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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) _d/GdeLs 应用示例简述 ,!jR:nApE 1. 系统细节 *m iONc 光源 +yt 6.L — 高斯激光束 /j$$0F>s7 组件 %f_FGh — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 5sG ]3z+1 — 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 "sdcP8])d 探测器 o`oRG)QC — 视觉感知的仿真 @wg&6uQ — 高帽,转换效率,信噪比 G[ ,,L 建模/设计 ="/R5fp — 场追迹: Rd`{qW 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 |}l@w+N3 - $xKv4 2. 系统说明 6'S5sRA Bi'I18< c`rfKr&z { +i; e]c 3. 建模&设计结果 @\#'oIc| s$K@X ` 不同真实傅里叶透镜的结果: !a.3OpQ $0S.@wUG Dh*~U:6$g $_4oN(WSz 4. 总结 ;4+qPWwq8W 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 b>GqNf! dw|-=~ 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 x0}<n99qE 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 at_dmU2[7 s?4%<jz 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 }Z~pfm_S =e"H1^Ml 应用示例详细内容 %#[r_QQ^ B^E2UNRA 系统参数 8Cf^$
(:tTx>V# 1. 该应用实例的内容 Fm-q=3 yHa:?u6 a!s.850@ dVY(V&p o3kt0NuF, 2. 仿真任务 C*Y
:w O=4ceEmz 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。 F[Guy7?O 7]<F>97 3. 参数:准直输入光源 Z<$E.## 6KBzlj0T+ 1{;[q3a x
mrugNRg 4. 参数:SLM透射函数 3Vb=6-|
/)eNx =:ya;k& 5. 由理想系统到实际系统 J?|K#<% Tye$na&$} 'p|Iwtjn> 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 YU ]G5\UU 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 ,6%hu|Y* 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 gKm@B{rC 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 aHVdClD2o 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 =+SVzK,+3 O,V6hU/ * 1DI"LIL a
V+o\fId S1x.pLHj8 应用示例详细内容 QTrlQH&p Jm*M7gj 仿真&结果 E<98ahZ?l ib""Fv7{ 1. VirtualLab中SLM的仿真 &?5{z\;1" }
Khq 由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 S,)|~#5x 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 Ok~W@sYST 为优化计算加入一个旋转平面 -KU)7V fa*H cz [iO$ c]!H 9wYtOQ{g 2. 参数:双凸球面透镜 Vm,f3~ 7KSGG1ts YKX>@)Dxv 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 +ia(%[ 由于对称形状,前后焦距一致。 9qu24zz$P 参数是对应波长532nm。 =p&'_a^$ 透镜材料N-BK7。 8y4D9_{ 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 +DbWMm HHu7{, ma]F%E+$ yV+ E; ,GXfy9x7U /qz "I-a 3. 结果:双凸球面透镜 Jq+$_Uqd L@k;L XnI
;7J 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。 x[O#(^q 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 rJc)<OZjT 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 fO|~Oz<S
;~gd<KK Mn }Z9S[ rM
>V=|9, )T};Q: 4. 参数:优化球面透镜 %[\Ft Wru
Fp \gI:`>-
x 然后,使用一个优化后的球面透镜。 p,AD!~n` 通过优化曲率半径获得最小波像差。 y'2kV6TtqD 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 w[$nO# 透镜材料同样为N-BK7。 ?#EXG N7I71q| j'40>Ct=i 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 WO(&<(? 3Llj_lf %}ApO{ gM5p1?E 5. 结果:优化的球面透镜 =u3@ Dhw L5 k>;|SA "k1Tsd- 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 (~pEro]?+) 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 r?yJ 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 4@mXtA })0 7u n\"LN3 \`p~b( 6. 参数:非球面透镜 $-9@ /%Y -z 5k4Y nM.?Q}yO~ 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 vsz^B
:j 非球面透镜材料同样为N-BK7。 FqUt uN
该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ;7n*PBUJJ 6j"I5,-~! 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 x^O2Lj,w\ HFx"fT ;{q) |GRF n`T[eb~ U:4Og8 7. 结果:非球面透镜 =U7D}n
hS- rUpAiZfz > %V1T!< 生成期望的高帽光束形状。 kbT-Oz 2 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 ,Ho.O7H 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 OZ14-}Lr5 x(zZqOed ODvpMt:+ `L*;58MA B{UoNm@ 8. 总结 I nK)O'; 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 @$yYljP %PdYv _5 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 r\ Yur 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 W>wi;Gf# rHBjR_L.2 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。 JR<-'
Bpo68%dx89 扩展阅读 z(X6%p0 z slEUTj) 扩展阅读 jsaCnm>& 开始视频 LLY;IUK!R - 光路图介绍 *#^1rKGWK 该应用示例相关文件: Ry S{@=si - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ^r
:A^q - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 /P"\+Qp M*6@1.n N_Ld,J%g QQ:2987619807 Bg0cC
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