[技术]空间光调制器像素处光衍射的仿真 [复制链接]

H3-(.l[!b)  
应用示例简述 p 4_j>JPv5  
<G|i!Pm  
1. 系统细节 m}A|W[p<  
 光源 ]QKo>7%[  
— 高斯光束 6&|hpp#[  
 组件 ~_Q~AOFM  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 [wU e"{  
 探测器 z]_2lx2e  
— 视觉感知的仿真 ICck 0S!  
— 电磁场分布 `eZzYe
(N  
 建模/设计 !LI6_Oq  
— 场追迹： Vu.VH([b]Q  
 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。 GDF/0-/Z  
i>z_6Gax*[  
2. 系统说明 P5Lb)9_Jw  
OfG/7pw5%B  
L4O.=*P1  
3. 模拟 & 设计结果 @)#EZQix  
#[f]-c(!  
4. 总结 [|".j#ZlK  
mR["xDHD  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 Ri>4:V3K  
'0-YFx'U0V  
第1步 /!Ay12lKE}  
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。 CvhVV"n  
[ Y+Ta,  
第2步 |I[/Fl:  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 O22Q g  
g(_xo\  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 r7)qr%n  
GCf,Gfmr  
应用示例详细内容 R + ~b@  
O&dBLh!G  
系统参数 uMx6:  
.n n&K}h  
1. 该应用实例的内容 :)Pj()Os|  
3d
aI_Nx>  
Y5CDdn  
2. 设计&仿真任务 Gv[s86AP,  
]p8zT|bv  
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。 7}:+Yx
 
l+#J oc<8  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 WNY:HH  
;6eBfMhL  
>?Duz+W)  
4. 参数：SLM像素阵列 T;G<62`
.h  
{J1iheuS}  
Ul_5"3ze  
5. 参数：SLM像素阵列 rFUR9O.{E  
&szYa-K*  
Ptz##o'{5  
应用示例详细内容 ^Q6?T(%$  
3eg6 CdT  
仿真&结果 e)= "Fq!  
AsD$M*It  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM -Bl]RpHCe  
 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)。 I8a3:)  
 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。 S
Rtw  
WkiPrQ0]:  
2. VirtualLab的SLM模块 c]h@<wnv  

JK`$/l|7  
&wAVO_s  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 LSo*JO6  
 必须设置所设计的SLM透射函数。 ta6>St7.  
ue^HhZ9  
3. SLM的光学功能 nK32or3  
55'  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 oYdE s&qq  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 iciKjXJ:  
 首先，获得场(Ex方向)的振幅，分别显示了SLM像素及其间隔的影响。 6DU~6c=)  
\-pqqSy  
&r.M~k >  
8v z h5,U  
XUzOt_L5<  
 此处，场(Ex方向)的（Wrapped）位相如下图所示，其中所有的间隔的相位值都为一个常数值。 %&_^I*  
~4pP( JP  
.uVd'  
^B0Qk:%P^N  
>+Ig<}p  
4. 对比：光栅的光学功能 m~ 5"q%;  
 上述的像素效应可以用相似光学功能的2D周期结构的进行比较。 RyP MzxV  
 所示函数(Ex的振幅)相当于一个SLM，其像素提供一个常数位相函数。 <}:` Y"  
 通过这种光栅，能够将光衍射到几个衍射级次，衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 ~Th,<w*o  
 级次越高振幅衰减越快，所以只有0级，1级以及2级贡献了主要的光强部分。 ;W+8X-B  
 这意味着，对于SLM，我们所期望的光分布具有有较高的级次，其光强由区域填充因子决定。 :_y!p  
V y$*v  
6_<~]W&  
 od{\z  
hf]m'5pb  
5. 有间隔SLM的光学功能 %59uR}\  
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。 )l$}plT4  
A+!,{G  
3rB0H   
Cdib{y<ji  
r8@]|`j  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 ~5`oNa  
t[J=8rhER  
Vi:^bv  
6. 减少计算工作量 $%q=tn'EX  
BGBHA"5fz  
采样要求： I-Z|FKh_C  
 至少1个点的间隔(每边)。 GLyPgZ`|  
 如在有效区域，用户指定60%区域填充因子，模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 PBnH#zm  
tH)jEY9  
采样要求： ?"r=08  
 同样，至少1个点的间隔。 iX6>u4~(  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 %2T i Rb  
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 E0R6qS:'  
i
?Pnyi  
 为优化大填充因子条件下的计算工作量，减小相关阵列尺寸是非常有效的方法。 +:uz=~mo`  
 如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%)，这种简化是非常适用的。 1Vdi5;dn  
 如果只考虑标记的范围，仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 {='Bd6_=  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 UL-_z++G  
<|4$TH^t  
nV7Vc;  
xsB0LUt  
.dk<?BI#H  
7. 指定区域填充因子的仿真 q6)fP4MQ]  
R`cP%7K  
 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。 @]vY[O!&;  
 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。 q50F!yHC-  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 RC/ 3\'  
 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)。 Q}|K29Y:p  
N=BG0t$  
X)[tb]U/Wx  
8. 总结 k_L`  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。  d(o=)!p  
lP3|h*  
第1步 az6&  
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 w([08  
s:}?rSI  
第2步 <'~m1l#2  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 u1$6:"2@5k  
扩展阅读 )&c#?wx'w  
扩展阅读 h<U?WtWT-p  
 开始视频 X
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-    光路图介绍 1j$\ 48
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