设计相位型空间光调制器以生成高帽光束(3)

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cherryjhy 发表于 2023-3-29 17:48:17 | 显示全部楼层 |阅读模式
15. A1:获得整个系统—LPD



 在最初,IFTA总是输出一个轴向传输系统。
 因此,我们将稍微的修改此系统以用于后续实际几何结构的最终仿真。
 首先,我们进行设计位相传输数据的最后准备。

16. A1:应用SLM孔径

 现在,我们需要提取对应与实际SLM像素数的透射区域。
 如果在衍射光束整形器会话编辑器窗口中点击下一步,该提取将会自动完成。
 然后点击提取 可以获得包含指定孔径的设计的透射函数。


17. A1:调整采样距离

 重新调整X方向的采样距离,这仅在IFTA设计中需要。(在整个系统中,SLM有其原有的采样尺寸和预期的倾斜角度。)

 可通属性浏览器的数据标签下完成采样间距的重新调整。
 如果整个系统已经依据轴上系统设计(透射式或者反射式光束分束),该操作则没有必要。




18. A1:交换透过率函数


19. A2:转换到基本工具箱LPD

 点击衍射光学工具箱光路图的光路编辑器中工具按钮,然后点击转换为基本工具箱光路图。
 通过此步骤,你可以获得完全的光学元件选择树状列表以在光路图中插入元件。



20. A2:调整实际系统的几何结构



21. A3 :设置2f系统



由于理想透镜元件不适用于离轴非傍轴模拟,因此必须使用下列之一进行更换:
 为了考虑相应的像差在后面的所用的透镜。
 如此处所演示—通过一个2f元件,即实现一个完美无像差的傅里叶透镜。
如,该2f系统元件可以完美地将斜光束聚焦到预期位置的平面显示屏上,以补偿非傍轴。编辑对话框中的参数设置已经考虑了元件前后的传播距离。

文件: SLM.0001_TopHat_SLM-Design_5_FinalReflectiveSetup.lpd

22. A3 :选择旋转算子



23. A4 :模拟像素化透射函数
 在默认设置下,VirtualLab通过单个数据点(仿真像素)仿真每一个设计的透过像素。
 若考虑每一矩形转换像素的效应,需要用更多的数据点来描述像素。
 根据引入的像素因子,我们以3×3数据点仿真每个转换像素区域。
 此时,我们没考虑SLM像素间隔。这可以被视为一个特殊的组件,将在SLM.0002中会介绍。
 上述考虑将会增加计算时间以及输出场尺寸。



24. A5 :完整系统的仿真



操作&重点关注反射

不同几何结构,屏幕&加工
考虑反射
关于期望设置的几何结构,当设计这样一个光束整形元件时,用户需要考虑如下问题:
 结构应放在元件的哪一边。
 系统是透射式还是反射式。
 目标图案是在透射屏上观察研究还是在不透明屏幕上。
如何进一步使用数据(制造商/SLM输入)(需要什么样的坐标系统)。
因此,用户可能需要:
 以镜像图案设计和/或
 采用一个z方向缩放为-1(翻转)或一个x方向缩放为-1(反射)的结构以避免镜像效应。VirtualLab为这种情况提供了所有必要的工具。

对于提出的用于SLM系统的点对称图案,无需特别注意的事项。

SLM应用的数据输出
1. Bitmap导出
 设计之后,传输数据需要转移到SLM。一般的方法是将数据转换为bitmap(BMP)格式,并通过图形/显示驱动来启动SLM。
 可通过以下步骤完成这样的BMP输出:
1. 如果在IFTA设计中引入量化等级,则可根据SLM的识别等级数完成操作
2. 与导入的SLM位相修正文件相乘(如果SLM制造商提供了这样的文件)
3. 移动位相到实部
4. 提取正值
5. 归一化最大值为1
6. 以可识别等级数目分别乘以实部。如255(0255)
7. 输出BMP(文件>输出)-即实部以灰度0到可识别SLM等级数
2. 导出:1.引入量化等级
可在设计过程中或设计完成后进行量化。
1. 在IFTA设计&优化过程中引入等距等级(如位相)会增加计算时间。
但是对于少量的量化等级,可以使用该操作,因为处理过程通过智能计算(软件自带)会流畅地完成。
2. 如果SLM可识别大量的级次(也就是近乎连续,如200),那么在后续可以应用强行量化,因为通过界面几乎无法改变透射,因此几乎不改变优化函数值。
   通过 操作(Manipulation)>量化(Quantization)>强行量化(Hard Quantization)完成。
3. 导出:2.SLM位相校正
 一般SLM并不是完全平的,因此一些制造商提供了一个特定的位相校正函数,应与设计的透射函数相乘。
 导入校正函数,并将其与计算的透射函数相乘,使用键盘上的“*”按钮,或者通过 操作(Manipulation)>阵列(Array)-阵列操作(Array Operations)>相乘(Multiplication)
关于VirtualLab数据导入的更多细节查找案例337.01 。
4. 导出:3.位相到实部(略)


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