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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) .lNs4e  
    ^"i~ DC  
    应用示例简述 iqwkARG"  
    2c(aO[%h9  
    1. 系统细节 5$rSEVg9  
    光源 F|+W.9  
    — 高斯光束 ,v9f~qh  
     组件 nSx]QREL!  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ^2JpWY:|7  
     探测器 q,%:h`t\  
    — 视觉感知的仿真 hs+kr?Pg`  
    — 电磁场分布 .*YD&(  
     建模/设计 }uY!(4Rw  
    — 场追迹: 6l\FIah@  
     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。 bb-qO#E  
    8K"+,s(%R  
    2. 系统说明 o "z@&G" ^  
    RA O`i>@  
    IMGP'g  
    3. 模拟 & 设计结果 o0It82?RN  
    mQ~:Y  
    4. 总结 NbRn*nb/T  
    nBItO~l  
    考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 $s5a G)?7  
    E=]4ctK  
    第1步 *|#T8t,}n  
    将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 @b#^ -  
    g I]GUD-  
    第2步 >vbY<HGt  
    分析不同区域填充因子的对性能的影响。 \ I`p|&vG  
    ^:=f^N=^  
    产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 h"+ `13  
    tBATZ0nK`Q  
    应用示例详细内容 I=DxRgt  
    zj{r^D$  
    系统参数 XT>.`, sv  
    qJ4T]FVN  
    1. 该应用实例的内容 _<c$)1  
    %@"!8Y(j  
    "= / f$Xf  
    2. 设计&仿真任务 &opd2  
    LE6.nmvS  
    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。 KhbYr$  
    ufV!+$C)is  
    3. 参数:输入近乎平行的激光 txgQ"MGA%  
    V5F%_,No  
    8;14Q7,S  
    4. 参数:SLM像素阵列 =ONHK F[UJ  
    PQN@JaD  
    t"072a  
    5. 参数:SLM像素阵列 4QOEw-~w&s  
    !k3e\v|  
    M$4[)6Y  
    应用示例详细内容 7JJ/D4uT  
    &fa5laJb  
    仿真&结果 J (4"S o_  
    'B5^P  
    1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM j^tW Iz  
     由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,2f系统等)。 C)'q QvA  
     内置的SLM模式可以实现从简单透射函数到包含像素和间隔的阵列的自动转换。 :r#)z4d5  
    7{@l%jx][  
    2. VirtualLab的SLM模块 uj>WgU  
    1NQbl+w#I  
    v3d&*I  
     为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 (" ~ DJ=  
     必须设置所设计的SLM透射函数。因此,需要输入文件SLM_Transmission_Function.ca2的路径。 2%RNq<{Z_  
    DGW+>\G  
    3. SLM的光学功能 ,GWNL m\5  
    "tFxhKf  
     在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 W&(k!6<x  
     为此,将区域填充因子设置为60%。 <f@"HG l  
     首先,获得场(Ex方向)的振幅,分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 Wq*b~Lw  
    m7EcnQf  
    所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd ;Gx)Noo/>  
    /sM~U q?  
     此处,场(Ex方向)的(Wrapped)位相如下图所示,其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 xx{!3 F  
    y[B>~m8$  
    所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd oi}i\: hI  
    d8-A*W[  
    4. 对比:光栅的光学功能 # mize  
     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。 fb8%~3i>  
     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。 akw,P$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)。 .#02 ngh  
     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。 n  -(  
     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。 _iNq"8>2  
    (=D&A<YX  
    gs!(;N\j|  
    所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd v8AS=sY4r  
    F}Vr:~  
    5. 有间隔SLM的光学功能 zO g7raIa  
    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。 qC F5~;7  
    s0Z uWVip  
    所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd g&/T*L  
    'y8]_K*  
    下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 __mF ?m  
    *m?/O} R  
    {(r6e  
    6. 减少计算工作量 UAoh`6vFF8  
    cGjPxG;  
    %p%%~ewmx  
    采样要求: F:x [  
     至少1个点的间隔(每边)。 (o3 Iy  
     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。 %|s+jeUDn|  
    %*BlWk!Q  
    采样要求: 2-Y<4'>  
     同样,至少1个点的间隔。 fb^fVSh>  
     假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 MEB it  
     随填充因子的增大,采样迅速增加。 SlsdqP 9  
    /SYw;<=  
     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。 #g6.Glz3  
     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。 8WnwQ%;m?  
     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)。 J2:y6kGj>  
     通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 ]U"94S U:)  
    vVOh3{e|  
    7uzk p&+:  
    <[w=TdCPs  
    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。
    ,v"YqD+GC5  
    7. 指定区域填充因子的仿真 ;!yQ  
    m*JaXa  
     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。 yPq'( PV  
     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。 GSH>7!.#  
     因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 5oAK8I  
     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)。 82l~G;.n3  
    Jv^h\~*jH  
    ;^Dpl'v%\  
    8. 总结
    wmTb97o  
    考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 P&f7@MOV.P  
    h $2</J"  
    第1步 V:y'Qf2M  
    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。 B {>7-0  
    Dh=9Gns9  
    第2步 $< JaLS  
    分析不同区域填充因子的对性能的影响。 |ZmUNiAa  
    扩展阅读 {;2PL^i  
    扩展阅读 YOcO4   
     开始视频 a |X a3E  
    -    光路图介绍 Hj}K{20  
     该应用示例相关文件: @{2 5xTt  
    -     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 }4,L%$@n  
    -     SLM.0003: 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究
    ?` ?)QE8  
    jnn}V~L  
    \.-bZ$  
    QQ:2987619807 2Wdyxj Q  
     
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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%! ?^al9D[:lz  
    报告大纲 !Dn,^  
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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 m#| 9hMu  
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    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 -cAo@}v  
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