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infotek 2024-11-11 07:55

空间光调制器像素处光衍射的仿真

空间光调制器(SLM.0002 v1.1) A{Z=[]r1`E  
+eZR._&0  
应用示例简述 ~#&bDot  
ddmTMfH  
1. 系统细节 SgHLs  
 光源 9Y- Sqk+  
— 高斯光束 .ZFs+8qU>  
 组件 !uii|"  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 X5cl'J(j9  
 探测器 K~5QL/=1  
— 视觉感知的仿真 8 =FP92X  
— 电磁场分布 fKf5i@CvB@  
 建模/设计 :;t*:iG  
— 场追迹: 29 L~SMf  
 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。 0"(5\T  
z[B*sbS  
2. 系统说明 {j+w|;dZF  
p)N=  
Aj#CB.y  
3. 模拟 & 设计结果 E9;cd$}K  
5*xk8*  
4. 总结 Y'&A~/Adf  
r]sv50Fy  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 b{=2#J-  
(n05MwKu\  
第1步 yo`Jp$G  
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。 )C5<puh  
$*V:; -H  
第2步 ZMy0iQ@  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 mVg-z~44T  
X#j-Ld{j  
产生的衍射效应对SLM的光学功能以及效率具有重大影响。 sWP5=t(i+9  
V~tq _  
应用示例详细内容 !5wm9I!5^  
5e~\o}]  
系统参数 {1;j1|CI  
FN NEh  
1. 该应用实例的内容 oJ\UF S  
w,cfSF;=tC  
cH?j@-pY  
2. 设计&仿真任务 XZLo*C!MG  
"jH=O(37  
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。 $NC1>83  
{5QIQ  
3. 参数:输入近乎平行的激光束 Ol1[o  
L}*:,&Y/  
5:6as^i:b  
4. 参数:SLM像素阵列 $@"o BCc  
97lM*7h;  
l)m\i_r:  
5. 参数:SLM像素阵列 k3h,c;  
x*Y&s<  
wWv")dk3i  
应用示例详细内容 I ugYlt  
^I=c]D]);  
仿真&结果 =T;>$&qs  
\Z-T)7S  
1. VirtualLab能够模拟具有间隔的SLM XW w=3$  
 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)。 r!N)pt<g  
 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。 CB{% ~  
YjN2 ,Xi  
2. VirtualLab的SLM模块 Dj}n!M`2I  
S C7Tp4  
yBqv'Y  
 为设置像素阵列,必须输入像素阵列尺寸和区域填充因子。 Ca?5bCI,  
 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。 ,_@C(O  
SN+B8*!  
3. SLM的光学功能 6FNs4|(d  
++n"` ]o,  
 在第一步,我们可以研究SLM后的电磁场。 YUU|!A8x  
 为此,将区域填充因子设置为60%。 64;F g/t  
 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。 kY*3)KCp  
KKP}fN  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd ~V&4<=r`  
9v>BP`Mg  
 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。 @FVan  
px;5X4U  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd ~CiVLS H=  
6REv(E]  
4. 对比:光栅的光学功能 F4'g}y OLd  
 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。 N=FU>qbz  
 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。 Y [Jt+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)。 4lhoA  
 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。 Jlw%t!Kx  
 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。 tZ,vt7  
VP[ -BK[  
,_;+H*H>"  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd sk !92mQ  
Z0*Lm+d9z  
5. 有间隔SLM的光学功能 :U)>um34e  
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。 8Q&.S)hrN  
?O(KmDH  
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd ;/+VHZP;  
R\k= CoJJ  
下图显示了(Ex方向)光强分布,图中具有相同的振幅比率。 >^}nk04  
gI8r SmH  
V ;Kzh$^rk  
6. 减少计算工作量 vJ5`:4n"  
"{>I5<:t  
<tkxE!xF`J  
采样要求: lg` Qi&  
 至少1个点的间隔(每边)。 &2IrST{d:V  
 如在有效区域,用户指定60%区域填充因子,模块在激活区域计算5×5点的等间距采样。 ^9*FYV  
%zj;~W;qPH  
采样要求: i(DoAfYf/q  
 同样,至少1个点的间隔。 3Mw\}q  
 假设指定90%区域填充因子,模块计算25×25点的等间距采样。 T \%{zz_(  
 随填充因子的增大,采样迅速增加。 E^uau=F  
3GVE/GtU  
 为优化大填充因子条件下的计算工作量,减小相关阵列尺寸是非常有效的方法。 .Rt_j  
 如果被照明区域小于阵列尺寸(标记区域包含光强的90%),这种简化是非常适用的。 jR8~EI+  
 如果只考虑标记的范围,仅计算SLM的320×320个像素即可(SLM模块自动删除了透射函数边界)。 b]S4\BBT  
 通过优化,计算工作量减少了4.7倍。 3=o^Vv  
i!8 o(!I  
S~jl%]  
#hL<9j  
减小SLM阵列尺寸后计算所得的振幅分布几乎和全阵列一样。
B.wihJVDg  
7. 指定区域填充因子的仿真 N)'oX3?x  
,4dES|)sP  
 由于间隔非常狭窄,Hamamatsu’s X10468 指定填充因子为98%,需要更多的采样点进行计算。 tY$ .(2Ua  
 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。 &4M0 S+.  
 因此,可适当减小阵列尺寸到320×320像素,采样点数目为32320×32320。 r,}U-S.w  
 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)。 4T#B7wVoM  
|lH~nU.*  
b;$ -s \%  
8. 总结
V9xZH5T8^  
考虑SLM像素间隔来研究空间光调制器的性能。 Mazjn?f  
 V[D[MZ  
第1步 ZUGuV@&-T  
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。 Dw}8ci'  
|k5uVhN  
第2步 'G1~\CT  
分析不同区域填充因子的对性能的影响。 oXw}K((|  
扩展阅读 Ao%E]M  
扩展阅读 Jej P91  
 开始视频 @91Q=S  
-    光路图介绍 GCx1lm  
 该应用示例相关文件: ;{b 1'  
-     SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 @kU{  
-     SLM.0003: 一个基于SLM光束整形系统的中透镜像差的研究
:ie7HF  
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