[技术]空间光调制器像素处光衍射的仿真 [复制链接]

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C3  
应用示例简述 IX]K"hT  
XnCrxj  
1. 系统细节 WI+ 5x  
 光源 .gS x`|!  
— 高斯光束 SSh=r  
 组件 ; Da[jFP  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 tq^d1b(j4  
 探测器 vxrRkOU1  
— 视觉感知的仿真 FJj#  
— 电磁场分布 LtDQgel"  
 建模/设计 Edi`x5"l  
— 场追迹： Jfkdiyy"  
 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。 5HAIK
c  
vKC
gtk  
2. 系统说明 7:>VH>?D  
Y3J;Kk#AH  
5?()o}VjAO  
3. 模拟 & 设计结果 NX5A{  
`T \"B%  
4. 总结 %j*i=  
:y!%GJW  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 AvNU\$B4aG  
ZJ7<!?6  
第1步 %}*0l8y  
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 L> u3K  
0/F/U=Z!  
第2步 .;'3Roi  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 3n=`SLj/a  
d*A(L5;@  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 =b* Is,R/  
ydyGPZt  
应用示例详细内容
uDZ$'a  
+.RC{o,  
系统参数 yQXHEB  
(^Q:zU  
1. 该应用实例的内容 {#c**' 4  
Rt{`v<  
MGmUgc  
2. 设计&仿真任务 u?>]C6$  
)E2^G)J$W  
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。 NQD*8PGfj  
dK=<%)N  
3. 参数：输入近乎平行的激光束 kZ0|wML8  
c&o|I4|Y,  
N2~q\BqA  
4. 参数：SLM像素阵列 8] BOq:
 
a V4p0s6ZZ  
RNJUA^{  
5. 参数：SLM像素阵列 CX8tTbuFl  
H$/r{gfg^  
sZ,mRT  
应用示例详细内容 5$T>noD  
| Ts0h?"a  
仿真&结果 N1LZXXY{  
"^~>aVuXf  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM z>f>B6  
 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)。 l]s,CX  
 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。 XU}|
Ud562  
+Y^_1  
2. VirtualLab的SLM模块 e(^\0=u<  

&m'ttUG?  
p$5+^x'(  
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 =HF||p@  
 必须设置所设计的SLM透射函数。 CS:mO|  
Use`E  
3. SLM的光学功能 D&xbtJd  
9\|n2$H:  
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 ?}N@bsl08w  
 为此，将区域填充因子设置为60%。 +N9(o+UrU  
 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。 QX*HvT  
8G>;X;W  
%mhnd):  
88dq8T4  
0ang^v;q  
 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。 E! i:h62  
~ "]6  
2[\I{<2/9  
EcA@bZ0  
9M)N2+hkZ  
4. 对比：光栅的光学功能 ,Z7tpFC  
 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。 i6^COr  
 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。 dz',!|>  
 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)。 LDJ=<c!  
 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。 2/9P&c-rp  
 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。 }Om+,!_d  
Z7eD+4gD  
k-LB %\p  
s^nwF>  
QES[/i +  
5. 有间隔SLM的光学功能 p7"o:YSQ  
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。 U20G{%%  
JNzNK.E!m-  
rurC! -  
UGy~Ecv  
hi>sDU<x  
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 =H_|007C  
rNL*(PN}lO  
X*2MNx^K~  
6. 减少计算工作量 eZ]4,,m  
$18|@\Znj  
采样要求： p;!'5 f  
 至少1个点的间隔(每边)。 lE+v@Kb:  
 如在有效区域，用户指定60%区域填充因子，模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 H)$-T1Wx4  
@`N)`u85[  
采样要求： V~+{douq  
 同样，至少1个点的间隔。 Go}C{(4T  
 假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 %y~=+Sm%m
 
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 dkuB{C,  
vjI>TIy  
 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。 ellj/u61bj  
 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。 u-zl-?Ne  
 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)。 %@Nuzdp  
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 bJD2c\qoc  
&p1Et  
a;eV&~  
nT0FonK>  
sKhX0,s&  
7. 指定区域填充因子的仿真 T`{W
$4XS  
%,rUN+vW  
 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。 P`HE3?r  
 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。 8|A*N<h  
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 uE~? 2G  
 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)。 !<3(+H  
N(v<*jn  
BzL>,um  
8. 总结 w!7f*  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 M0<gea\ =  
8$3G c"=  
第1步 9l?#ZuGXp  
将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 J7BfH,o  
jb8v3L  
第2步 s@C@q(i6  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 y; Up@.IG  
扩展阅读 #$xiqL  
扩展阅读 _dY6Ip%  
 开始视频 ]<mXf~zg  
-    光路图介绍 2
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