*  
第2步 3Yx'/=]  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 8MW-JZ  
扩展阅读 {88|J'*L  
扩展阅读 3qGz(6w6E  
 开始视频 )Dms9:  
-    光路图介绍 *:\[;69[  
 该应用示例相关文件： \aof  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 iiuT:r  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 <% mD#S
 
[< 9%IGH  
xc'uCbH  
QQ：2987619807 <Ed;tq  

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报告大纲 2>.b~q@  
[T'[7Z  
（第一波——神秘现金红包抽奖环节） 1QhQ#`$<1  

3KeY4b!h  
1.浅谈中国物理光电教学行业大趋势及面临问题 qfAnMBM1@  
Pdh`Gu1:3  
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 &&jQ4@m}j  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）

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