空間光調制器(SLM.0001 v1.1)
應用示例簡(jiǎn)述
1. 系統說(shuō)明
光源
— 高斯光束
組件
— 反射型空間光調制器組件及后續的2f系統
探測器
— 視覺(jué)感知的仿真
— 電磁場(chǎng)分布
— 效率、SNR，一致性偏差，雜散光評估
建模/設計
— 基于迭代傅里葉變換算法（IFTA）設計位相傳遞函數，將高斯光束整形為高帽光束
— 場(chǎng)追跡：光在空間光調制器像素陣列的衍射。
2. 系統圖示
3. 建模與設計結果
4. 總結
VirtualLab內置的工具，如：
迭代傅里葉變換算法(IFTA)
一個(gè)輔助會(huì )話(huà)編輯窗口
經(jīng)典場(chǎng)追跡仿真引擎，提供多樣化選項以最合適的方法來(lái)處理衍射效應。
我們可以：
1. 為反射空間光調制器(SLM)生成一個(gè)優(yōu)化后的位相調制分布設計
2. 在最終系統的設置中對仿真結果進(jìn)行分析。
應用示例詳細內容
系統參數
1. 內容概覽
首先在系統詳述中給出了仿真參數、常規系統以及評估結果。
接下來(lái)通過(guò)一步一步的描述來(lái)幫助你了解如何設置此系統。
最后的部分給你必要的信息，即到處必要的設計核分析數據以用于實(shí)際的SLM模塊。
2. 應用實(shí)例的內容
3. 設計&仿真任務(wù)
對于2F系統和一個(gè)給定的SLM，我們設計了所需的位相用于生成一個(gè)矩形高帽光束(超級高斯)光分布。
SLM偏折光線(xiàn)以在遠場(chǎng)生成高帽形狀光束，傅里葉透鏡將光束聚焦，并決定了最終的工作距離。
4. 參數：輸入激光束
文件: SLM.0001_TopHat_SLM-Design_1_InputField.ca2
5. 參數：2f系統&期望輸出光束
文件: SLM.0001_TopHat_SLM -Design_2_OutputField.ca2
6. 參數：設計條件
一般DOE vs SLM設計
對于結構置于基底材料的衍射光學(xué)元件，像素尺寸在x和y方向可以自由選擇。對于SLM應用， 這些尺寸都是基于SLM的像素尺寸而固定的。
反射系統
在反射SLM系統中，其SLM是傾斜的，入射光僅可以“看見(jiàn)”傾斜的SLM像素區域。因為設計和優(yōu)化算法都是假設光線(xiàn)垂直入射，因此，傳輸函數的像素尺寸必須適應設計。
7. 參數：SLM像素陣列=傳輸
在該設計中，忽略了SLM像素間隔。
如在SLM.0001中，我們假設一個(gè)區域填充因子為100%。
(*)實(shí)際上Hamamatsu X10468的區域填充因子為98%。其效應將如SLM.0002標題所述。
8. 設計的壓縮長(cháng)度
由于反射系統相對于Y軸有一個(gè)傾斜角度，垂直的入射光，以壓縮視圖的方式看SLM的X方向的長(cháng)度。
對于本設計—采用正入射考慮的迭代傅里葉變換算法—通過(guò)將SLM的X方向長(cháng)度及其像素尺寸分別乘以因子 以顧及到傾斜角度的影響：
9. 輔助設計&優(yōu)化
VirtualLab提供了一個(gè)會(huì )話(huà)編輯器用于光束整形中協(xié)助用戶(hù)配置設計和優(yōu)化文件。
其更多地用于經(jīng)典衍射光學(xué)元件(DOE)的設計，因為其像素尺寸是變量，具體的大小將在設計過(guò)程中定義。
對于一個(gè)SLM系統，元件的像素尺寸是一個(gè)固定參數，因此必須在會(huì )話(huà)編輯器中手動(dòng)指定。
文件:SLM.0001_TopHat_SLM -Design_3_DesignDoc.ca2
10. 設計結果：位相傳遞函數
相鄰的位相分布結果以2π模顯示。
文件:SLM.0001_TopHat_SLMDesign_4_DesignedTransmission.ca2
應用示例詳細內容
仿真&結果
1. 設計結果：評價(jià)函數&輸出
設計結果的特征參數可在分析標簽頁(yè)內進(jìn)行計算。輸出場(chǎng)(振幅)以偽彩色(彩虹)表示。
點(diǎn)擊顯示光路圖 打開(kāi)系統的光路圖文件(LPD)。
2. 在傾斜系統仿真前的設置1-2
設計好的位相數據已經(jīng)自動(dòng)地插入到打開(kāi)的LPD中。對于一個(gè)反射SLM系統必須做出一些調整：
1. 設計的傳輸的采樣距離必須根據實(shí)際SLM參數進(jìn)行設置，因為傾斜元件一定會(huì )有其原始像素尺寸。
2. 此外，VirtualLab允許考慮矩形像素形狀引起的光學(xué)效應因素。
3. 在傾斜系統仿真前的設置3-4
4. 在傾斜系統仿真前的設置5
5. 因為理想系統元件并不適用離軸非傍軸的仿真，所以必須進(jìn)行調整，通過(guò)：
或者使用為了考慮相應的像差在稍后所用的透鏡 (詳見(jiàn)SLM.0003)。
或者—如此處描述的—通過(guò)2f系統元件，應用一個(gè)無(wú)像差的傅里葉透鏡。
所用文件: SLM.0001_TopHat_SLM -Design_5_FinalReflectiveSetup.lpd
6. 系統的3維顯示
為了方便演示，在不同的元件中引入了一個(gè)額外的距離來(lái)說(shuō)明系統配置。這在仿真中并非必要。(2f系統已考慮了前后的傳播距離)
7. 更高sinc級次評估
能夠通過(guò)幾個(gè)數據點(diǎn)模擬每個(gè)SLM的像素，從而考慮周期結構引起衍射效應。
由于每一個(gè)像素的矩形結構，產(chǎn)生的衍射級次以一個(gè)sinc函數(所謂的高級sinc級次)進(jìn)行調制。
這強度調制會(huì )影響一致性誤差值，在IFTA設計過(guò)程中可以補償這一效應。
8. 系統的仿真結果
文件: SLM.0001_TopHat_SLM-Design_5_FinalReflectiveSetup.lpd
9. 總結
VirtualLab內置的工具，如：
迭代傅里葉變換算法(IFTA)
一個(gè)輔助會(huì )話(huà)編輯窗口。 |
