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

HP&+ 8  
应用示例简述 `&j5/[>v  
>H?8?a D  
1. 系统细节 tE- s/  
 光源 %?R}sUo  
— 高斯光束 mmEr2\L  
 组件 vMDV%E S1t  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 Oe*emUX7  
 探测器 MyAi)Mz~o  
— 视觉感知的仿真 "ifYy>d  
— 电磁场分布 fY$M**/,  
 建模/设计 b`fPP{mG  
— 场追迹: a\aJw[d{  
 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。 8 <EE4y  
KK}^E_v  
2. 系统说明 @'s^  
t%V!SvT8+  
jBarYg  
3. 模拟 & 设计结果 $#8dtF  
"\)j=MI8u+  
4. 总结 {Jwh .bJ  
E"nIC,VZ  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 z45ImItH  
+|KnO  
第1步 OT&J OTk\  
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。 pQ!NhzQ  
p,Qr9p3y  
第2步 6/Q'o5>NL:  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 tc.R(F96  
r|:i: ii  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 E~3wdOZv1  
kR3g,P{L  
应用示例详细内容 S{7A3 x'B  
(Xi?Y/  
系统参数 bO8g#rO  
:]v%6i.  
1. 该应用实例的内容 nK)U.SZ  
4%0eX]  
n&jfJgD&g  
2. 设计&仿真任务 W MU9tq[  
odD^xg"L  
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。 z}&?^YU*)`  
b*\K I  
3. 参数:输入近乎平行的激光束 4siNY4i"  
5IE2&V  
o['HiX  
4. 参数:SLM像素阵列 ? suNA  
q;3.pRw(  
;!v2kVuS]  
5. 参数:SLM像素阵列 vd6Y'Zk|F6  
M,7A|?O  
iC10|0%{  
应用示例详细内容 0&} "!)  
n,q+EZd  
仿真&结果 meA=lg?  
i<@6f'Kir  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM $vlq]6V8  
 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)。 mEyJ o|  
 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。 8D@H4O.  
rlEEf/m:  
2. VirtualLab的SLM模块 $1y8gm  
.'k]]2%ILp  
X`JWYb4  
 为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 >RZ]t[)y  
 必须设置所设计的SLM透射函数。 ViIt 'WX  
]r8t^bqe  
3. SLM的光学功能 $O9Nprf  
(Z;;v|F.i=  
 在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 jT}3Zn  
 为此,将区域填充因子设置为60%。 l=,\ h&  
 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。 >>oR@  
~w_4 nE  
xOnbY U  
B8 ;jRY  
{>PN}fk2QP  
 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。 pLjet~2}iJ  
PeT _Ty  
$<cio X  
|h$*z9bsf  
6 2GP1qH9  
4. 对比:光栅的光学功能 Fr_esx  
 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。 dfl| 6R  
 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。 onL&lE  
 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)。 4+2XPaI m  
 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。 RZ 4xR  
 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。 cVya~ *  
,WSK '  
XJ,P8nx  
^L#\z7  
~'>RK  
5. 有间隔SLM的光学功能 S81Z\=eK  
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。 /J!C2  
Fb#.Gg9b>  
db#QA#^S  
=2!AK[KxX  
Jf6u E?.  
下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 j}$dYbf$  
swNJ\m  
7fRL'I#[@  
6. 减少计算工作量 |:yQOq|  
;Yo9e~  
WvSh i=  
采样要求: banie{ e  
 至少1个点的间隔(每边)。 :&: IZkO  
 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。 gSLwpIK%  
:aHD'K  
采样要求: O0OBkIj  
 同样,至少1个点的间隔。 b[p<kMTir  
 假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 94C)63V  
 随填充因子的增大,采样迅速增加。 ~3-2Iu^F  
. +_IpygQ  
 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。 {g9?Eio^F^  
 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。 M7z>ugk"  
 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)。 ;m6Mm`[i<  
 通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 kB_uU !G  
s!S,;H  
2B&Yw  
kcT?<r  
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。
09?n5x!6  
7. 指定区域填充因子的仿真 "j|}-a  
nsR^TD;  
 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。 lOp/kGmn+  
 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。 2}`Q9?  
 因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 N_S>%Z+  
 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)。 o %#Z  
!g:UkU\J  
`< 8Fc`;[  
8. 总结
47I5Y5  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 dLOUL9hf  
48,Aq*JFw  
第1步 }G n2%  
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。 cGSoAK  
%-"?  
第2步 E.W7`zl  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 bqY}t. Y&"  
扩展阅读 w`XwW#!}@$  
扩展阅读 K@xp!  
 开始视频 EN@LB2  
-    光路图介绍 g*8LdH 6mq  
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 © 2005-2025 光行天下 蜀ICP备06003254号-1 网站统计