VirtualLab Fusion | 空间光调制器像素的衍射模拟

衍射光学元件的性能受多种因素影响，其中空间光调制器（SLM）作为可编程衍射光学元件，在光束整形、全息显示等领域应用广泛。

以高斯-平顶衍射光束整形器为例，SLM通过加载特定的相位调制函数来实现光束转换。然而，受制造工艺限制，SLM的像素之间不可避免地存在间隙，这些间隙可能引发额外的衍射效应，进而影响最终的光束整形质量。

为量化这一影响并优化器件设计，本文基于VirtualLab Fusion 光之数字模型平台，针对SLM像素间隙引起的衍射问题开展仿真研究，系统分析像素结构对光束整形效果的干扰机制。

构建模型

在VirtualLab Fusion中构建SLM衍射仿真模型时，首先根据实际器件参数设定像素尺寸、阵列规模及像素间隙宽度，建立包含完整像素结构的SLM模型。

随后加载高斯-平顶光束整形所需的相位掩膜，将其赋予各像素单元。软件采用场追迹技术，结合适用于不同组件的求解器，在完整跟踪电磁场的同时精确计入衍射与干涉效应，实现从SLM到目标面整个光学系统的全链路仿真。这种建模方式既保证了计算效率，又真实再现了像素间隙对光场调制的实际影响。

结果分析

通过仿真可直观呈现像素间隙导致的额外衍射级次及其对平顶光场均匀性的劣化程度。分析目标面上的光强分布与相位轮廓，可量化间隙宽度、占空比等参数对整形效果的影响规律。

该仿真流程为SLM器件的选型评估与相位掩膜算法的优化设计提供了可靠的数值验证手段，有助于在器件制作前预判性能瓶颈。

VirtualLab Fusion作为先进的光之数字模型平台，支持激光光源建模、复杂光束传输及衍射光学元件分析，其场追迹技术能够在全电磁场层面精确处理衍射与干涉效应。

图形化的数字孪生工作流使系统搭建直观高效，统一的仿真平台让设计者专注于创新方案本身。

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