本案例介绍如何导入ASCLL码或位图数据定义的位相板并进行衍射模拟 #V-qS/ q" 关键词：衍射光学，衍射光学元件，扩散器，分光器，位相板，位相衍射成像照片，电脑再现全息图（Computer Generated Hologram, CGH） W#'c6Hq2c &:L8; m 所需工具箱：Starter Toolbox Basic; Diffractive Optics Toolbox Basic s Bp| Lo "%ag^v 9 相关Tutorials： XboOvdt^| 建模任务 lj %8(X u 
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n]4)~ZIAU
照射光束参数 d T/*O8
'.~vN L+
O
DMcvu*A
·波长：532nm If6wkY6sR
·激光光束腰斑（ 1/e2）：500um +`f gn9p QHr
3J
[.< n t: Hk2@X( 
uW;Uq=UN /@F B;`' 用户自定义位相板
^w2n 相位调制信息存贮在文件MO.002_Diffraction_At_User_D
nL^6{I~ efined_Phase_Plates_01.bmp
vJ GxD\h 和文件MO.002_Diffraction_At
i#lvt#2J0 _User_Defined_Phase_Plates_0
PGT!HdX#{ 2.txt中
S rK;b . 取样间隔：5um
L3q)j\ ls 周期：160×160um
e^~t52] 用户自定义位相板的导入
9 )B >|#\ 用户自定义位相板可从ASCLL和位图文件中导入（支持﹡.bmp; ﹡.jpg; ﹡.png格式）。
(# c5Q& 两种文件导入方法步骤如下：
0x# 6L 位图文件导入
sLbz@5 4 ·在下拉菜单中单击import选项。
o)}b Fw ·选择位图文件
f;u;hQxs （支持 ﹡.bmp;
9Lz)SYd ﹡.jpg; ﹡.jpeg;
pY = ?r{@ ﹡.png格式）。
/7S]%UY ?RWd"JTGue k`)LO`)) 
&[cL%pP ·选择文件
\07V h6cj MO.002_Diffraction_At_User_Defined_Phase_Plates_01.bmp
a^[io 1}- · 单击打开按钮
>;xEzc!W3* 
58e{WC $6!` ·然后会出现如下对话框：
}WI24|`zM 
· 支持存储在bitmap different
oE)c 8rE U\VwJ2
{i Interpretations物理意义数据
*kyy''r · 对于振幅和位相板选择
D{BH~ IM Monochromatic (LUT based)项
Qg 6m · 建议使用灰阶位图
fil6w</L · 点击OK
&KR@2~vE 
t 1C{ 接着会出现如下对话框：
S"3g 1yU^_ ;SC|VcbyH ;o^m"I\y · 该对话框可解析位图的颜色。
Bl`e+&b · 选择Field Quantity
8-?n<h%8E Phase项告诉
软件位图将执行位相操作。
7KM!\" PM · 选择位相取值范围，
) 0}o bPp 该值对应于色阶的最小值和最小值。对于二进制位相板，该值范围为- 到0.
H8\{ GG g 
$ @1&G~x y
Fp1@*e f ·导入的位图需要指定色阶，即定义位图的颜色。色阶为用户定义的两种或三种颜色的线性变化。如要使用三色色阶需选择Use Middel Color项。
bjT 0Fi0- {{EQM
+ · 点击Preview按钮可预览导入的位图。
_4E+7+ · 点击OK按钮导入。
=Fj : #s 创建传输器
?N|PgNu X fs)O7x-B( · 该屏幕截图显示所导入的位相分布。
!Aw.f! n.1a1 Tf · 导入的数据为光场的复振幅分布。它可以在状态栏中看到（Globally Polarized Complex Amplitude），光场的形状可在Light View中观察。
! h4 So4p · 如需要将导入的位相分布作为位相板的位相调制信息，则需要创建琼斯矩阵传输器（Jones Matrix Transmission）。
9h0| ^ttF 
LoCxo Ag · 转换成琼斯矩阵传输器的步骤为：主菜单下Edit-Conversion-Jones Matrix Transmission
Yhsb$wu 
.FMF0r>l
{?L}qV · 该截图显示了转换后的琼斯矩阵传输器（Jones Matrix Transmission）。
hcf>J6ZLT · 它在状态栏中有显示。
T2( +HI2 hR`dRbBi% 导入ASCLL文件
" V:UQ<a\ ·在下拉菜单中单击import选项。
\uPT-M* ·选择ASCLL文件
*@BBlkcx （﹡.txt格式）。
fV5#k@,") ·选择文件
QiRzA4-zq MO.002_Diffraction_At_User_Defined_Phase_Plates_02.txt。
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F ^ · 单击打开按钮
X@D 3 Ys3C'Gc 
~~fL`" ·然后会出现下面对话框：
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r U~"A · 导入ASCLL物理解析数据选择Complex Amplitude Type Transmission项。
CNN?8/u!@ · 导入的数据在VirtualLabTM中以双
精度、浮点整数数据类型存储。用户可以选择存储Complex Data或实部。这些设置可帮助节省内存空间。基于这些设置可在保证精度的情况下在不用在内存中存储全部数据。
oNh . Zgg · Field Quantity允许用户以数据的振幅平方、振幅、相位、实部或虚部等方式导入。
