空間光調制器(SLM.0001 v1.1)
應用示例簡述
1. 系統說明
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
— 視覺感知的仿真
— 電磁場分布
— 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)
一個輔助會話編輯窗口
經典場追跡仿真引擎，提供多樣化選項以最合適的方法來處理衍射效應。
我們可以：
1. 為反射空間光調制器(SLM)生成一個優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。
接下來通過一步一步的描述來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際的SLM模塊。
2. 應用實例的內容
3. 設計&仿真任務
對于2F系統和一個給定的SLM，我們設計了所需的位相用于生成一個矩形高帽光束(超級高斯)光分布。
SLM偏折光線以在遠場生成高帽形狀光束，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”傾斜的SLM像素區域。因為設計和優化算法都是假設光線垂直入射，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，我們假設一個區域填充因子為100%。
(*)實際上Hamamatsu X10468的區域填充因子為98%。其效應將如SLM.0002標題所述。
8. 設計的壓縮長度
由于反射系統相對于Y軸有一個傾斜角度，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—通過將SLM的X方向長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&優化
VirtualLab提供了一個會話編輯器用于光束整形中協助用戶配置設計和優化文件。
其更多地用于經典衍射光學元件(DOE)的設計，因為其像素尺寸是變量，具體的大小將在設計過程中定義。
對于一個SLM系統，元件的像素尺寸是一個固定參數，因此必須在會話編輯器中手動指定。
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：評價函數&輸出
設計結果的特征參數可在分析標簽頁內進行計算。輸出場(振幅)以偽彩色(彩虹)表示。
點擊顯示光路圖 打開系統的光路圖文件(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自動地插入到打開的LPD中。對于一個反射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際SLM參數進行設置，因為傾斜元件一定會有其原始像素尺寸。
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，所以必須進行調整，通過：
或者使用為了考慮相應的像差在稍后所用的透鏡 (詳見SLM.0003)。
或者—如此處描述的—通過2f系統元件，應用一個無像差的傅里葉透鏡。
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額外的距離來說明系統配置。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
能夠通過幾個數據點模擬每個SLM的像素，從而考慮周期結構引起衍射效應。
由于每一個像素的矩形結構，產生的衍射級次以一個sinc函數(所謂的高級sinc級次)進行調制。
這強度調制會影響一致性誤差值，在IFTA設計過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)
一個輔助會話編輯窗口。 |
