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)
6. D3:入射角
这些自适应尺寸应用于设计中!
7. 用于IFTA设计操作的系统概览
8. D4:配置会话编辑器
9. D4:通过参数概览进行检查
10. D5:几何预设计
1. 为迭代傅里叶变换算法(IFTA)获得一个好的起始点,执行基于几何光学光束整形的预设计。
2. 选择笛卡儿可分性以生成一个矩形目标图案。
3. 开始初始设计
11. D5:IFTA-相位级次数
12. D5:IFTA—补偿Sinc调制
13. D5:IFTA—设计设置
14. IFTA预分析
在完成设计过程,在分析标签对设计结果进行概览。
可以显示输出场。如伪(彩虹)彩色。
由于IFTA在光束整形器设计中使用更大的场进行计算来制合适的位相值(因此会有更高的采样),使IFTA的分析结果与后续整个系统的仿真结果略有出入。
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。
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