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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) aBQ --Sz 应用示例简述 w=-{njMz6& 1. 系统细节 1$# r)S[* 光源 \Qv:7;? — 高斯激光束 WSeiW 组件
He4q-\ht — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 $B>L_~cS — 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差 .AX%6+o 探测器 8 rE` — 视觉感知的仿真 MwD+'5
— 高帽,转换效率,信噪比 |@b|Q, 建模/设计 bZK`]L[ — 场追迹: z,C>Rh9Id 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Tf$> ^L b)XGr? 2. 系统说明 #0*I|gfV nf_(_O=
Cu$`-b^y N8r+Q%ov 3. 建模&设计结果 Z^mIGy} \(f82kv 不同真实傅里叶透镜的结果: &,XPMT uY3$nlhP6
DVs$3RL EG=U](8T 4. 总结 r!>=G% 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 3\<(!yY8 {![E)~ 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 y fS 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 aeLIs SEx R*dXbI&,e 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。 :^QV,d<C \FO
4A 应用示例详细内容 uWXxK"J. kmfz.:j{ 系统参数 L<<v
eBECY(QMQ 1. 该应用实例的内容 K}S=f\Q] 7V\M)r{q7 X~; *zYd5 <C*%N;F5R H:1F=$0I9 2. 仿真任务 :SD3 99q$>nx,w 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。 p_3VFKq>0 =8qhK=&] 3. 参数:准直输入光源 9Cb>J c%n%,R>
'(($dT Ce3
4. 参数:SLM透射函数 W9SEYkg pHDPj,lu
|-AR)Smt 5. 由理想系统到实际系统 37,)/8]lG `jFvG\aC 3o__tU)B
用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 N
aiZU 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 E"H> [E 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 CH h6Mnw 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 ws}>swR, 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 MdNV3:[ \
BtWm ZaKi .3,Ow(3l
+Mh 9Jf +@oo8io 应用示例详细内容 &]' <M o{QPW 仿真&结果 {7q +3f < 6sRKbp|r7 1. VirtualLab中SLM的仿真 POUD*(DqNK
?#;zB 由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 {?'c|\n Li 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 !g-19at 为优化计算加入一个旋转平面 n1)m(,{ ?r6uEZ Y{#m=-h F_Mi/pB^`9 2. 参数:双凸球面透镜 ]O;Rzq{D( al\ R(\p| QI2T G, 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 IC7S
+v 由于对称形状,前后焦距一致。 #6<9FY# 参数是对应波长532nm。 jG3i
)ALx 透镜材料N-BK7。 >;@hA*< 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 !=c&U.B ~cx/>Hu
sh"\ kk9 pn~$u
APksY! I806I@ix 3. 结果:双凸球面透镜 Q:B : q[SUYb;, Dy@f21+ 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。 V<!E9/4rS 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 SW%d'1ya 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 bP 2IX L~jKx)S%
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UujFZg[-P9 4. 参数:优化球面透镜 pJ#R :#P ,2%> e"% b1;80P/:D 然后,使用一个优化后的球面透镜。 Y<S,Xr;J: 通过优化曲率半径获得最小波像差。 v(t?d 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 A%s"WSx, 透镜材料同样为N-BK7。 |EaEdA@T i.Qy0 cwxO|
.m 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 `?VB) *5#Y[c
bg)yliX 'I_\ELb_ 5. 结果:优化的球面透镜 ?8X+)nU@ f&Bu_r M+ gYKPP 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 d\V\,%&. 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 P$\vD^ 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 \~zTc_
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Au,}5=+`P kN>AY'1 6. 参数:非球面透镜 @&]j[if(s Ss&R!w9p $IQ !g 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 fO.gfHI 非球面透镜材料同样为N-BK7。 QP?Z+P< 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 l
49)Cv/ {q"l|Oe 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 (yAQm pp 13Ee"r HQ+:0"B
w8(qiU ]v 6u 7. 结果:非球面透镜 pVw)"\S% M#d_kDMw d7u"Z5t 生成期望的高帽光束形状。 u[^(s_
不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 l\*} 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 3M(:}c ZSMOq4Y 9
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pscCXk(|A` fdN-Zq@' 8. 总结 y^:g"|q 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 Y=4 ,d4uu y8wOJZ<K 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 o;\0xuM@ 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 VzMoWD; 9QI\[lT& 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。
~-6Kl3Y Ni{(=&*= 扩展阅读 (9$/r/-a d"nE+pgE 扩展阅读 TjlKy 开始视频 X1i6CEa< - 光路图介绍 iR(A^ 该应用示例相关文件: ][6$$Lz - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 *KFsO1j - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 U^~K-!0 W9Bl'e 5 8p_b QQ:2987619807 ~|pVz/s|G
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