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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) g
4|ai*^ 应用示例简述 6#Y]^%?uy 1. 系统细节 1vCp<D9< 光源 g>'6"p; — 高斯激光束 ;`kOFg#`)c 组件 X56q,jCJ{ — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 KL9JA;" — 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 k`]76C7 探测器 WE_'u+!B — 视觉感知的仿真 W<[7LdAB — 高帽,转换效率,信噪比 (2"4PU8 建模/设计 .x/H2r'1 — 场追迹: <7B;_3/ 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 +u t%C.1
gbh/` 2. 系统说明 aHI~@ 0}'/p N>
l&"bm C:xr <Hz11
}<( 3. 建模&设计结果 B6\/xKmv?8 wdV)M? 不同真实傅里叶透镜的结果: kkj@!1q(wO +iQ~ Y2Gh
;j(*:Nt1 )cZ KB0*+ 4. 总结 N"Y%*BkH 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 +|K,\
{'U E5c)\
D 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 }g%&}`%' 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ;eO Ye3;c 8JW0;H< 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。 ~)X;z"y%b d~QJ}a 应用示例详细内容 99]s/KD2yb CUjRz5L 系统参数 ,'l.u?SKyd 98_os2` 1. 该应用实例的内容 dr(e)eD(R> W&Xi&[Ux @wP.Rd 2!{_x8,n y] Cx[ 2. 仿真任务 FgPmQ C)9-{Yp 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。 a<+Rw{ to#2. 3. 参数:准直输入光源 OT)`)PZ" F%{z EANm
ZC^?ng
S=~+e{ 4. 参数:SLM透射函数 q zo)\, -ucR@P]
"[Tr"nI 5. 由理想系统到实际系统 )coA30YR S%7bM~J@ nRX<$OzTV 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 D6e<1W 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 k<"N^+GSz 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 xu;^F 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 R~N%sn 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 do%.KIk
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U?(,Z$:N dQ<e}wtg 应用示例详细内容 .=c@ps L;KLmxy# 仿真&结果 :+ "JPF4X rj5)b:c} 1. VirtualLab中SLM的仿真 !W=2ZlzS ({!*&DVu 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)。 ;:Kc{B.s 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 \}Pr!tk! 为优化计算加入一个旋转平面 )IE)a[wo z_z'3d.r7 F#efs6{ er !+QD,EM 2. 参数:双凸球面透镜 _&xkj8O 2L 1Azx <R#:K7>O 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。
"M]`>eixL 由于对称形状,前后焦距一致。 "xD5>(|^+Q 参数是对应波长532nm。 U(:t$SBKy 透镜材料N-BK7。 #-d-zV* 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。
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8ZO~=e .q$/#hN:e 3. 结果:双凸球面透镜 %E2C4UbY 061 f K%vGfQ8Er- 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。 .MRLAG 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 .GPuKP| 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 j !`2Z@ ;nf}O87~
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#Cz:l|\ i 4. 参数:优化球面透镜 ve=
nh]N R~BW=Dz,e oga0h' 然后,使用一个优化后的球面透镜。 B&H
[z 通过优化曲率半径获得最小波像差。 mDU-;3OqF 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 \V.U8asfI 透镜材料同样为N-BK7。
H*>5ne=x yAVt[+0 OB~74}3; 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 (%;D&
~%o YA^g[,
,1e@Y~eZ .'N#qs_ 5. 结果:优化的球面透镜 ia/_61% y|Zj
M \R<OT%8 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 u\G\KASUK% 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 &]/.=J 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 H=9\B}
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#Y<b'7yJ aMjCqu05 6. 参数:非球面透镜 ]dIr;x` \(ZOt.3!J u8@>ThPD 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 uc;QSVWGy8 非球面透镜材料同样为N-BK7。 K?+Rq 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 $rE_rZ+]=" n7Ia8?8-l 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 pF"IDC qT L@N9 $eBE pN
-f:uNF]Ls 1e^-_Bo6'o 7. 结果:非球面透镜 [t`QV2um 3^zOG2 Au/n|15->C 生成期望的高帽光束形状。 Nm=W?i 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 /P|jHK|{ 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 !P0Oq)q ,*Yu~4
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`p%&c%*A Z`b{r;`m8 8. 总结 4<&`\<jZ 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 :
LI*#~'Ka vH#^ |u 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 s0"1W"7vh 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 ?o9g5Z ~dK)U*Q 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 YX_p3 R{hKl#j;> 扩展阅读 f z8eL:i: r#pC0Yj!3 扩展阅读 y85/qg)H^ 开始视频 L%JmdY; - 光路图介绍 ?J~(qa a; 该应用示例相关文件: pemb2HQ'4j - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ~$i36" - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 v7/qJ9l eg-,;X# Bn/{J QQ:2987619807 DO$jX
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