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基于SLM光束整形系统中光学系统像差的研究
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infotek
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)
w<m)T
应用示例简述
0%K/gd#S<
1. 系统细节
=LFrV9
光源
*KDT0 ;/s
— 高斯激光束
(|{b ZW}
组件
M-K.[}}-d
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统
Bi!j re
— 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
#[4Mw M3
探测器
IjK
— 视觉感知的仿真
v7V.,^6+
— 高帽,转换效率,信噪比
17itC9U
建模/设计
500qg({2]
— 场追迹:
R5y+bMZ
基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。
X_j=u1*5
+[=yLE#P%
2. 系统说明
sRM3G]nUr
<`'^rCWI?
I T.'`!T
34@f(^d+^
3. 建模&设计结果
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不同真实傅里叶透镜的结果:
8-A *Jc
ndsu}:my
+cDz`)N,,
R)%1GG4
4. 总结
YivWvV
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
SS4'yaQ
LX i?FQnLu
理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。
) <lpI';T
分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
Uf:G,%OYi
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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。
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#WOb&h
应用示例详细内容
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Oy @vh>RY
系统参数
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m4U7{sE
1. 该应用实例的内容
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>=|;2*9v
X j'7nj
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2. 仿真任务
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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。
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3. 参数:准直输入光源
qJ;T$W=NG
/K#t$O4
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4. 参数:SLM透射函数
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9$9Pv%F:j
5. 由理想系统到实际系统
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用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。
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因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。
4_`ss+gk
对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。
?0UzmJV?8
实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。
:Kc}R)6
表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。
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Q( WE.ux)<
}v'jFIkhI
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应用示例详细内容
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l!B)1
仿真&结果
[*-DtbEk
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1. VirtualLab中SLM的仿真
#&Zb8HAj
EDm,Y
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)。
F5CV<-jB
以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。
zh hHA9
为优化计算加入一个旋转平面
cuJ%;q=;
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0NY2Kw;
RVxlN*
2. 参数:双凸球面透镜
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Kn]c4h}@b5
p^G:h6|+|
首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。
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由于对称形状,前后焦距一致。
'RIlyH~Yf
参数是对应波长532nm。
X-F|&yE~<
透镜材料N-BK7。
z 0;+.E!
有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。
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3. 结果:双凸球面透镜
*"N756Cj
OUY65K
+U(m b
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+8\m
较低的转换效率(56.8%)和信噪比。
C0\A
一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。
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I'URPj:t
7o$4ov;T
`>@n6>f
\R>!HY
4. 参数:优化球面透镜
!]tZE%?
]M|Iy~ X
NX?J
然后,使用一个优化后的球面透镜。
_v2K1 1
通过优化曲率半径获得最小波像差。
6?U2Et
优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。
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透镜材料同样为N-BK7。
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~]71(u2
dP(*IOO.
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003
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a7#J af
~F`t[p
;!(.hCHvr
5. 结果:优化的球面透镜
}.<%46_Z-
s)q;{wz
D. 2HM
由于球面像差,再次生成一个干涉图样。
gt5
转换效率(68.6%)和信噪比一般。
/? n 9c;w
一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。
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6. 参数:非球面透镜
|okS7.|IX
cGw* edgp6
|Ew\Tgo/2
第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。
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非球面透镜材料同样为N-BK7。
RHo|&.B;+
该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。
&Y2mLPB
f!}c0nb
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003
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1MdVWFKXV
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7. 结果:非球面透镜
[{F8+a^
ET4 C/nb
+%%FT#ce
生成期望的高帽光束形状。
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不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。
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非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。
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iG*3S)
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{ U a19~'>
8. 总结
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基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。
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理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。
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分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。
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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。
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f<A Bs4w
扩展阅读
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扩展阅读
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开始视频
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-
光路图介绍
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该应用示例相关文件:
}5^j08
-
SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计
|MvCEp
-
SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真
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M?5[#0"&V
QQ:2987619807
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