]D]K_`!K · VirtualLabTM无法解析标题行，用户需要去掉数据类型的标题行以及其他类型的标题行。
vcSS+ 
H{ $ yy)@F · 用户需要用选择一个行分隔，同时数据行需用一个字符结尾。
#tfJ? w` · 右下角的表格给出了ASCLL文件的数据预览。无法解析的数据将以红色字体标出，同时弹出一条警告消息。
cM"I3 :m~lgb< · 如果导入的ASCLL文件数据可以正确解析，那么点击Preview按钮可以进行预览。
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7! A · 点击OK按钮导入。
E nUo B< 
l3M H+o w'e enIX^^ 
9"aTF,'F/ · 该截图显示了所导入传输器的相位。
@6tx5D? 位相板传输器的周期
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<KL| 
|JDJ{;o · 位相板可以是周期或非周期的。
tvH)I px · 周期位相板只有其中的一个周期能被导入。
]f c:CR · 在主窗口的右侧激活Property Browser。
FG(`&S+, · 在Property Browser中将属性 Periodic Transmission设为true。
t O0+~Wm 
@kK=|(OB' BA5= D>T- ·位相板传输器的Sampling Distance导入之后被设为默认值（10×10um）。
KWY G\#S0] ·在Property Browser中改变Sampling Distance和Array Size以达到目标值。
";xEuX · 周期位相板中Array Size就等于周期值。
j)0R*_-B[ · 将Array Size设为160×160um
?t"PawBWE 位相板的衍射模拟
bpILiC · 在主菜单中以光路径图或傅里叶光学模式进行位相板的衍射模拟。
7/yd@#$X · 两种方式的步骤将在下文中说明
;|%r!!#-t ·光路径图模拟需要基本工具箱（Starter Toolbox Basic）。
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sg y 0k>&MkM\^ · 可在主菜单中以傅里叶光学模式进行位相板的衍射模拟。· 点击主菜单中点击Gaussian Wave生成照射光束。
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tv{.iM|V c `s Xx,sV?B ·照射光束的束腰直径为500×500um.
C G 7 LF f: SF&t* · Gaussian Wave对话框中可输入束腰半径，将半径设为250×250um。
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/# · 点击OK按钮以生成照射光束的复振幅。
@W,Y_8: · 照射光束的强度如左图所示。
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Y ^G3<.B 5zGj,y>u 
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cmeyCyV* }M9al@" · 需要用到传输器的插值运算。
xRUYJ=|oh ·VirtualLabTM需要知道用那种Interpolation Type。
[:'n+D=T3M Continuous用于振幅和相位平滑调制传输器，pixelated传输器则包含矩形pixels。
Hn~1x'$ ·以pixelated为例进行说明。
YMd&+J` $^!w`>0C 
QhUr aZ H-W) Tq_?- · 左边截图为光场通过相位板后的振幅分布，右图为光场通过位相板后的相位分布。· 右图显示位相板传输器在相乘过程中呈现周期性的重复。
x(`$D 
\2,18E · 下一步模拟光场通过位相板到达目标面的传输。
{Jc!T:vJ · 上述模拟可通过主菜单中的2f-Setup函数来实现。
Uk9g^\H<D 
(n/1 :' · 将Focal Length设为100mm。
fz3*oJ ' · 点击OK按钮。
Mvv =)?: 
sdWl5 " xNkY'4% · 目标面（2f-Setup的焦平面）的强度模拟。
S+G )&<a^ ·还可以利用光路径图进行模拟。
Z]f2& · 模拟需要基本工具箱（Starter Toolbox Basic）。· 载入文件MO.002_Diffraction_At_User_Defined_Phase_Plates_03.lpd。
->8q, W2A · 文件在VL_Samples文件夹中。
DO1{r/Ib.{ 
;Y^RF?un 'qJ-eQ7e · 上述stored transmission用于光路图法模拟位相板衍射。· 双击stored transmission。
I={{V Q 
l,FoK76G ·Type of Transmission Function用来区分连续的振幅、相位调制传输和包含矩形像素离散的振幅、相位传输。
Jf$wBPg ·Set和Show按钮分别用来设置和显示所模拟的传输器。
W<VHv"?V 
e 63|Z[8 
.}N^AO= ·点击GO按钮开始模拟。
]LTc )[5Zj #:|?t&On 
RH Vv}N0 S$52KOo 结论
GuWBl$|+b XB-|gPk · VirtualLabTM支持导入位图和ASCLL码文件定义的位相板。
E{ s|# · stored transmission元件可用来对位相板建模。
QtQ^"d65 · 可以利用光路径图进行位相板的衍射模拟。
]ECZU ;;!{m(;LS} [Z\1"m QQ：2987619807
