[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)
Hm fXe  
(#|{%4g@>  
应用示例简述 -Wc~B3E|  
(?3[3w~  
1. 系统细节 D. Kqc  
 光源 u[")*\CP  
— 高斯光束 x6;j<m5Mjx  
 组件 Tfx :"u  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 so+4B1$)q  
 探测器 ghAi{@s$)  
— 视觉感知的仿真 ;:mu}  
— 电磁场分布 \?Mf_  
 建模/设计 -.iNNM&a  
— 场追迹： uP@\#/4u  
 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。 S&(^<gwl  
k1='c7s  
2. 系统说明 p
Bp#a  
:!Ig- +W  
_Mt Qi  
3. 模拟 & 设计结果 ,*Z.  
hoQ7).>  
4. 总结 {G3i0r  
B$vr'U   
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 zl%>`k!>  
Tycq1i^  
第1步 syPWs57pH  
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。 < g|Z}Y  
U# JIs  
第2步 c</1  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 +fNvNbtA  
>cN~U
3  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 7dOyxr"H-  
tX%`#hb?s  
应用示例详细内容 oVOm_N  
&dR=?bz-A  
系统参数 r~7:daG*  
Hkd^-=]]no  
1. 该应用实例的内容 z[EFQ^*>  
{9LWUCpsf  
4!#a3=_  
2. 设计&仿真任务 6#e::GD  
g(ogXA1  
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。 ~9\zWRh  
v~|?3/{Q  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 $uDqqG(^  
[10zTU
`  
Uf\nFB? ^  
4. 参数：SLM像素阵列 l2jF#<S@  
%Ym^{N  
MJ{%4S{K,p  
5. 参数：SLM像素阵列 a W
%5~3  
^U[D4UM  
ut2~rRiK  
应用示例详细内容 !j:`7PT\  
As&vFt P  
仿真&结果 OJAIaC\  
PVOx`<ng  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM ^:=f^N=^  
 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)。 9uk<&nqx  
 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。 tBATZ0nK`Q  
BX+.0M  
2. VirtualLab的SLM模块 ?.=}pAub  

!g!5_|  
1.<q3q  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 M~Ttb29{  
 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。 ~|ss*`CT  
"Z=5gj  
3. SLM的光学功能 U_GgCI)  
0\9K3  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 hr05L<?H  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 kzn[ =P  
 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。 Z3TS,a1I4  
\55VqGyxu9  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd "es?=  
cTTW06^  
 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。 a|7a_s4(  
An*~-u9m  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd ao_4mSB  
u+H
; @  
4. 对比：光栅的光学功能 s*/bi W  
 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。 J(4"S o_  
 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。 $j}OB6^I  
 通过这种光栅，能够将光衍射到几个衍射级次，衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 q#w8wH"  
 级次越高振幅衰减越快，所以只有0级，1级以及2级贡献了主要的光强部分。 ^O(=Vry  
 这意味着，对于SLM，我们所期望的光分布具有有较高的级次，其光强由区域填充因子决定。 uc7Eq45  
u9+kLepOT  
8lF\v/vN  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd SP*fv`  
",aTWQgN  
5. 有间隔SLM的光学功能 mrIh0B:`  
现在，基于像素阵列的区域填充因子，我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。 xL|;VyD  
Q\ /uKQ  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd )a@k]#)Skm  
mE`kjmX{E  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 .MQ^
(  
*]hBGr#6  
,)PiP/3B  
6. 减少计算工作量 'r1LSht'  
,Ys"W x  
采样要求： bXUy9-L  
 至少1个点的间隔(每边)。 HK\~Qnq  
 如在有效区域，用户指定60%区域填充因子，模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 ~qe%Yq  
FR2= las"z  
采样要求： {7TlN.(  
 同样，至少1个点的间隔。 dL7E<?l  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 bVP"(H]  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 n  -(  
_iNq"8>2  
 为优化大填充因子条件下的计算工作量，减小相关阵列尺寸是非常有效的方法。 ljl^ GFo  
 如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%)，这种简化是非常适用的。 3(C\.oRc  
 如果只考虑标记的范围，仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 V%$/#sza  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 pym!U@$t  
4DZ-bt'  
=X.LA%Sf=u  
uqz]J$
 
wtje(z5IL  
7. 指定区域填充因子的仿真 @(r/dZc  
y.KO :P?5{  
 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。 .bBdQpF-  
 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。 \%UkSO\nO3  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 lHgs;>U$  
 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)。 quY:pqG38q  
%v20~xW:o  
Ft}@1w5  
8. 总结 .r*2|  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 jKt7M>P  
tcxcup%
 
第1步 4apL4E"r  
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。 J!5$,%v  
]_N|L|]M  
第2步 <b,~:9*?  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 /SYw;<=  
扩展阅读 "DYJ21Ut4  
扩展阅读 8WnwQ%;m?  
 开始视频 J2:y6kGj>  
-    光路图介绍 ]U"94S U:)  
 该应用示例相关文件： oJN#C%r7  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 @S|XGf  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 #%DE;  
-GxaV #{  
x7O-Y~[2  
QQ：2987619807 UX7t`l2R  

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ZpQ)IHA.  
1.浅谈中国物理光电教学行业大趋势及面临问题 2fL;-\!y(  
?Wlb3;  
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 T{-CkHf9Q  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）