设计相位型空间光调制器以生成高帽光束(2)

cherryjhy · 发表于 2023-3-29 17:46:19

应用示例详细内容

仿真&结果

1. 设计结果：评价函数&输出

 设计结果的特征参数可在分析标签页内进行计算。输出场(振幅)以伪彩色(彩虹)表示。
 点击显示光路图打开系统的光路图文件(LPD)。

2. 在倾斜系统仿真前的设置1-2

设计好的位相数据已经自动地插入到打开的LPD中。对于一个反射SLM系统必须做出一些调整：

1. 设计的传输的采样距离必须根据实际SLM参数进行设置，因为倾斜元件一定会有其原始像素尺寸。

2. 此外，VirtualLab允许考虑矩形像素形状引起的光学效应因素。

3. 在倾斜系统仿真前的设置3-4

4. 在倾斜系统仿真前的设置5

5. 因为理想系统元件并不适用离轴非傍轴的仿真，所以必须进行调整，通过：
 或者使用为了考虑相应的像差在稍后所用的透镜 (详见SLM.0003)。
 或者—如此处描述的—通过2f系统元件，应用一个无像差的傅里叶透镜。

所用文件: SLM.0001_TopHat_SLM -Design_5_FinalReflectiveSetup.lpd

6. 系统的3维显示

 为了方便演示，在不同的元件中引入了一个额外的距离来说明系统配置。这在仿真中并非必要。(2f系统已考虑了前后的传播距离)

7. 更高sinc级次评估

 能够通过几个数据点模拟每个SLM的像素，从而考虑周期结构引起衍射效应。
 由于每一个像素的矩形结构，产生的衍射级次以一个sinc函数(所谓的高级sinc级次)进行调制。
 这强度调制会影响一致性误差值，在IFTA设计过程中可以补偿这一效应。

8. 系统的仿真结果

文件: SLM.0001_TopHat_SLM-Design_5_FinalReflectiveSetup.lpd

9. 总结

VirtualLab内置的工具，如：
 迭代傅里叶变换算法(IFTA)
 一个辅助会话编辑窗口。
 经典场追迹仿真引擎，提供多样化选项以使用最合适的方法处理衍射效应。

我们已经：

1. 为反射空间光调制器(SLM)生成一个优化后的位相调制分布设计
2. 在最终系统的设置中对仿真结果进行分析。

分步操作说明

通用方法用于设置一个SLM系统并完成设计，优化和分析

1. 设计及分析过程

2. D1：给定因子—根据SLM的几何尺寸

 由于SLM像素的固定尺寸，结果输出场的最大延展是确定的。利用公式可计算该延展。
 通过VirtualLab的衍射光束形状会话编辑器可以自动进行压缩。
 SLM的整体尺寸也是固定的。因此可直接获得的输出场分辨率并可通过第二个公式进行计算。

3. D1：可实现输出场参数

考虑给定的SLM

 总输出场尺寸：

 在目标平面上沿x和y方向可获得分辨率：

4. D2：输入场

 可使用VirtualLab的光源模型生成入射场。
 我们从光源工作区中使用高斯光波模型生成指定入射的激光光束分布
- 在光谱标签下指定波长
- 在空间参数标签下指定1/e2束腰半径

5. D2：输出场

 可使用VirtualLab的光源模型生成输出场。
 我们从光源工作区中使用超高斯模型定义期望的目标光场分布
- 在光谱标签下指定波长
- 在空间参数标签下指定：
 可分离(Rect.-Symm)
 1/e2束腰半径
 边缘宽度(应大于无光束整形元件光学系统生成的单目标光斑半径)