切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • 678阅读
    • 0回复

    [技术]空间光调制器像素处光衍射的仿真 [复制链接]

    上一主题 下一主题
    离线infotek
     
    发帖
    6321
    光币
    25750
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-03-29
    EwzR4,r\M  
    应用示例简述 l&ueD& *4&  
    t2o{=!$WH  
    1. 系统细节 o'#& =h$_  
    光源 .jCGtR )%  
    — 高斯光束 x"Ky_P~  
     组件 tTy!o=  
    — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 T]De{nHu  
     探测器 i wgt\ux.  
    — 视觉感知的仿真 o}v<~v(  
    — 电磁场分布 OJcS%-~  
     建模/设计 LS[o7!T(  
    — 场追迹: v0\l~_|H  
     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。 2T&MVl!%  
    Wk0E7Pr  
    2. 系统说明 :hZM$4  
    { LvD\4h"  
    r%.k,FzGZY  
    3. 模拟 & 设计结果 eTa_RO,x  
    i<"lXu  
    4. 总结 +-j-)WU?,  
    G ?$ @6  
    考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 .yj@hpJM  
    0F|t@?S  
    第1步 `j>5W<5q\  
    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。 SY +0~5E  
    MT-Tt  
    第2步 9-;-jnDy  
    分析不同区域填充因子的对性能的影响。 $X#y9<bW  
    ;7P '>j1?U  
    产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 spV7\Gs.@  
    |8k1Bap`z  
    应用示例详细内容 l(Rn=?  
    9lb?%UFe  
    系统参数 L BbST!  
    -!PJHCLd  
    1. 该应用实例的内容 e=0]8l>\V  
    [./FzlAs  
    ,&_H  
    2. 设计&仿真任务 XQy`5iv  
    1p}Wj*mc  
    由于制造和技术的原因,像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应,从而影响SLM的光学性能,并在接下来的工作中对其进行研究。  gHe:o`  
    hp~q!Q1=  
    3. 参数:输入近乎平行的激光 B]X8KzLu  
    <o%T]  
    WWunS|B!  
    4. 参数:SLM像素阵列 e(t}$Q=  
    e$~[\ w  
    ?@'&<o0p#  
    5. 参数:SLM像素阵列 tJ^p}yxO  
    QF>T)1&J[7  
    x"b'Pmw  
    应用示例详细内容 <O1R*CaP  
    $r!CQ 2S  
    仿真&结果 IbI0".o  
    wEjinP$2  
    1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM JXc.?{LL  
     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)。 u9!  ?  
     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。 7X>IS#W]  
    $XF$ n#ua  
    2. VirtualLab的SLM模块 (7R?T}  
    @su<h\)  
    iXMJ1\!q\|  
     为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 i\sBey ND"  
     必须设置所设计的SLM透射函数。 8c9HJ9vk  
    {M**a  
    3. SLM的光学功能 &r1(1<  
    b > D  
     在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 fmW{c mr|  
     为此,将区域填充因子设置为60%。 Jy(G A  
     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。 yx]9rD1cz  
    YlrN^rO  
    3]*Kz*i  
    G8av5zR  
    4LTm&+(5  
     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。 d>p' A_  
    m]n2wmE3n  
    ,:t,$A  
    ^^b'tP1>  
    ~Gfytn9x.;  
    4. 对比:光栅的光学功能 Lwl1ta-  
     上述的像素效应可以用相似光学功能的2D周期结构的进行比较。 dxX`\{E  
     所示函数(Ex的振幅)相当于一个SLM,其像素提供一个常数位相函数。 G[k3`  
     通过这种光栅,能够将光衍射到几个衍射级次,衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 E{\CE1*  
     级次越高振幅衰减越快,所以只有0级,1级以及2级贡献了主要的光强部分。 gc A:Q4  
     这意味着,对于SLM,我们所期望的光分布具有有较高的级次,其光强由区域填充因子决定。 q A .9X4NQ  
    NxHUOPAJc  
    eAlOMSL\  
    wKM9fs  
    p":u]Xgb  
    5. 有间隔SLM的光学功能 MJGT|u8O&  
    现在,基于像素阵列的区域填充因子,我们可以在傅里叶平面研究SLM的光学功能。 /PwiZ A3sA  
    23?u_?+4i  
    +9Tc.3vQ  
    IhNX~Jg'^  
    1/97_:M0~F  
    下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 5Y *4a%"  
    leC!Yj  
    E f\|3D_  
    6. 减少计算工作量 +YvF+E  
    2d .$V,U<  
    CP7Fe{P  
    采样要求: m!xvWqY+  
     至少1个点的间隔(每边)。 cr!8Tp;2A  
     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。 QD@O!}; T  
    Vgj#-7bdyi  
    采样要求: ,8 4|qI  
     同样,至少1个点的间隔。 aF 2vgE\  
     假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 :BPgDLL,  
     随填充因子的增大,采样迅速增加。 D>5)',D8xi  
    Ph=NH8  
     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:i Q& [f  
     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。 A$@;Q5/2  
     如果只考虑标记的范围,仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 cp Ot?XYR~  
     通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 u !BU^@P  
    % G= cKM  
    6\7c:  
    FsED9+/m  
    减小SLM阵列尺寸后计算所得的振幅分布几乎和全阵列一样。
    !{-W%=Kf  
    7. 指定区域填充因子的仿真 ZO%^r%~s  
    1K9.3n   
     由于间隔非常狭窄,Hamamatsu’s X10468 指定填充因子为98%,需要更多的采样点进行计算。 zQ=b|p]|W  
     全阵列尺寸798×600像素将需要79992×60600个采样点,需要极高的计算量。 oLoc jj~T  
     因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 <MS>7Fd2  
     在优化的帮助下,可对指定区域填充因子进行研究(该仿真仍需约256GB的内存)。 ,!{8@*!=s  
    !P{ /;Q  
    O<$w-(  
    8. 总结
    C98F?uo%Q  
    考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 JQKXbsXS  
    Z|_V ;*  
    第1步 WHE<E rV%  
    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。 |XB<vj07G  
    1J!v;Y\\  
    第2步 Tr?p/9.m  
    分析不同区域填充因子的对性能的影响。 S>dHBR#AD  
    扩展阅读 8ae`V!5  
    扩展阅读 j6l1<3j  
     开始视频 g kmof^  
    -    光路图介绍  LgF?1?  
     
    分享到