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空间光调制器(SLM.0002 v1.1) 85$W\d
BT?)-wS
应用示例简述 AQCU\E
v; !f
1. 系统细节 ZM:!LkK
光源 tS1(.CRk
— 高斯光束 $9_yD&&
组件 XYeuYLut
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 nYf Z[Q>v
探测器 ~Q q0
— 视觉感知的仿真 +mc0:e{W F
— 电磁场分布 (`z`ni
建模/设计 Xi^ #F;@sU
— 场追迹： Qw &It
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。 q |Oz
$kc*~V~
2. 系统说明 z:
x|;Ps!
[QC|Kd^#
q-3,p .
3. 模拟 & 设计结果 ^Q)&lxlxpx
hrLPy V:
4. 总结 zkFx2(Hq-f
'"# W!p
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 EfTuHg$pe
XeGtge/}T
第1步 g O{XD.s
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。 3bMQ[G
}3{ x G+,
第2步 )0RznFJ+X
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 ^U[c:Rz
Q /JX8<7K
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 @j|B1:O
+7HM 7cw
应用示例详细内容 4tv}5llSG
g\Ck!KJ/y
系统参数 3%"r%:fQB/
}]i re2j8
1. 该应用实例的内容 4 [\[Ho
@wzzI 7}C
OPYl#3I
2. 设计&仿真任务 y.pwj~s
Klw \
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。 ]VarO'
rKK{*%n
3. 参数：输入近乎平行的激光束 B~[}E] WEK
y@\R$`0J
WyO7,Qr\
4. 参数：SLM像素阵列 !!jitFHzb
g~>g])
U$-;^ =;
5. 参数：SLM像素阵列 SCXH {8SS
GI]sE]tZ
d[cqs9=\
应用示例详细内容 O.ce"5Y^
mBp3_E.t
仿真&结果 |U~m8e&:
{C% #r@6
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM "s:eH"_s
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)。 N+l 0XjZD9
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。 f&z@J ,_=
+Wr"c
2. VirtualLab的SLM模块 Sr9)i8x{
k^x[(gw
1 c$<z~
为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 Q9Y$x{R&
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。 *5kQ6#l
1$Jria5n
3. SLM的光学功能 X^2Txm d
R a> k#pQ
在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 T 7wy{;
为此，将区域填充因子设置为60%。 ?Aewp$Bj
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。 K`BNSdEN >
?PMF]ah
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd PYOU=R%o`8
*{ =5AW}o
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。 0n'~wz"wB
b1("(,r/`
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd yB>5p]$P
{*X8!P7C
4. 对比：光栅的光学功能 c
h_1 -
上述的像素效应可以用相似光学功能的2D周期结构的进行比较。 w<m) T
所示函数(Ex的振幅)相当于一个SLM，其像素提供一个常数位相函数。 3@d{C^\
通过这种光栅，能够将光衍射到几个衍射级次，衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 -{a e
级次越高振幅衰减越快，所以只有0级，1级以及2级贡献了主要的光强部分。 xh7 [{n[;
这意味着，对于SLM，我们所期望的光分布具有有较高的级次，其光强由区域填充因子决定。 u-31$z<<5}
|GDf<\
 -T
s8y
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd J?Ed^B-
Sxj _gn
5. 有间隔SLM的光学功能 `]+-z +
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。 B/iRR 2h
)Mtw9[
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd o(2tRDT\_b
<Z$r\Huf
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 yNVmTb9mF
))pp{X2m
X5(S+;v"^
6. 减少计算工作量 x6d0yJ <
 S$=e %c
采样要求： h-^7cHI}
至少1个点的间隔(每边)。 7 Q`'1oE?
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。 __FhuP P
MzF9 &{N
采样要求： CdT yUl
同样，至少1个点的间隔。 3#IU^6l:1S
假设指定90%区域填充因子，模块计算25×25点的等间距采样。 x vi&d1
随填充因子的增大，采样迅速增加。 #^\q Fj
<hYrcOt
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。 ]>K02SVT:
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。 nDdF(|Qt
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)。 C:]&V*d.v4
通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 :HJ @/ s!J
+
lha =
#WOb&h
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。 p6VHa$[
!' -|]xx(
7. 指定区域填充因子的仿真 &H Pzm6.3
:6^8Q,C1@
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。 dIOj]5H3F
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。 OMr &f8
因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 }]qx "
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)。 5y} kI
pB3dx#l
1I'ep\`"X
8. 总结 4_#y l9+
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 `&)khxT /
[M^ur%H
第1步 rC(-dJk 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。 P5:X7[
U9om}WKO
第2步 jY]hMQ/H
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 ~[J&n-bJU
扩展阅读 IT`r&;5
扩展阅读 {
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开始视频 ;'\{T#5)
- 光路图介绍 HMUn+kk+
该应用示例相关文件： (z [|\6O
- SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 fP>K!@!8
- SLM.0003： 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究 |
