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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) ,dR<O.{0 应用示例简述 sMn)[k
vX 1. 系统细节 9Ev<t\B 光源 "?X,);5S — 高斯激光束 Q:5^K 组件 p|gzU$FWbk — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 %tvP\(]h — 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 H:k?#7D( 探测器 [qL{w&R — 视觉感知的仿真 )-s9CWJv — 高帽,转换效率,信噪比 Z0'&@P$ 建模/设计 mM $|cge" — 场追迹: sP'U9l 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 rsaN<6#_^Q #hZ`r5GvTj 2. 系统说明 q^ w@l Ov-Y.+L:
3n!f'" T zzH^xxg 3. 建模&设计结果 Z^[
]s1iP} B4Fuvi 不同真实傅里叶透镜的结果: CiNOGSlDj l"rX'g?
Dx5X6 t9= M/mm2?4 4. 总结 LsI8T
uv 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 nf0]<x2 Q;xJ/4 Z" 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 {44#<A< 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 Nrn_Gy>|D z@21Z`, 光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统,如非球面系统。 c<a)Yqf"] PNs*+/-S 应用示例详细内容 YctWSfh XkhGU?={ 系统参数 Ab
In\,x W;T5[ 1. 该应用实例的内容 (uVL!%61k :Dj0W8V &e6!/y& ~Jh1$O,9o }3}H} 2. 仿真任务 /& W& TYKs2+S6 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。 c[>xM3=e^q AnK~<9WQj 3. 参数:准直输入光源 DS1{~_>nFu vB%os Qm
7|PB6h3 i*((@: 4. 参数:SLM透射函数 4q"4N2 .%EYof
1{AK=H') 5. 由理想系统到实际系统 o/6VOX SU5O+;{`' ni85Ne$ 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 =/!RQQ|8o 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 hS1I ;*t 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 ?2%;VKN4 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 RcC5_@W 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 kMx)G]
3yrb7Rn3 P-/"sD
s1]m^, cLf<YF 应用示例详细内容 E&N~h|CL 7$*X
仿真&结果 N%F4ug@i 5eiKMKW[ 1. VirtualLab中SLM的仿真 x5|^p= wF9L<<&B 由于可以嵌入组件,VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜,真实透镜等)。 7`f%?xVn0 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 ^IKT!"J&? 为优化计算加入一个旋转平面 UqD ]@s` 8iTB uBl&{$< & 'CUc/, 2. 参数:双凸球面透镜 guG&3{&\s >=4(' I^n DO\m < 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 iu?gZVyka 由于对称形状,前后焦距一致。 @QMy!y_K~m 参数是对应波长532nm。 R nwFxFIQ 透镜材料N-BK7。 UiVGOQq 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 +0?1"2 ez5J+
?qb35 H,c`=Ii3
(g*j+i fwvwmZW 3. 结果:双凸球面透镜 n.rn+nuwv OD9z7*E@ pztfm' 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。 Y]7503J 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 I tb_ H 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 e=nvm'[h 51u\am'T
+4
h!;i Ia<V\$ #
'$c9 S[ 4. 参数:优化球面透镜 !Sw=ns7 M!kSt1 P@keg*5@ 然后,使用一个优化后的球面透镜。 Z+u.LXc|c 通过优化曲率半径获得最小波像差。 :G6aO 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 Jt[,V*:# 透镜材料同样为N-BK7。 ]B UirJ,2 O,9^R @({=~
W^ 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 gXlcB~! S@Rd>4
X i1|% W7Y@]QMX 5. 结果:优化的球面透镜 S2e3d TZ+ p6M8G $~iZ aX8& 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 71y{Dwya 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 J
jm={+@+ 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 6Iqy"MQuq
K2yu}F ^}
lcm3wJ'w J8!2Tt 6. 参数:非球面透镜 Pmo<t6 n|{#5# N[e,%heR 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 /IG{j} 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ,f2oO?L} 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Q"ZpT 4~&3.1 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 _
,s^ L2,2Sn*4i QM#Vl19>j(
&hO-6(^I `hZh}K^ 7. 结果:非球面透镜 =aZ d>{Y aZ4?!JW . = V2Rq(jH 生成期望的高帽光束形状。 K<wFr-z
不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 uQKQC?w 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 0M"n 9e=}PL
V:GypY)
6{buel(|e 953qz]Q8 8. 总结 YD'gyP4 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 <@"rI>= (<r)xkn 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 } Xo#/9 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 )b #5rQ -n&&d8G^s 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。 ~c35Y9-5 ?!P0UTe~ 扩展阅读 le\-h'D S(Af o` 扩展阅读 D,}bTwRb- 开始视频 pOXI*0_g. - 光路图介绍 Yi%lWbr 该应用示例相关文件: }bv+^# - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 SjB"#E) - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 @W>@6E l.o/H| Q38+`EhLA QQ:2987619807 T0tX%_6`
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