[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) "oj
Df3@{  
I")"
s  
应用示例简述 "z(fBnv  
Bgo"JNM  
1. 系统细节 ,G!_ SZ  
 光源 9bzYADLI  
— 高斯光束 KoQ_:`  
 组件 $V{- @=  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ,mE]?XyO  
 探测器 pn_gq~5ng  
— 视觉感知的仿真 NkjQyMF  
— 电磁场分布 |V~(mS747:  
 建模/设计 d)17r\*>I  
— 场追迹： )*$  
 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。 qS/71Kv'  
 ]5)&36  
2. 系统说明 Q'Jpsmwu  
x"C93ft[  
ezq q@t9  
3. 模拟 & 设计结果 A0N ;VYv  
^) b7m  
4. 总结 Jk6/i;4|  
1WA""yb  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 p
S|JDMo  
I;":O"ij\  
第1步 \
Dsl7s=  
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。 (m =u;L"o  
<4A(Z$ZX)  
第2步 `v/tf|v6  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 EBn:[2  
.*wjkirF#~  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 GF.g'wYc)Y  
{*=5qV}  
应用示例详细内容 )>A%F
L9  
px(1Ppb9  
系统参数 @1qUC"Mg  
kp &XX|  
1. 该应用实例的内容 [#@p{[?r  
 d7-F&!sQ  
<812V8<!  
2. 设计&仿真任务 {D2d({7  
CPCB!8-5  
由于制造和技术的原因，像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应，从而影响SLM的光学性能，并在接下来的工作中对其进行研究。 4#Nd;gM2  
cB])A57<  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 \?mU$,voI  
7QL) }b.H  
$MVeMgPa  
4. 参数：SLM像素阵列 T.Y4L  
H&K)q5~  
1MzB?[gx  
5. 参数：SLM像素阵列 v_F?x!  
;7og  
&)'kX
  
应用示例详细内容 * jNu?$  
V9 t:JY  
仿真&结果 >a] s  
MS^hsUj}  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM ?B31t9  
 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)。 U?m?8vhR6(  
 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。 <h>fip3o  
ewlc ^`  
2. VirtualLab的SLM模块 @P*P8v8:  

=81Xt1,  
<qj@waKw4  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 =|t1eSzc  
 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。 Vblf6qaBs  
ea;c\84_N  
3. SLM的光学功能 eMMiSO!3  
pDS4_u  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 bX1! fa  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 MhB=+S[@  
 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。 L1w4WFWO  
sU3V)7"  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd '$nGtB5  
nQ*oOxe|X  
 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。 K?<Odw'k  
9Yne=R/]  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd =:}DD0o*  
\}&w/.T  
4. 对比：光栅的光学功能 Xpz-@fqKdf  
 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。 8k}CR)3@C  
 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。 5N}|VGN  
 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)。 #z5?Y2t7~^  
 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。 Olrw>YbW  
 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。
;Cpm3at  
g}`CdVQ2M<  
Ho{?m^  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd "tbBbEj?d  
XSIO0ep  
5. 有间隔SLM的光学功能 Wl"fh_  
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。 A)0m~+?{J  
+K4v"7C V  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd \}
(-9dr  
lcLxqnv  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 fA,!d J  
4SO{cst  
lw lW.C  
6. 减少计算工作量 -2XIF}.Hu  
z@LP9+?dE  
采样要求： {_D'\i(Y_  
 至少1个点的间隔(每边)。 G!Q)?N   
 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。 ?AH<y/i<Y  
 +PD5pr  
采样要求： ?7dDQI7^(  
 同样，至少1个点的间隔。 gKEvgXOj  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 3Q6
#m3AWY  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 >@\-m  
4}
b:..Ku  
 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。 Fsdn2{g8U  
 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。 !S<~(Ujyw  
 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)。 z(a:fL{/XG  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 x@x@0k`A2  
A~t7I{`  
eS+LFS7*k  
T{Q&}`D)r  
t38T0Ao  
7. 指定区域填充因子的仿真 e1a%Rj~  
`fHiY.-  
 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。 4WnxJ]5`  
 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。 27gm_*  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 @TT[H*,  
 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)。 +{*&I DW  
l#:Q V:  
q3:' 69  
8. 总结 a&PZ7!PZv  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 m]vr|:{6/  
)HHzvGsL)  
第1步 ]+S QS^4  
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。 <;K/Yv'{r  
]YKWa"  
第2步 `_ L|Is=n  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。  #pK)  
扩展阅读 O*7~t17  
扩展阅读 %;gWl1&5  
 开始视频 M?`06jQD.  
-    光路图介绍 1gr jK.x  
 该应用示例相关文件： *l} 0x@  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 h)8_sC  
-     SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 ' ga2C\)  
S]a$w5ZP  
bL%)k61G_v  
QQ：2987619807 '%4,!  

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.

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%！ &%<G2x$  
报告大纲 uWSG+  
MLl:)W*  
（第一波——神秘现金红包抽奖环节） FK>rc3 q  
n$>H}#q  
1.浅谈中国物理光电教学行业大趋势及面临问题 1x]G/I*  
G9jtL$}E<  
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 _kfApO)O  
（第二波——神秘现金红包抽奖环节）