空间光调制器像素处光衍射的仿真

8r 4 L4
空间光调制器像素处光衍射的仿真
时间:2016-11-24 20:12来源:未知作者: infotek点击:次打印
5X'com?T
空间光调制器(SLM.0002 v1.1)
pKM5<1J
CLU[')H0
应用示例简述 !{L6 4qI
lYz$~/sd
1. 系统细节 NyJ=^=F#
 光源 >;ucwLi
— 高斯光束 j+p=ik
 组件 XP$1CWI
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 nvyyV\w
 探测器 0k];%HV|
— 视觉感知的仿真 @+S5"W
— 电磁场分布 8+b ?/Rn0
 建模/设计 <^Hh5kfS'
— 场追迹： h2Pvj37
 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。 dB^')-wA
p4|Zz:f
2. 系统说明 Ux2pqPb

"I|[m%\
3j2% '$>E^
3. 模拟 & 设计结果 wN])"bmB

U =()T}b>
4. 总结 0CYm%p8!
D/jS4'$vA
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 z]NN ^pIa
"~f=7
第1步 }b#KV?xgW
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。 =;1MpD
XZaei\rUn)
第2步 Ef;OrE""
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 GlDl0P,*r
7[l "=
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 kCRP?sj
nl7=Nhh
应用示例详细内容 >Ic)RPO9
;UU+:~
系统参数 N[~"X**x
+yq Z\$ii
1. 该应用实例的内容 crJyk#_

6 ]@H.8+
~CQYF,[Th
2. 设计&仿真任务 H1,;Xrm
K"cN`Kj<*-
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。
J`ia6fy.I
=NH p%|
3. 参数：输入近乎平行的激光束 ( _ZOUMe

zL@ZNH
[T;0vv8
4. 参数：SLM像素阵列 (R*K)(Nw[

r@3VN~
zY<=r.m4
5. 参数：SLM像素阵列 Ojx1IL

+h6cAqm]
|wKC9O@%
应用示例详细内容 ,y[wS5li
:QnN7&j|(w
仿真&结果 {XMF26C#
kzhncku
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM z?HP%g'M~
 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)。 K.cMuh
 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。
[s-Km/
!"2nL%PW~
2. VirtualLab的SLM模块 ZM/*cA!"
_2VL%
V:rq}F}
 为设置像素阵列，必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 yz}Agc4.I
 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。 zg!;g`Z@S
I| qoHN,g
3. SLM的光学功能 wRL=9/5(8
O_#Ag K<A
 在第一步，我们可以研究SLM后的电磁场。 )8ejT6r
 为此，将区域填充因子设置为60%。 u@\]r 1
 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。 [XWY-q#Gg

66x>*
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd 9x/HQ(1
`1F[.DdF
 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。 >-YPCW

agqB#,i
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd ]Cpd`}'
"8wRxDr+
4. 对比：光栅的光学功能 A.<HOx&#
 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$7db%qFx
 所示函数(Ex的振幅)相当于一个SLM，其像素提供一个常数位相函数。 xQX,1NbH5
 通过这种光栅，能够将光衍射到几个衍射级次，衍射级次分布在x-和y-方向(由于二维光栅结构)。 @.f@N;z
 级次越高振幅衰减越快，所以只有0级，1级以及2级贡献了主要的光强部分。 -o<L%Y<n2
 这意味着，对于SLM，我们所期望的光分布具有有较高的级次，其光强由区域填充因子决定。 M7&u_Cn?
a;J{'PHu
i$HaE)qZ
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd L-\-wXg%
0[@9f1Nk4
5. 有间隔SLM的光学功能 7u]0dHj
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。 8;YeEW5

B5>h@p-UV
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd LC/9)Sh_n
N!>Gg|@~
下图显示了(Ex方向)光强分布，图中具有相同的振幅比率。 |e@9YDZ

n*G[ZW*Uc
&K5wCNX1
6. 减少计算工作量 jy`jxOoG~Z

w*`5b!+/

k;PQVF&E
采样要求： AK\X{>$a!
 至少1个点的间隔(每边)。 %pmowo~{
 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。 Q6Z%T.1
)=TD}Xb
采样要求： @BWroNg{
 同样，至少1个点的间隔。 qepsR/0M
 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:t
 随填充因子的增大，采样迅速增加。 Xxcv5.ug
ItGi2'}
 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。 `T2RaWR4=
 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。 [OBj2=
 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)。 !={Z]J
 通过优化，计算工作量减少了4.7倍。 59gt#1k

ucQ2/B#'4l
M7BCBA

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。
Um9Gjd
,:UoE
7. 指定区域填充因子的仿真 /v"u4Ipj
v;"[1w}
 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。 7ET^,6
 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。 Wf/Gt\?
 因此，可适当减小阵列尺寸到320×320像素，采样点数目为32320×32320。 &gxRw l
 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)。 iLw O4i

2C^/;z
M7{w7}B0@
8. 总结 /gT$d2{
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 )K.~A&y@
(y%}].[bB
第1步 <wUDcF
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。 b=v
z><=F,W
第2步 K.c6n,'
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 22S4q`j
扩展阅读 o@j]yA.5)
扩展阅读 ^c3~CD5H 3
 开始视频 :iJ+ImBpK
-    光路图介绍 @sRRcP~
 该应用示例相关文件： K5gh7
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 +@[T0cXp
-     SLM.0003：一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究

查看本帖完整版本: [-- 空间光调制器像素处光衍射的仿真 --] [-- top --]