首页 -> 登录 -> 注册 -> 回复主题 -> 发表主题
光行天下 -> 讯技光电&黉论教育 -> 空间光调制器像素处光衍射的仿真 [点此返回论坛查看本帖完整版本] [打印本页]

infotek 2023-03-29 08:48

空间光调制器像素处光衍射的仿真

?V7[,I1?  
应用示例简述 rylllJz|L:  
MN1|k  
1. 系统细节 z Gz5|u  
 光源 YY]LK%-  
— 高斯光束 9k83wACry  
 组件 _$fxoD9  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 m6 IZG l7%  
 探测器 FPcgQ v;p  
— 视觉感知的仿真 KDn`XCnk,  
— 电磁场分布 7Y!^88,f.  
 建模/设计 ("{AY?{{  
— 场追迹: b!`:|!7r'  
 一个SLM像素阵列处光传播的仿真,仿真中包括了SLM像素间无功能间隔引起的衍射效应。 xt3IR0  
xJO[pT v  
2. 系统说明 :X ;8$.z  
_xmM~q[c7p  
}4bwLO  
3. 模拟 & 设计结果 y"){?  
Gt 2rJ<>  
4. 总结 3mBr nq]j>  
*, {b]6v  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 {8UBxFIM(  
z?yADYr9  
第1步 !(o)*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。 K zM\+yC  
d<Z`)hI{K  
第2步 D|+H!f{k  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 @A yC0}  
3Um\?fj>}(  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 C6/,-?%)  
2&=;$2?}  
应用示例详细内容 : ;d&m  
"@Te!.~A.  
系统参数 %*/?k~53  
Q2Q`g`*O:  
1. 该应用实例的内容 ls/:/x(5d  
1nvs51?H  
yyiZV\ /  
2. 设计&仿真任务 0|NbU  
p?d Ma_ g  
由于制造和技术的原因,像素之间存在非功能间隔。这种典型的间隔会产生衍射效应,从而影响SLM的光学性能,并在接下来的工作中对其进行研究。 |5Z@7  
"+7~C6[s  
3. 参数:输入近乎平行的激光束 v3hNvcMpf  
['sIR+c%'O  
-R:1-0I$  
4. 参数:SLM像素阵列 D6v0n6w  
(xxJ^u>QC  
o+q 5:vJt  
5. 参数:SLM像素阵列 hL8QA!  
OS \co :  
Ozn7C?\*  
应用示例详细内容 d/* [t!   
Fl|u0SY  
仿真&结果 Omh(UHZBB  
|7f}icXKur  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM qOk4qbl[  
 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)。 rT"8e*LT  
 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。 @gTpiV2  
R;,&CQUl  
2. VirtualLab的SLM模块 43 |zjE  
/n:s9eq  
f\|33)k  
 为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 Gz6FwU8L  
 必须设置所设计的SLM透射函数。 ~_h4|vG  
YF."D%?  
3. SLM的光学功能 i 5-V$Qh  
wd1*wt  
 在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 46$u}"E  
 为此,将区域填充因子设置为60%。 2-{8+*_'  
 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。 =D3Y q?  
D./e|i?  
(:@qn+ a  
;ATk?O4T  
czedn_}%Q  
 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。 v[HxO?x^  
]C]tLJ!M  
b;S~`PL  
} |sP;Rpu  
0w(<pNA  
4. 对比:光栅的光学功能 _|~2i1 Ms,  
 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。 m6g+ B>  
 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。 @.MM-  
 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)。 lOZ.{0{f,  
 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。 xb1)ZJH  
 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。 abI[J]T9G  
{!E<hQ2<$9  
:Z`4ea"w  
NUm3E4  
rWa7"<`p  
5. 有间隔SLM的光学功能 }g(aZ  
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。 %OW[rbE.  
\`4}h[  
`W|2Xi=^5  
oYOf<J  
GK\'m@k  
下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 @NX^__ sa  
-4X,x  
7tfFRUw  
6. 减少计算工作量 ~r@'kUXKK  
}S%a]  
0MPsF{Xw[  
采样要求: r+ vtKb  
 至少1个点的间隔(每边)。 1 w\Y ._jK  
 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。 Wx:_F;  
)w/f 'fq  
采样要求: yhUc]6`V.H  
 同样,至少1个点的间隔。 }eB\k,7L  
 假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 VX;u54hS  
 随填充因子的增大,采样迅速增加。 )vPce  
AV%Q5Mi}  
 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。 0aGfz=V&  
 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。 $aGK8%.O  
 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)。 |5g*pXu{  
 通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 Qaagi `  
tD>m%1'&  
eIg2m <9u  
HqN|CwGgJ:  
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。
*~fN^{B'!  
7. 指定区域填充因子的仿真 Up/1c:<J  
8N|*n"`}  
 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。 f1\x>W4z~\  
 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。 SHwl^qVk[  
 因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 '^P Ud`  
 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)。 \ iP[iE=  
VgoQz]z  
0.+iVOz+Y  
8. 总结
P.[>x  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 7<NX;Fx  
oWJ}]ip  
第1步 w7%N=hL1   
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。 Y!Z@1V`  
_X@:- _  
第2步 L8Z?B\  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 q F}5mUcZ4  
扩展阅读 _&BnET  
扩展阅读 )8iDjNM<  
 开始视频 <{cPa\  
-    光路图介绍 8YYY *>  
查看本帖完整版本: [-- 空间光调制器像素处光衍射的仿真 --] [-- top --]

Copyright © 2005-2026 光行天下 蜀ICP备06003254号-1 网站统计