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    [分享]空间光调制器像素处光衍射的仿真 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-16
    空间光调制器(SLM.0002 v1.1) vB[~pQ;Z  
    QL2Nz@|k  
    应用示例简述 IUOxGJ|rO  
    =EQJqj1T  
    1. 系统细节 B?+ .2  
    光源 JkZ50L  
    — 高斯光束 \[:PykS  
     组件 c\At0.QCA  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 l0I}&,+  
     探测器 &~RR&MdZ2  
    — 视觉感知的仿真 i=YXKe6fD  
    — 电磁场分布 vu=me?m?(  
     建模/设计 ~A6"sb=  
    — 场追迹: fX_#S|DlSG  
     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+_RhJ  
    >ajuk  
    2. 系统说明 -;^;2#](g  
    oizT-8i@N  
    x<)G( Xe*  
    3. 模拟 & 设计结果 !BDUv(  
    wu A^'T  
    4. 总结 F*M|<E=  
    "NDxgJ%J35  
    考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 Ht#@'x  
    zrs<#8!Y_!  
    第1步 $(ewk):  
    将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 U[R@x`  
    `-_N@E1'>  
    第2步 baee?6  
    分析不同区域填充因子的对性能的影响。 6SVqRD<`  
    f/,tgA  
    产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 Ur^j$B}  
    -T7xK/  
    应用示例详细内容 9}5K6aQ  
    9IA$z\<<w  
    系统参数 ZPHXzi3j  
    )t:7_M3  
    1. 该应用实例的内容 2edBQYWd  
    rz%<AF Z  
    YzAFC11,  
    2. 设计&仿真任务 p~2UUm V  
    ;#TaZN  
    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。 @b2`R3}9R  
    q]\X~ 9#  
    3. 参数:输入近乎平行的激光 (DDyK[t+VX  
    Q/ZkW  
    e*C6uz9N  
    4. 参数:SLM像素阵列 GMW,*if8p  
    |9Yi7.  
    /- 4$7qd  
    5. 参数:SLM像素阵列 o%[U  
    &.Q8Mi aT  
    >`'O7.R  
    应用示例详细内容 g%xGOA  
    xY\ 0 zQ  
    仿真&结果 A5fwAB  
    "CQw/qZw  
    1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM MgJ36zM  
     由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,2f系统等)。 w8iR|TV  
     内置的SLM模式可以实现从简单透射函数到包含像素和间隔的阵列的自动转换。 >O7~h[FN  
    ~GJN@ka4%  
    2. VirtualLab的SLM模块 :?Y$bX}a  
    7\XE,;4>  
    V-!"%fO.s  
     为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 FJNF%a)x2I  
     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。 !:CJPM6j3  
    M2@b1;  
    3. SLM的光学功能 C+{l7QT$t  
    }LP!)|E  
     在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 9}29&O  
     为此,将区域填充因子设置为60%。 ] asBd"  
     首先,获得场(Ex方向)的振幅,分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 Gi FXX  
    |J0Q,F]T  
    所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd @}s$]i$|-  
    Thr*^0$C  
     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。 pS[KBQ"F  
    %ZP+zh n}  
    所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd rw7_5l  
    7^*"O&y_al  
    4. 对比:光栅的光学功能 otJ!UfpR8  
     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' 0r'  
     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。 "YU{Fkl#j  
     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)。 SC &~s$P;  
     级次越高振幅衰减越快,所以只有0级,1级以及2级贡献了主要的光强部分。 :_kAl? eJ  
     这意味着,对于SLM,我们所期望的光分布具有有较高的级次,其光强由区域填充因子决定。 N#C1-*[C  
    %\$;(#h  
    *&Lq!rFS  
    所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd BV`-=wRC  
    x]|+\1  
    5. 有间隔SLM的光学功能 EGq;7l6u&?  
    现在,基于像素阵列的区域填充因子,我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。 o>/O++7Ra  
    }MbH3ufC  
    所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd fV:4#j  
    *Vw\'%p*  
    下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 k0-G$|QgIp  
    7OCwG~_^  
    Xjio Z  
    6. 减少计算工作量 Mg,:UC:  
    3jH\yXj  
    evA/+F ,&  
    采样要求: k>jbcSY(z<  
     至少1个点的间隔(每边)。 llV3ka^!  
     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。 ;6ecrQMw&  
    CSPKP#,B0[  
    采样要求: 6 15s5ZA  
     同样,至少1个点的间隔。 G rmzkNlN  
     假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 xVL5'y1g B  
     随填充因子的增大,采样迅速增加。 !2UOC P  
    Nc Pgq?3p  
     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。 [+m?G4[  
     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。 ^u}L;`L  
     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)。 ph>7?3;t  
     通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 5}$b0<em~  
    u]+~VT1C,3  
    K_?W\Yg   
    |t iUej  
    减小SLM阵列尺寸后计算所得的振幅分布几乎和全阵列一样。
    ~9)"!   
    7. 指定区域填充因子的仿真 G$0c '9d*(  
    ^.k |SK`U  
     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。 p!O(Y6QM  
     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。 {j5e9pg1L|  
     因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 ~=<}\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)。 l {jmlT  
    R" )bDy?  
    7@lS.w\#-  
    8. 总结
    G0u LmW70  
    考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 Ofm%:}LV  
    :1XtvH  
    第1步 iRg7*MQu  
    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。  z@|GC_L  
    7QKr_  
    第2步 fFj grK8  
    分析不同区域填充因子的对性能的影响。 ]?x: Qm'yo  
    扩展阅读 -C(b,F%%  
    扩展阅读 kn)t'_jC  
     开始视频 8Og_W8  
    -    光路图介绍 MX4]Vpv  
     该应用示例相关文件: pfu1 O6R  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 "S 3wk=?4  
    -     SLM.0003: 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究
    ebPgYxVZR  
    :l|%17N  
    bAKiq}xG%i  
    QQ:2987619807 MlLb|!,)T  
     
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    只看该作者 1楼 发表于: 2021-02-25
    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.
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    只看该作者 2楼 发表于: 2021-03-24
    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%! r#xg#uoj  
    报告大纲 271&i  
    ss5 m/i7  
    (第一波——神秘现金红包抽奖环节) @:KJYm[  
    r2k2%nI-J  
    1.浅谈中国物理光电教学行业大趋势及面临问题 jg?x&'u\)  
    4C FB"?n0  
    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 W3iZ|[E;  
    (第二波——神秘现金红包抽奖环节)