)q[Wzx_ j< 应用示例简述 162Dj$
D}N4*L1 1. 系统细节 08g2? 5w" 光源 S7@/dHN — 高斯光束 w BoP&l 组件 urQ<r{$x0 — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 :w7?]y6~S 探测器 Ci2*5n< — 视觉感知的仿真 CX;
m8 — 电磁场分布 *z dUCX 建模/设计 zKh <zj — 场追迹: 2Tv
W 6 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。
lk=[Xo |lyspD 2. 系统说明 +;bZ(_ohG biU
?>R
8k_hX^ 3. 模拟 & 设计结果 ?ea5k*#a y`cL3
xr4R 4. 总结 n} ]gAX
wBEBj7(y 考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 'vKae $-
Y8@bw 第1步 5JG`FRW! 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。 3.rl^Cq1 .s|5AC[ 第2步 /sqfw,h@ 分析不同区域填充因子的对性能的影响。 K1o&(;l8G V8Z@y&ny 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|<;:o?yh
IU"8.(;o 应用示例详细内容 7>EMr}f C
\[/}Cy 系统参数 ojVN-*5
w*u.z(:a` 1. 该应用实例的内容 <1`MjP*w |:`)sx3@# %Siw> 2. 设计&仿真任务
8L`wib2
^GiWU +` 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。 }$* z:E !"ydl2 3. 参数:输入近乎平行的激光束 q}(f9 Hdjp^O! LwH+X:?i 4. 参数:SLM像素阵列 aaI5x
}$a*XY1 x@|10GC#: 5. 参数:SLM像素阵列 8/~@3-9EK {RD9j1 gUiZv8C 应用示例详细内容 *~.'lE%[U
aED73:b 仿真&结果 JQW7y!Z
WISK-z 1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM JYLAu4s6 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)。 0Cyus 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。 59V8cO+qH X#X/P 2. VirtualLab的SLM模块 g$z6*bL
*#GX~3A
[5GzY`/m
为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 \^lDd~MWG
必须设置所设计的SLM透射函数。 %B\VY+
Z,>owoP4 3. SLM的光学功能 )?(_vrc<
*QoQ$alHH 在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 a24(9(yh 为此,将区域填充因子设置为60%。 _gpf9ad 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。 z\K-KD{Ad oF s)UR gj
}Vnv1[
?O9| t*-_MG 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。 Z/OERO
Z[kVVE9b? &b]_#c
O44Fj) c2PBYFCyC 4. 对比:光栅的光学功能 /5?tXH" 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。 u\f QaQV 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。 `/(9#E 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)。 ZtpbKy!\$B 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。 OZe`>Q6 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。 ^[q/w<_j~
{$C"yksr
UxnZA5Lk* /^`do3a}
W QeQ`pM 5. 有间隔SLM的光学功能 98CS|NEe 现在,基于像素阵列的区域填充因子,我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。 6L-3cxqf\ \M*c3\&~,e Z{_YH7_
cY|@s?3NND Z_Y gV:jc 下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 L;
<Pod +,eF(VS! O/oLQoH 6. 减少计算工作量 r$,Xv+} YOY2K%o
M[0NB2`Wp 采样要求: y!~ }7= 至少1个点的间隔(每边)。 M4t:)!dji? 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。 '.7ER ZD<e$PxxCd 采样要求: !"
@<! 同样,至少1个点的间隔。 6vg` 8 假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 {7EpljH@ 随填充因子的增大,采样迅速增加。 "l B%"} @\U] hN? 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。 w|-m*v
. 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。 *~zB { 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)。 %D`j3cEp@ 通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 p }3$7CR/ )1!0'j99. -CTLQyj)
TjjR% 3 减小SLM阵列尺寸后计算所得的振幅分布几乎和全阵列一样。
sLc,Dx"+ 7. 指定区域填充因子的仿真 0*KL*Gn
352RJC 由于间隔非常狭窄,Hamamatsu’s X10468 指定填充因子为98%,需要更多的采样点进行计算。 WFvVu3 全阵列尺寸798×600像素将需要79992×60600个采样点,需要极高的计算量。 I-W,C&J> 因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 d}@n,3 在优化的帮助下,可对指定区域填充因子进行研究(该仿真仍需约256GB的内存)。 m=60a@o] HHT8_c'CC# Ru$%gh>v
8. 总结 m-Qy6"eW 考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 )~ ^`[` e[db?f2! 第1步 9r 5( 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。 }|],UXk{xB ~eXI}KhBw6 第2步 x}O J~Yk] 分析不同区域填充因子的对性能的影响。 JHJ]BMm 扩展阅读 q<cxmo0S 扩展阅读 t V2o9!N4 开始视频 B_"PFWwg - 光路图介绍 !^Q4ZL,-