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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) >}
2C,8N 应用示例简述 *MmH{!= 1. 系统细节 qa^cJ1@ 光源 B%\&Q@X — 高斯激光束 {FFdMdxy- 组件 UPGUJ>2Z — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ir}z^+ — 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 [>v1JN 探测器 Im~DK — 视觉感知的仿真 .hx(9 — 高帽,转换效率,信噪比 zF`a:dD$d 建模/设计 P{A})t7 — 场追迹: PI*@.kqR- 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 D-{*3?x lW|=rq-| 2. 系统说明 -/?)0E ,1~zYL?
cS%dTrfo imif[n+]}d 3. 建模&设计结果 Q$5t~*$` F62 uDyY 不同真实傅里叶透镜的结果: Ni>Ns=n B{Vc-qJ
&7\}Sqp PoaCnoNS 4. 总结 y\_+,G0 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 9jI muSZ (NFrZ0 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 ;av!fK 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 F3(SbM- dGk"`/@ 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。 3;L$&X2 mBwz.KEm< 应用示例详细内容 m?Y-1!E0 Ua
\f]y 系统参数 HY5R cVx SO`jZw 1. 该应用实例的内容 ZS+m}.,whQ Kuh3.1#o $!wU[/k yQ/O[( Ph
P)|P 2. 仿真任务 C0f%~UMwd )]q Qgc& 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。 L[2N zwO /#vt\I<x 3. 参数:准直输入光源 X[.%[G|oj} 9 RDs`>v
wzy[sB274 m^XO77" 4. 参数:SLM透射函数 2o(O`;z +/celp
/#T {0GBXe 5. 由理想系统到实际系统 qZ!kVrmg& yL
asoh >8{w0hh; 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 JfkEJk< 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 c&bhb[ 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 hkl0N%[ 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 kO}%Y?9d 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Io<T'K
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%iNgHoH sT1k]duT 应用示例详细内容 $s=` {v v k'%yvlv 仿真&结果 =_=%1rI~ Mhn1-ma: 1. VirtualLab中SLM的仿真 xkFa O-7)"
由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 uq[5 om" 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 j.6!T'$| 为优化计算加入一个旋转平面 [ p,]/ ^ N H2|'JA#v e~gNGr]L/ >y8>OJ?A7- 2. 参数:双凸球面透镜 EG^
rh; ;B
| -cU bIbW 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 T\.~!Q 由于对称形状,前后焦距一致。 \3ydNgl 参数是对应波长532nm。 <LH6my 透镜材料N-BK7。 f{2UL ?y 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 e}5x6t KW'nW
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PdVY tK% LkHH7Pd@ 3. 结果:双凸球面透镜 ylos6]zS8 #*9 |\ A-B>VX 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。 G[ns^ 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 7./WS,49 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 shdzkET8N 1O,5bi>t7
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E4\HI+ 4. 参数:优化球面透镜 ]O:u9If +MHIZI *GYLj[ 然后,使用一个优化后的球面透镜。 o3Yb2Nw 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ?{ \7th37 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 \s)$[pAF 透镜材料同样为N-BK7。 #k/T\PQ0s J*K=tA cV1E<CM 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 Ok)f5")N % (bsywM
N!<l~[rc @g`|ob]9 5. 结果:优化的球面透镜 ,>qtnwvlHP *qL'WrB1 dm_Pz\* 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 A>Qu`%g* 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 :{S@KsPqE 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 @6|0H`kv
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WJ E}%Pwr 6. 参数:非球面透镜 ^h=gaNL r91i : fUis_?! 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。
!Q_Kil.9 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ^; U}HAY 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 w AdaP9h N0$
uB" 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 ZvXw#0)v +3AX1o%p,# Jb9@U/<\
KCbOO8cQS 8?'=Aeo 7. 结果:非球面透镜 v`'Iew } kuLur)^ Je"XIhBr 生成期望的高帽光束形状。 Ap"%%D^{: 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 >e.vUUQ{ 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 9' H\- dKXzFyW
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xi<}n# >D##94PZ 8. 总结 MVQ6I/EA4 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 (}T},ygQ DH$Nz 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 mo4F\$2N 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *\iXU//^) DBu8}2R 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。 &F;bg Ps0<CUyI 扩展阅读 'tQp&pj RZqMpW 扩展阅读 vz:VegS 开始视频 }a UQ#x - 光路图介绍 \ ux{J 该应用示例相关文件: [z_ztK1 - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 cj2^wmkB - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 !xg10N}I *[jq& +>Y]1IlI QQ:2987619807 e !w{ap8u
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