空间光调制器(SLM.0002 v1.1) HTR1)b hy!6g n 应用示例简述 rN#\AN
*/_@a? 1. 系统细节 j|(:I: ] 光源 jyQVSQs — 高斯光束 m8AAp1= 组件 4U{m7[ — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ^Plc}W7h 探测器 EY$?^iS — 视觉感知的仿真 61|B]ei/ — 电磁场分布 $
S~%Ks C 建模/设计 pBU]=[M0 — 场追迹: kFwxK"n@C 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。 Nv3tt ?d5h9}B 2. 系统说明 hVf^ >qpqQ;
bm lD3)TAW@o 3. 模拟 & 设计结果 |_nC6; wv^b_DR 4. 总结 zt?H~0$LB
?0z)EPQ| 考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 (Fqa][0 G#lg|# -# 第1步 QiU_hz6?v 将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 Hg whe=P k%Eh{dA 第2步 uP6-cs 分析不同区域填充因子的对性能的影响。 ?gG, t4D q,@+^aZ 产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 H&K3"Ulw
l&|)O6N 应用示例详细内容 MS{{R+&
:o$@F-$k 系统参数 O<`,,^4w/
.YC;zn^ 1. 该应用实例的内容 PG"@A _+n;A46 f3t.T=S 2. 设计&仿真任务 ~S;! T
$T/#1w P 由于制造和技术的原因,像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应,从而影响SLM的光学性能,并在接下来的工作中对其进行研究。 f~*K {7 x.\XUJ4x 3. 参数:输入近乎平行的激光束 @/(@/*+" {MxnIg7' Bk@WW#b 4. 参数:SLM像素阵列 +V1}@6k
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e?=elN EzpwGNfz } 5. 参数:SLM像素阵列 J#(,0h |[ocyUsxX }P.K2ku 应用示例详细内容 4|F#gK5E
tN}c0'H 仿真&结果 j6og3.H-
ns26$bU 1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM 8Z!*[c>K-? 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)。
0Ve%.k 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。 |Ng"C`$oqv C fSl
54 2. VirtualLab的SLM模块 -5xCQJ[
NQR^%<hU
u}m.}Mws
为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 Xl?YBZ}
必须设置所设计的SLM透射函数。因此,需要输入文件SLM_Transmission_Function.ca2的路径。 (H1lqlVWV#
?@3&dk~ni 3. SLM的光学功能 8nsZ+,@+[
phS>T 在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 !
]\2A.b[ 为此,将区域填充因子设置为60%。 ^]7,1dH}M 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。 (Y )!"_| !EM#m@kZ{ 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd v~`*(Hh Xy!&^C` J` 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。 ?} X}# avy=0Jmj 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd ENyAF%6 $l#{_~
"m7 4. 对比:光栅的光学功能 o$\tHzB9!A 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。 UM`nq;> 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。 ]hKgA~; 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)。 > [8#hSk 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。 /6jGt'^U 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。 zHqhl}
sbA2W~:
gWi{\x8dt 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd ?~ ?Hdv
pX^=be_ 5. 有间隔SLM的光学功能 U3N(cFXn 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。 9M]^l, T g{UK 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd W]@6=OpH %Gu][_.L 下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 x,f>X;04 7$#rNYa,z i7(~>6@| 6. 减少计算工作量 cafsMgrA mZE8.`
vS#{-X 采样要求: '{CWanTPi 至少1个点的间隔(每边)。 :~i+tD 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。 LGfmUb-{] t*s!0'Y 采样要求: k{1b20 同样,至少1个点的间隔。 KDBY9`08 假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 V pH|R 随填充因子的增大,采样迅速增加。 I5Q~T5Ar ZBC@xM&- 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。 ([tG y 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。 ~ttKI4 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)。 vU{jda$$# 通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 ]xYa yN!n xRB7lV* XR<G}x
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=%) 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。
j=\Mx6os 7. 指定区域填充因子的仿真 oAaf)?8
^1Yo-T(R 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。 4/f[`].#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。 97(n\Wt2 因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 }|,EU!nDi 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)。 7g8B'ex J {<r`5 NU(^6
8. 总结 *.xZfi_| 考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 "&}mAWT%If 9GaL0OWo 第1步 egbb1+tY 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/6nwa
juXC?2c 第2步 ze
?CoDx2 分析不同区域填充因子的对性能的影响。 Xa)7`bp< 扩展阅读 QY@nE
扩展阅读 HI z9s4Y_ 开始视频 \"t`W: - 光路图介绍 r.9 $y/5 该应用示例相关文件: J7_8$B-j7 - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 sb 8dc
- SLM.0003: 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 gn364U a