空间光调制器(SLM.0002 v1.1) %v~j10e >o>'@)I?e6 应用示例简述 on&N=TN
a9jY^E'|n 1. 系统细节 05pCgI}F> 光源 s9`T% pg — 高斯光束 zLXtj- 组件 1<59)RiO> — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 "v*RY "5# 探测器 <O\z`aA'q — 视觉感知的仿真 [V jd)% — 电磁场分布 ~Nc]`95 建模/设计 nVyb B~.= — 场追迹: J;T_9 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。 c@nl;u)n )If[pw@j 2. 系统说明 =C3l:pGMB; At bqj? q}\\p 3. 模拟 & 设计结果 DD3J2J {8B\-LUR 4. 总结 >MP PYVn7
qo.
6T 考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 ? ! 1uw 3&?Tc|F+ 第1步 B-&J]H 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。 q75F^AvH .PAkW2\# 第2步 =v;-{oN! 分析不同区域填充因子的对性能的影响。 \
I?;% WVNQ}KY 产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 nev*TYY?A
WX\%FJ 应用示例详细内容 |[{;*wtv
;D^)^~7dh 系统参数 l
E&hw
BklB3*n 1. 该应用实例的内容 IYQYW.`ly ;!~;05^iD k Lv_P[I 2. 设计&仿真任务 EhD|\WLx!
/t9w%Y 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。 quKD\hL$ &J~S $ 3. 参数:输入近乎平行的激光束 Txfb-f!mv\ %DV@ 2rC< y1
}d(% 4. 参数:SLM像素阵列 c~tSt.^WX
q;>BltU VmUM_Q~ 5. 参数:SLM像素阵列 h?ia4t #/tdZ0 Wig0OZj 应用示例详细内容 Qrt8O7&('
]Z84w!z 仿真&结果 v =?V{"wk!
c\]L 1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM $>h#|?*? 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)。 @B'Mu:|f 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。 iP!Y4F gP`!MlY@ 2. VirtualLab的SLM模块 bNaUzM!,H
#P4dx'vm
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为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 Z~,.l
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。 G4{qWa/
<eh(~ 3. SLM的光学功能 K?;p:
bK].qN 在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 Z*TW;h0ZQ3 为此,将区域填充因子设置为60%。 H3c=B /+ 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。 t!T}Pg(Bo =Hx~]1 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd wU ; f "{Be k< 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。 28)TXRr- R`**!ku 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd PPqTmx5S z8j(SI;3 4. 对比:光栅的光学功能 :HE]P)wz- 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。 }g*-Ty 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。 mWusRgj+8 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)。 `HM3YC 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。 vaf9b}FL 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。 BH-[q9pf
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jzj{{D[^ 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd NqZRS>60v
bF KPV%` 5. 有间隔SLM的光学功能 gZjOlp 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。 uTU4Fn\$L )T64(_TE 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd |x6mkSf]ke #8z,'~\ 下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 baNfS Ke ?uE ^c\ IZ5 6. 减少计算工作量 Wv0'?NL. qp W#!Vbx
' 4~5ez|: 采样要求: HLe^| 至少1个点的间隔(每边)。 <]'"e] 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。 |\a:]SlH 4Z}bw# 采样要求: Q@2tT&eL 同样,至少1个点的间隔。 x
ctU.)p 假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 30_un 随填充因子的增大,采样迅速增加。 gx*rSS?=N :6u3Mj{ 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。 ;1.>"zX( 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。 >fye^Tx 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)。 |mk}@OEf 通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 5b#6 Y V./w06;0 f%{Tu`
p{a]pG+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。
~9?U_ahfVt 7. 指定区域填充因子的仿真 zcB2[eaV
@LKG\zYBu 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。 DnHAm q] 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。
xD 因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 u7"VeTz 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)。 "F"_G g`OOVaB {(OIu]:
8. 总结 bV`C;RPn 考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 q{GSsDo-:V sJb)HQ,7x 第1步 9*KMbd^T 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。 ay(!H~q_U kz0=GKic 第2步 ^QAiySR`0 分析不同区域填充因子的对性能的影响。 QP%kL*=8 扩展阅读 m`$>:B 扩展阅读 `.'i V[fr 开始视频 yvz?4m"_yB - 光路图介绍 3l%,D:
? 该应用示例相关文件: |:9Ir^ - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 k=7Gr;;l=p
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