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2020-11-13 10:25 |
基于SLM光束整形系统中光学系统像差的研究
空间光调制器(SLM.0003 v1.0) U)_x(B3d/ 应用示例简述 jjg[v""3| 1. 系统细节 @KU^B_{i 光源 uh3<%9#\k — 高斯激光束 mHc5NkvQC 组件 -D
wO*f — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 T{*!.+E — 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差 [:l=>yJ{( 探测器 E~`<n]{G-C — 视觉感知的仿真 q]gF[&QZ — 高帽,转换效率,信噪比 7"Q;Yi2( 建模/设计 SB^xq — 场追迹: h:r:qk 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 E&\ 0+-Dw Q'Y7PG9m~ 2. 系统说明 "lKR~Qi [9~6, ;6
d-B,)$zE DxG8`}+ 3. 建模&设计结果 ;sY n=r !InC8+be 不同真实傅里叶透镜的结果: 8LGNV&Edg ?Nl@K/
\!4_m8? N[sJ5oF 4. 总结 {0\9HI@ 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ZY8:7Q@P> n fMU4(: 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 a7TvX{<d 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 WdT iao,r m 8P`n 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 Gg5+Ap D 1oL3y;>iL 应用示例详细内容 fD2)/5j1 N$P\$ 系统参数 F;Bq[V)R &LHS<Nv^: 1. 该应用实例的内容 mh,a}bX{ x\K,@ [(Ihu e <!derr-K G@o\D-$ 2. 仿真任务 ]eo%eaA W]M Fq5. 在之前的案例中,采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中,使用真实的透镜进行替换,该透镜存在多种光学像差。 r|Q/:UV?w nc.:Wm6Mj 3. 参数:准直输入光源 {z |+.D iB5'mb*
Gw+pjSJL` r)[Xzn 4. 参数:SLM透射函数 Er<!8;{?
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a[NR%Xq 5. 由理想系统到实际系统 #:tC^7qk &|fWtl;43 P$6Pe>3 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 j-7aJj% 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 QQ./! 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 MCl-er"]D 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 xtzkgb,0[ 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 9~4@AGL
|F&02f!]@ ) RNB;K~s9
&M6Zsmo G@scz!Nt 应用示例详细内容 \/R $p H}gp`YW:4 仿真&结果 D|IS@gWa
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6dqFnz 1. VirtualLab中SLM的仿真 /?u]Fj Qn)AS1pL+ 由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 N, 4hh? 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 $
U-#woXa 为优化计算加入一个旋转平面 W;|%)D)y 5.QY{+k K<MWiB& {pC$jd>T 2. 参数:双凸球面透镜 @]dv ZNJ<@K- Z=(Tq1t 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ,91 n 由于对称形状,前后焦距一致。 ]E#W[6'VtB 参数是对应波长532nm。 t)4]2z)$ 透镜材料N-BK7。 D_ XOYzN} 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 2W}jbOy Em(Okr,0
FA{(gib@9 ;Swy5z0=ro
-x-EU#.G +g_m|LF 3. 结果:双凸球面透镜 ^ LVKXr D7g
B% |v_ttJ;+Y 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 r`Dm;@JU 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 ,@\z{}~v 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 }H|'W[Q. g-4ab|F
&FWz7O>1 <TgVU.*
W#\{[o 4. 参数:优化球面透镜 9K-,#a "G@(Cb*+T bZpx61h| 然后,使用一个优化后的球面透镜。 0bteI*L 通过优化曲率半径获得最小波像差。 WAJKP" 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 d=dHY(ms] 透镜材料同样为N-BK7。 :"cKxd c[Z#q*Q ijKQ`}JA 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 *0'< DnGW K9+\Z
hx ^ l L. 8`5<ITw 5. 结果:优化的球面透镜 X6xs@tgQ [}dPn61 -B #K}xL|x 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 }:(;mW8
D 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 J+}z*/)|# 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 X$_pDF&\z
\{v-Xe&d^
=]1cVnPI XW~a4If 6. 参数:非球面透镜 Y7;=\/SV x<PJ5G L yT[=!M 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 plpb4>
S 非球面透镜材料同样为N-BK7。 t:b}Mo0 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ^fmuBe}d{ eKf5orN 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 w+a5/i@ ElK Md p3e=~{v*
T8d=@8g,% tJmy}.t1 7. 结果:非球面透镜 }zqo<o "Y@q?ey[1 00@F?|-j 生成期望的高帽光束形状。 |(CgX6 l3 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。
V Ds0+RC 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 .o]9
HbIk5 3#y`6e=5
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u"m TS& Z[>fFg~N4 8. 总结 _&S;*?K. 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 {
SDnVV VP<LY/'f 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 pCC^Hxa 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 b_7LSp G ]uz$V6! 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 n )\(\V7 HZ1 nuA 扩展阅读
,<Wt8'e |~&cTDd 扩展阅读 .{|SKhXk 开始视频 %(]B1Zg6, - 光路图介绍 ?FwHqyFVlQ 该应用示例相关文件: `g4N]<@z - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 Ya(3Z_f+VZ - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 y Pg0:o- .gt;:8fw{ h<8c{RuoZC QQ:2987619807 C](djkA$
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