空間光調(diào)制器(SLM.0002 v1.1) 應(yīng)用示例簡述 1. 系統(tǒng)細(xì)節(jié) 光源 — 高斯光束 組件 — 反射型空間光調(diào)制器組件及后續(xù)的2f系統(tǒng) 探測器 — 視覺感知的仿真 — 電磁場分布 建模/設(shè)計(jì) — 場追跡： 一個(gè)SLM像素陣列處光傳播的仿真，仿真中包括了SLM像素間無功能間隔引起的衍射效應(yīng)。 2. 系統(tǒng)說明 3. 模擬 & 設(shè)計(jì)結(jié)果 4. 總結(jié) 考慮SLM像素間隔來研究空間光調(diào)制器的性能。 第1步 將像素間隔引入到一個(gè)先前設(shè)計(jì)的用于光束整形的SLM透射函數(shù)。 第2步 分析不同區(qū)域填充因子的對性能的影響。 產(chǎn)生的衍射效應(yīng)對SLM的光學(xué)功能以及效率具有重大影響。 應(yīng)用示例詳細(xì)內(nèi)容 系統(tǒng)參數(shù) 1. 該應(yīng)用實(shí)例的內(nèi)容 2. 設(shè)計(jì)&仿真任務(wù) 由于制造和技術(shù)的原因，像素之間存在非功能間隔。這種典型的間隔會產(chǎn)生衍射效應(yīng)，從而影響SLM的光學(xué)性能，并在接下來的工作中對其進(jìn)行研究。 3. 參數(shù)：輸入近乎平行的激光束 4. 參數(shù)：SLM像素陣列 5. 參數(shù)：SLM像素陣列 應(yīng)用示例詳細(xì)內(nèi)容 仿真&結(jié)果 1. VirtualLab能夠模擬具有間隔的SLM 由于可以嵌入組件，VirtualLab可以輕松的實(shí)現(xiàn)反射系統(tǒng)(如反射鏡，2f系統(tǒng)等)。 內(nèi)置的SLM模式可以實(shí)現(xiàn)從簡單透射函數(shù)到包含像素和間隔的陣列的自動轉(zhuǎn)換。 2. VirtualLab的SLM模塊 為設(shè)置像素陣列，必須輸入像素陣列尺寸和區(qū)域填充因子。 必須設(shè)置所設(shè)計(jì)的SLM透射函數(shù)。因此，需要輸入文件SLM_Transmission_Function.ca2的路徑。 3. SLM的光學(xué)功能 在第一步，我們可以研究SLM后的電磁場。 為此，將區(qū)域填充因子設(shè)置為60%。 首先，獲得場(Ex方向)的振幅，分別顯示了SLM像素及其間隔的影響。 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_01_Nearfield.lpd 此處，場(Ex方向)的（Wrapped）位相如下圖所示，其中所有的間隔的相位值都為一個(gè)常數(shù)值。 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd 4. 對比：光柵的光學(xué)功能 上述的像素效應(yīng)可以用相似光學(xué)功能的2D周期結(jié)構(gòu)的進(jìn)行比較。 所示函數(shù)(Ex的振幅)相當(dāng)于一個(gè)SLM，其像素提供一個(gè)常數(shù)位相函數(shù)。 通過這種光柵，能夠?qū)⒐庋苌涞綆讉�(gè)衍射級次，衍射級次分布在x-和y-方向(由于二維光柵結(jié)構(gòu))。 級次越高振幅衰減越快，所以只有0級，1級以及2級貢獻(xiàn)了主要的光強(qiáng)部分。 這意味著，對于SLM，我們所期望的光分布具有有較高的級次，其光強(qiáng)由區(qū)域填充因子決定。 
所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_02_2DGrating.lpd 5. 有間隔SLM的光學(xué)功能 現(xiàn)在，基于像素陣列的區(qū)域填充因子，我們可以在傅里葉平面研究SLM的光學(xué)功能。 所用文件: SLM.0002_Diffraction_Pixels_SLM_03_2DGrating.lpd 下圖顯示了(Ex方向)光強(qiáng)分布，圖中具有相同的振幅比率。 6. 減少計(jì)算工作量 采樣要求： 至少1個(gè)點(diǎn)的間隔(每邊)。 如在有效區(qū)域，用戶指定60%區(qū)域填充因子，模塊在激活區(qū)域計(jì)算5×5點(diǎn)的等間距采樣。 采樣要求： 同樣，至少1個(gè)點(diǎn)的間隔。 假設(shè)指定90%區(qū)域填充因子，模塊計(jì)算25×25點(diǎn)的等間距采樣。 隨填充因子的增大，采樣迅速增加。 為優(yōu)化大填充因子條件下的計(jì)算工作量，減小相關(guān)陣列尺寸是非常有效的方法。 如果被照明區(qū)域小于陣列尺寸(標(biāo)記區(qū)域包含光強(qiáng)的90%)，這種簡化是非常適用的。 如果只考慮標(biāo)記的范圍，僅計(jì)算SLM的320×320個(gè)像素即可(SLM模塊自動刪除了透射函數(shù)邊界)。 通過優(yōu)化，計(jì)算工作量減少了4.7倍。 減小SLM陣列尺寸后計(jì)算所得的振幅分布幾乎和全陣列一樣。 7. 指定區(qū)域填充因子的仿真 由于間隔非常狹窄，Hamamatsu’s X10468 指定填充因子為98%，需要更多的采樣點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。 全陣列尺寸798×600像素將需要79992×60600個(gè)采樣點(diǎn)，需要極高的計(jì)算量。 因此，可適當(dāng)減小陣列尺寸到320×320像素，采樣點(diǎn)數(shù)目為32320×32320。 在優(yōu)化的幫助下，可對指定區(qū)域填充因子進(jìn)行研究(該仿真仍需約256GB的內(nèi)存)。 8. 總結(jié) 考慮SLM像素間隔來研究空間光調(diào)制器的性能。 第1步 將像素間隔引入到一個(gè)先前設(shè)計(jì)的用于光束整形的SLM透射函數(shù)。 第2步 分析不同區(qū)域填充因子的對性能的影響。 擴(kuò)展閱讀 擴(kuò)展閱讀 開始視頻 - 光路圖介紹 該應(yīng)用示例相關(guān)文件： - SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相調(diào)制器設(shè)計(jì) - SLM.0003： 一個(gè)基于SLM光束整形系統(tǒng)的中透鏡像差的研究 | 
