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空间光调制器(SLM.0002 v1.1) /xySwSmh3
XA1f' Kk
应用示例简述 7 _g+^e-"
b3\B8:XFo|
1. 系统细节 lUv =7"
[
光源 (S F1y/g@=
— 高斯光束 %[`a
组件 xuU x4,Z
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 IaLMWoh
探测器 Seda }
— 视觉感知的仿真 p<KIF>rf|
— 电磁场分布 3B{[%#vO
建模/设计 e1unzpWN
— 场追迹： d&jjWlHgEN
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。 L/?]^!.
p0M=t-
2. 系统说明 W"Q!|#;l.
O8lFx_N7Q
q[ ULG v
3. 模拟 & 设计结果 \iru7' S
6tn+m54 _
4. 总结 O*G1 QX
;W{b $k@g
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 ?TpUf
?x3Jv<G0*
第1步 b,@aqu
将像素间隔引入到一个先前设计的用于光束整形的SLM透射函数。 1fFj:p./l_
.9h )b f+
第2步 uZIJoT
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 {)@D`{$
gnLn7?
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 +=eR%|!@
s;Y<BD
应用示例详细内容 iW;i!,
pu4,0bw
系统参数 nt ,7u(
\Q&,ISO\
1. 该应用实例的内容 pSfYu=#f
xA h xD|4_
>7b)y
2. 设计&仿真任务 t- 7og;^8k
T_;]fPajjD
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。 ,9of(T(~
3`F) AWzdr
3. 参数：输入近乎平行的激光束 " aq'R(/`c
0$HmY2
Men
vl:J40Kfn
4. 参数：SLM像素阵列 [} 2Z/
7:Zt uc]
3[IJhR[
5. 参数：SLM像素阵列 qlsQ|/'D
1;lmu]I>)
k V&9`c+
应用示例详细内容 #sB,1"
UiQEJXwnz
仿真&结果 Ug%_@t/?
u\1>gDI )|
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM 60}! LmL
由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，2f系统等)。 Y`GOER
内置的SLM模式可以实现从简单透射函数到包含像素和间隔的阵列的自动转换。 *>q/W LR
}|wv]U~
2. VirtualLab的SLM模块 OCV+h'
/)>S<X
C~4PE>YtTv
为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 \7v)iG|#G&
必须设置所设计的SLM透射函数。因此，需要输入文件SLM_Transmission_Function.ca2的路径。 q]% T:A=
s9)8b$t]
3. SLM的光学功能 S*
R,FKg
-db75=
在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 OMrc_)he\
为此，将区域填充因子设置为60%。 )3A{GZj#6
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。 ;_?MX/w|&
y 9l*m~
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd 4QHS{tj
Q<(YP.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。 `#mK*Buem}
l$xxrb9P!
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd ,*svtw:2')
' LE"#2Hu
4. 对比：光栅的光学功能 ,&^3Z
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。 ZWUP^V
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。 SA"p \}"
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)。 s
+s " MI
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。 &&> tf%[
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。 #qB r/+b
) c2_b
 eU@Cr7@,|
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd nIk$7rGLB
z YE R
5. 有间隔SLM的光学功能 NAC_pM&B
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。 o{:xp r=(
7[# yu 2
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd LNYKm~c N
.Pndx%X9s
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 4,Ic}CvM
"SxLN
8.:
[Nm4sI 11
6. 减少计算工作量 %r\n% $@_
 C4$:mJ>y
采样要求： #6v27:XK
至少1个点的间隔(每边)。 sic"pn],U
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。 gV;H6"
4R^ mI
采样要求： 1/+C5Bp*
同样，至少1个点的间隔。 K)tQ]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。 %]gTm7
=t
随填充因子的增大，采样迅速增加。 3g'S\ G@
/1=4"|q>h'
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。 MM_k
]-7
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。 2j JmE&)7,
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)。 <*ZJaBwWU~
通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 z;f2*F
E51 dV:l
|y;}zQB-dH
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。 z
/KK)u(q
GYxM0~:$k
7. 指定区域填充因子的仿真 Y_&g="`Q
2,2Z`X
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。 !) "%),>}o
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。 GG064zPq7
因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 ,_aM`%q?Fj
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)。 \J. .*,'
- Xu.1S
(
9!k#
8. 总结 M v 544>:
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 ,j;m!V
<~ad: [
第1步 _
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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。 5,qj7HZF
d<!3`qe
第2步 .; y#
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 Ars687WB
扩展阅读 4'j
sDcs
扩展阅读 Ac2(O6
开始视频 N7'OPTKt&
- 光路图介绍 B[=( #W
该应用示例相关文件： 2]GdD*
- SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 !-2R;yo12
- SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 |
