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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) "N)InPR- 应用示例简述 .*Bd'\:F/q 1. 系统细节 NN5G
'|i 光源 !%B-y9\ — 高斯激光束 N36B*9m&p 组件 w_DaldK* — 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 9Q1w$t~Y — 不同的傅里叶透镜设计(球面,非球面) 具有不同的性能和像差 A-*MH#QUKh 探测器 IJC]Al,df — 视觉感知的仿真 ["e;8H[K)% — 高帽,转换效率,信噪比 wr~Qy4 ny 建模/设计 1tTY)Evf — 场追迹: wL}X~Xa3i 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 Gyrc~m[$ }h* j{b, 2. 系统说明 SjIDzNI5 m_FTg)_=
q29d= D[6wMep^n 3. 建模&设计结果
@H^\PH?pp 0#ON}l)> 不同真实傅里叶透镜的结果: vu&ny&=` J%
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5DO}&%.xt T!Lv%i*|Y 4. 总结 xk3)#* 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 :Zo^Uc:*w ?j)#\s2 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 v- p8~u1N 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 :a:m>S<~ cVYu(ssC4 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。 B*P;*re b@sq}8YD|z 应用示例详细内容 +UX}
"m~W .y0u"@iF 系统参数 ;iJ}[HUo kBY#=e). 1. 该应用实例的内容 *~w?@,} O;T)u4Q&3 _@VKWU$$ Z-M4J;J@} ]7RK/Zu i 2. 仿真任务 9*Fc+/ 9>ZX@1]m_ 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。 lwo,D} s?fEorG
3. 参数:准直输入光源 NE3/>5 Yp8XZ3
yVJ)JhV tf1Y5P$ 4. 参数:SLM透射函数 Q8]S6,pt =#wE*6T9
v+dT7*^@ 5. 由理想系统到实际系统 Ye^xV,U@ @&9<)1F xsrdHP1 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 rP/W,!
7:K 因此会产生像差,像差由所用系统的性能决定。 = N:5#A 对于真实透镜系统的描述,需要必要的耦合参数。 mXMU 实际系统可这样选择:有效焦距有2f系统相近。 >feeVk 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 Fl"LK:)
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6'e 'UD B*^QTJ 应用示例详细内容 W#wC 'lgS)m 仿真&结果
Bm a.Uln 6^FUuj. 1. VirtualLab中SLM的仿真 U;gy4rj 9Z3Vf[n5\ 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)。 SL<EZn0F9 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 H{_6e6`e. 为优化计算加入一个旋转平面 ~c\2' [kPl7[OL -NDB.~E^DJ Ju.T.)H 2. 参数:双凸球面透镜 nzU0=w}V Cio(Ptt: |voZ0U 首先,使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 ESe$6)P 由于对称形状,前后焦距一致。 fOk(ivYy 参数是对应波长532nm。 j'UWgwB 透镜材料N-BK7。 q-e3;$ 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 p#gf^Y5 yW i?2
,rhNXx 2}5@:cwR+
K{ FBrh $@[Mo
3. 结果:双凸球面透镜 cOP%R_ak? 1#2L9Bi I3Ad+]v 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加,干涉图案的出现时由于像差造成的。
x![ut 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 mf2Qu 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 }jg,[jw_"X \u 6/nvZ]N
i\RB KF al4X}
FXid=&T@0D 4. 参数:优化球面透镜 yeV|j\TJI. /qd~|[Kx: T lB+
tV> 然后,使用一个优化后的球面透镜。 Ul|htB<1: 通过优化曲率半径获得最小波像差。 EsLtC5] 优化获得不同曲率半径,因此是一个非对称系统形状。 hTQ]xN) 透镜材料同样为N-BK7。 q)tNH/ !Eb!y`jK 1c$ce+n~ 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 IpVtbDW UR[UZ4G
f5.Be% /? Bu^KX 5. 结果:优化的球面透镜 &GI'-i [ _&z+ Ia>~ph#]{` 由于球面像差,再次生成一个干涉图样。 T?D]]x 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 F>5)Clq 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 $XrX(l5
tSaD=# v
A)nE+ec1 OC`Mzf%. 6. 参数:非球面透镜 KocNJ
TB N\zUQ
J ='HLA-uT 第三,从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型:A25-50LPX)整合到SLM系统。 Ewo6Q){X 非球面透镜材料同样为N-BK7。 M =GF@C;b 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ,f[Oy:fr p[D,.0SuC 关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 QH6_nZY <&}N[ qWI8 >my11
>):>Pz%U MNKY J 7. 结果:非球面透镜 .WW|v v79\(BX \B8[UZA.& 生成期望的高帽光束形状。 }yM!o`90 不仅如此,转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 \p J<@ 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 \2)~dV:6+ ]U5/!e
$eh>.c'&]
\xOv 9( :z+l=d:4 8. 总结 6Xt c3 基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 E)(Rhvij ]U3@V#* 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)}5`0@L 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 S{qsq\X Yfx'7gj 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。 [u/W h+ -@`!p 扩展阅读 ,a}
vx"~ IL<@UWs6 扩展阅读 5=P*<Dnj 开始视频 CrEC@5j - 光路图介绍 'E#Bz"T 该应用示例相关文件: -2*Pm1\Z - SLM.0001:用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 7.C~ OrGR - SLM.0002:空间光调制器位像素处光衍射的仿真 rFYw6&;vOi a & | |