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2021-08-02 10:24 |
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) !hFzIp 应用示例简述 n8E3w:A- 1. 系统细节 .6!cHL3ln 光源 -d9L — 高斯激光束 2:@,~{`#* 组件 i#NtiZ.t= — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 `PZ\3SC'i — 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 5)Z:J 探测器 O5MV&Zb( — 视觉感知的仿真 )<%CI#s# — 高帽,转换效率,信噪比 QFK'r\3pU 建模/设计 $O&N
— 场追迹: #@' B\!<@= 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 DUSQh+C 1pK(tm 2. 系统说明 P2&0bNY mPF<2:)wv
e,xJ%f G6}!PEwM 3. 建模&设计结果 ykRd+H-t u+y3(0 不同真实傅里叶透镜的结果: s",G
w]8 Q,M,^_
T_qM@/f ?\I@w4 4. 总结 0dIGX |e 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 DR
@yd, HWIn.ij 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 1,:QrhC 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 fRxn,HyV n2dOCntN> 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 D^xg2D :]4s;q:m 应用示例详细内容 /oZvm g##<d(e!} 系统参数 p(-EtxP m7`S@qG 1. 该应用实例的内容 Ga+Cb2$ qfdL *D S'`G7ht {H>Tv,v| q6hH]Q>w* 2. 仿真任务
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]N,'3`&:: 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。 LN)yQ- O3?^P"C 3. 参数:准直输入光源 j >`FZKxp {3SK|J`
P)LQ=b}V#; qW*k|;S 4. 参数:SLM透射函数 #V)l> FRL;fF
X40JCQx{+ 5. 由理想系统到实际系统 Q"Exmn3p I FvigDj? 9=FH2|Z 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 -7XaS&.4 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 O$x +>^ 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 ]T(qk 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 ZFh[xg'0 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 mI\[L2x
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GY5JPl @+_pj.D 应用示例详细内容 FI[]# ?v-!`J>EF# 仿真&结果 <Fv7JPN% Z"KrirZ 1. VirtualLab中SLM的仿真 -;;m/QM DZ $O% 由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 OlptO60{ ] 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 mwn$ey&QE 为优化计算加入一个旋转平面
z).&0K \ [M4[Qlq KZ1m2R}' o.Bbb=*rZ 2. 参数:双凸球面透镜 [z*1#lj S _mQj= Z#l6BXK 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 Z^Wv(:Nr 由于对称形状,前后焦距一致。 |Bv,*7i& 参数是对应波长532nm。
;5 透镜材料N-BK7。 1bDAi2 H 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 5Q:49S47 #Uep|A
+QOK]NJN {9) HB:
w_;$ahsu~ +VJyGbOcC 3. 结果:双凸球面透镜 ynf!1!4 (]VY==t~ G)f!AuN= 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。 ^rO!- 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 uJ fXe 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 iSfRo31 $"}[\>e*{
^; }Y ZBy -s7!:MB%g
3hEbM'L 4. 参数:优化球面透镜 2S4SG\ ah(k!0PV cxFyN;7 然后,使用一个优化后的球面透镜。 )>iPx.hVSS 通过优化曲率半径获得最小波像差。 16nU`TN 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 PsS.lhj0" 透镜材料同样为N-BK7。 ~BE=z: ,Ij/
^EC} r gi4> 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 B?e]
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g5x>}@ONq7 ?k@;,l :s 5. 结果:优化的球面透镜 K$s{e0
79 !CY*SGO 8o).q}>& 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 NF-@Q@ 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 )jjaY1E 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 o3NB3@uj<
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o$/x} O*n@!ye 6. 参数:非球面透镜 Adfnd *Uf>Xr& &IsPqO 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 gO@LJ 非球面透镜材料同样为N-BK7。 Id>I.e4 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 *D`$oK,U N|
P?!G-= 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 C}pQFL{B5 =rkW325O F[)tg#}@G
F ^m;xy ZXIz.GFy+ 7. 结果:非球面透镜 I=
cayR t8.3 8.7lc2aX 生成期望的高帽光束形状。 M=4b 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 qd~9uo&[Ig 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 Q~rE+?n9F ?V(+Cc
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HXPq+ ZG~d<kM&8s 8. 总结 w02C1oGfx 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 ''q#zEf6 |8)\8b|VuC 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 h}DKFrHW;- 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Q]$pg 5O ep*8*GmP 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。 s3K!~v\L] 58eO|c( 扩展阅读 `lt[Q>Z [| N73m,& 扩展阅读 {.e^1qE 开始视频
NfmHa - 光路图介绍 NK:! U 该应用示例相关文件: 9kbczL^Y
- SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 +c__U
Qx - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 (CJx Y(1K 3~Ap1_9 [ A 7{}
QQ:2987619807 9o3?
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